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引起其他变化。开尔文-普朗克表述：不可能从单一热源取热，使之全部转变为功而不产生其他影响。（3）与热力学第二定律等价的数学表达式：1）克劳修斯积分式：
??QT?0，用于判断一个循环是否可能，是否可逆。式中等号用于可逆循环，不等号
用于不可逆循环。2）孤立系统熵增原理：dSiso?dSg?0。孤立系统熵增原理指出孤立系统的熵只能增大，或者不变，绝不能减小。孤立系统的熵增完全由熵产组成，式中等号用于可逆过程，不等号用于不可逆过程。3）过程熵变的计算式：?S??21?Q，
T用于判断过程能否进行，是否可逆，等号为可逆过程，不等号为不可逆过程。（以上等价数学表达式写出2个即可）
9. 说明什么是第一类永动机？什么是第二类永动机的含义，它们是否违反了热力学第一
定律和热力学第二定律。
答：（1）第一类永动机：是指不花费代价就能够产生功的机器。（2）第二类永
动机：是指能够从单一热源取热并使之完全变为功的机器。（3）第一类永动机违反了热力学第一定律。第二类永动机不违反热力学第一定律，但却违反了热力学第二定律。
10. 什么是饱和湿空气？什么是未饱和湿空气？如何将未饱和湿空气转变为饱和湿空
气？
答：（1）饱和湿空气：是由干空气和干饱和水蒸气组成的空气。（2）不饱和湿空气：是由干空气和过热水蒸气组成的空气。（3）将未饱和湿空气转变为饱和湿空气的方法有两种：
方法1：湿空气温度T一定时，增加水蒸气分压力 pv?pvmax?ps(T), 方法2：保持水蒸气含量pv不变，降低湿空气温度T?Ts(pv)。
11. 解释相对湿度，含湿量的含义。写出水蒸气分压力，相对湿度，含湿量之间的相互
关系。
答：（1）相对湿度：湿空气的绝对湿度ρv与同温度下湿空气的最大绝对湿度ρs之比称为湿空气的相对湿度，即：???v。（2）含湿量：在湿空气中，与?s单位质量干空气共存的水蒸气的质量，称为湿空气的含湿量。（3）水蒸气分压力，
《工程热力学与传热学》期末复习题 第6页 共12页
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相对湿度，含湿量的关系为：d?0.622pvpb?pv?0.622?ps
pb??ps12. 说明朗肯循环的基本系统组成，指出在每个设备中完成的热力过程。
答：（1）朗肯循环的基本系统组成：锅炉，汽轮机，冷凝器，给水泵。（2）锅
炉中：未饱和水定压加热成为过热水蒸气过程；汽轮机中：过热水蒸汽在汽轮机中可逆绝热膨胀对外作功至冷凝压力过程；冷凝器中：湿蒸气可逆定压放热冷凝为饱和水过程；给水泵中：饱和水在凝结水泵中可逆绝热被压缩过程。
13. 写出朗肯循环热效率的计算公式？分析提高朗肯循环热效率的方法有哪些？
答：（1）朗肯循环热效率公式为：由：Q1?h1?h3,得：??Q2?h2?h3
Q1?Q2Q1?(h1?h4)?(h2?h3)h1?h4?h1?h2h1?h3（2）提高朗肯循环热效率的
方法有：1）保持蒸汽的初压p1，终压p2不变，提高蒸汽的初温T1；2）保持蒸汽的初温T1，终压p2不变，提高蒸汽的初压p1；3）保持蒸汽的初压p1，初温T1不变，降低蒸汽的终压p2；4）在朗肯循环基础上，改进循环，如采用再热循环，回热循环等。
14. 分析采用再热循环的目的是什么？
答：再热循环的目的主要在于增加蒸汽干度，以便在蒸气初温度限制下可以采用
较高的初压力，从而提高循环热效率。 15. 分析采用回热循环的目的是什么？
答：回热循环的目的主要是提高进入锅炉之前的给水，且减少冷源损失，从而
提高循环的热效率。
