热力学与传热学教材.doc

《热力学与传热学》综合复习题 一、判断说明下列说法是否正确，并说明理由。 1、某种理想气体经过一个不可逆循环后，其熵的变化值大于零。 2、功的数值仅仅取决于工质的初态和终态，与过程无关。 3、理想气体吸热后，温度一定升高。 4、牛顿冷却公式中的△t可以改为热力学温度之差△T。 5、工质进行膨胀时必须对工质加热。 6、在温度同为T1的热源和同为T2的冷源之间工作的一切不可逆循环，其热效率必小于可逆循环。 7、工质的熵增就意味着工质经历一个吸热过程。 8、已知湿蒸汽的压力和温度，就可以确定其状态。 9、同一温度场中两条等温线可以相交。 二、简答题 1．有人将一碗热稀饭置于一盆凉水中进行冷却。为使稀饭凉的更快一些，你认为他应该搅拌碗中的稀饭还是盆中的凉水？为什么？ 2．对于高温圆筒壁来说，加保温层一定能降低对外散热量，对吗？为什么？ 3．在寒冷的北方地区，建房用砖采用实心砖还是多孔的空心砖好？为什么？ 4．同一物体内不同温度的等温线能够相交，对吗？为什么? 5、在某厂生产的测温元件说明书上，标明该元件的时间常数为1秒。从传热学角度，你认为此值可信吗？为什么？ 三、计算题 1．一循环，工质从高温热源吸热3.4×106 kJ，输出功率1.1×106 kJ 。试计算该循环的热效率ηt。若循环是在温度分别为577 ℃和30 ℃ 的恒温热源间完成的，试计算该循环的热效率ηt与同温限下卡诺循环的热效率ηc之比。可视为理想气体的空气在活塞中从1 bar、20℃经历一可逆绝热过程后，压力升为6bar。已知空气的定压热cp=1.0 kJ/(kg(K)，比定容热cV=0.71 kJ/(kg(K)。试计算每千克空气所作的膨胀 3．有一直径为5cm初始温度为400℃的钢球，将其突然放到温度为30℃的空气中。设钢球表面与周围环境间的总换热系数为24 W/(m2(K)，试计算钢球冷却到180℃所需的时间。已知钢球的c=480 J/(kg(K)，ρ =7753 kg/m3，λ=33 W/(m(K)。 m3的储气罐内，初始时表压力为0.3bar，终态时表压力为3bar，温度由t1=45℃升高到t2=80℃。试求压入的氧气质量。当地大气压为Pb=760mmHg，氧气Rg=260J/(kg(K)。 5．流 mm的直长管，实验测得管内壁面温度为120℃，流体平均温度为60 ℃，流体与管壁间的对流换热系数为350 W/(m2(K)。试计算单位管长上流体与管壁间的换热量。 6．相距甚近而平行放置的两个面积相等的灰体表面，黑度各为0.6和0.5，温度各为700℃和350℃，试计算它们之间的辐 kJ，求该卡诺热机的热效率及输出功率。 8．在一根外直径为120mm的蒸汽管道外包一厚度为25mm的石棉保温层，保温层的导