16. 如图所示为蒸汽一次回热循环的T-s图，指出图中与回热相关的热力过程，并写出
一次回热循环热效率的计算公式。
答：（1）与回热有关的热力过程为：
过程7-8-9：?kg工质在回热加热器中定压放热过程；
4T5１kg6109(1-α)kg3αkg817过程4-9： (1??)kg工质在回热加热器中定压吸热过程。 （2）热效率计算公式：
02T-s 图s《工程热力学与传热学》期末复习题 第7页 共12页
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由：Q1?h1?h10,得：??Q1?Q2Q1? Q2?（1??）（h2?h3）(h1?h10)?（1??）(h2?h3)h1?h10（1??）(h2?h3) ?1?h1?h917. 如图所示为蒸汽一次再热循环的T-s图，指出与一次再热相关的热力过程及过程特
点，并写出一次再热循环热效率的计算公式。 答：（1）与再热有关的热力过程为：
过程7-1：工质在再热器中的定压加热过程。
4T11’567（2）热效率计算公式： 由：Q1?（h1?h4）?（h1'?h7),322‘Q2?h2'?h3
0s再热循环T–s图得：??Q1?Q2?(h1?h4)?(h1'?h7)?(h2?h3)。
Q1(h1?h4)?(h1'?h7)18. 写出傅里叶定律表达式的一般形式，说明其适用条件及式中负号的含义。
答：（1）傅里叶定律的表达形式用向量式表示：热流量为：Q???A用热流密度表示为：q????tn, 或?n?t（2）适用条件：各向同性物体。式中负号含n。?n义：负号说明导热热流量的方向与温度梯度的方向共线反向，温度梯度的方向为沿着等温面的法线方向，并指向温度升高的方向，热流量的方向为温度降落的方向。
19. 写出直角坐标系下，非稳态，常物性，有内热源的导热微分方程形式，写出导温系数
的定义式和物理意义。
2?2t?2t； 答：（1）导热微分方程形式：?t?a(?t?2?2)（2）导温系数：2???x?y?za??，其物理意义为：材料传播温度变化能力大小的指标。
?c 20. 一个具体导热问题的完整数学描述应包括哪些方面？
答：（1）一个具体导热问题的完整数学描述包括：导热微分方程和相应的单值性
条件（单值性条件包括4个方面：几何条件，物理条件，时间条件和边界条件。 21. 什么是导热问题的单值性条件？它包含哪些内容？
答：（1）单值性条件：说明了导热过程的具体特点，是使导热微分方程获得唯
一解的条件。（2）单值性条件一般包括4个方面：几何条件，物理条件，时间条件和边界条件，边界条件又有第一类边界条件，第二类边界条件和第三类边界条件之分。
《工程热力学与传热学》期末复习题 第8页 共12页
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22. 说明影响对流换热的因素有哪些？分析在相同的流动和换热壁面条件下，体积热容
ρcp大的流体，表面传热系数是大还是小？
答：（1）影响对流换热的因素有：流动的起因（自然对流或强迫对流），流动的状态（层流和湍流），流体有无相变，流体的物理性质（如：?,?,?,c,?等），换热表面的几何因素。（2）?c反映单位体积流体热容量的大小，在相同的流动和换热壁面条件下，?c数值愈大，通过对流转移的热量愈多，对流换热愈强烈。
23. 说明影响对流换热的因素有哪些？分析在相同的流动和换热壁面条件下，导热系数λ
大的流体，表面传热系数是大还是小。
答：（1）影响对流换热的因素有：流动的起因（自然对流或强迫对流），流动的
状态（层流和湍流），流体有无相变，流体的物理性质（如：?,?,?,c,?等），换热表面的几何因素。（2）导热系数λ愈大的流体，导热热阻愈小，对流换热愈强烈。
24. 说明对流换热微分方程组由哪几个方程组成？它们各自导出的理论依据是什么？
答：（1）对流换热的微分方程组包括：连续性方程，动量微分方程，能量微分方程。（2）导出的理论依据：1）连续性方程：根据微元体的质量守恒导出；2）动量微分方程：根据微元体的动量守恒导出；3）能量微分方程，根据微元体的质量守恒导出。
25. 什么是流动边界层？什么是热边界层？说明边界层的特点有哪些？
答：（1）流动边界层：是流体流过固体表面时，存在着较大的速度梯度，粘性力
起主要作用的流体薄层。（2）热边界层：是流体流过与之温度不同的固体表面时，存在着较大的温度梯度，发生热量交换的流体薄层。（3）边界层的特点：1）边界层的厚度与壁面特征长度相比是很小的量；2）流场划分为边界层区和主流区；3）根据流动状态，边界层分为层流边界层和湍流边界层。湍流边界层分为层流底层，缓冲层与湍流核心三层。4）在层流边界层与层流底层，垂直于壁面方向的热量传递主要靠导热，湍流边界层的主要热阻在层流底层。
26. 分别写出毕渥数Bi，努谢尔特数Nu的定义式及物理意义。
答：（1）Bi?hl?，物理意义为：物体内部的导热热阻?/?与边界处的对流换
热热阻1/h 之比。（2）Nu?hl?，物理意义为：表征流体在壁面外法线方向上的
平均无量纲温度梯度，其大小反映对流换热的强弱。
27. 努塞尔特数Nu和毕渥数Bi的表达式的形式完全相同，二者有何区别？
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答：努谢尔特数Nu与毕渥数Bi的表达形式完全相同，但具有不同的物理意义。（1）毕渥数Bi表示在第三类边界条件下的固体导热热阻与边界处的对流换热热阻之比，表达式中的表面传热系数由第三类边界条件确定，导热系数是固体的导热系数，特征长度是反映固体导热温度场几何特征的尺度。（2）努谢尔特数Nu反映了对流换热的强弱，表达式中的表面传热系数是待定参数，导热系数是流体的导热系数，特征长度是反映对流换热固体表面几何特征的尺度。
28. 分别写出傅里叶数Fo，普朗特数Pr的定义式及物理意义。 答：（1）Fo?a??2，物理意义为：分子为从非稳态导热过程开始到?时刻的时间，
2分母可理解为温度变化涉及到?面积所需要的时间。是非稳态导热过程的无量纲时间。（2）Pr??a，物理意义为：流体的动量扩散能力与热量扩散能力之比。
29. 分别写出雷诺数Re和格拉晓夫数Gr的定义式和物理意义。
答：（1）雷诺数：Re?ul?，物理意义为：表征流体粘性力与惯性力的相
对大小，Re越大，惯性力的影响越大。根据Re数的大小可以判断流态；（2）
Gr?g??tl3?2，物理意义为：浮升力与粘性力的相对大小，反映自然对流的强
弱。Gr越大，浮升力的相对作用越大，自然对流越强。
30. 简述相似原理的主要内容。
答：相似原理包括相似三定理，（1）相似第一定理：彼此相似的现象，必定具
有相同的同名准数的数值；（2）相似第二定理：所有相似的物理现象的解必定可用同一个特征数关系式描述；（3）相似第三定理：凡同类现象，若同名已定特征数相等，且单值性条件相似，那么这两个现象一定相似。 31. 说明如何判断两个现象相似？
答：利用相似第三定理判断：凡同类现象，若同名已定特征数相等，且单值性条
件相似，那么这两个现象一定相似。
32. 指出组成辐射换热网络的热阻有哪两类？如何表示？当辐射表面为黑体时，热阻如何
表示？
答：（1）组成辐射换热网络的热阻有表面辐射热阻和空间辐射热阻，表面辐
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《工程热力学与传热学》——期末复习题-
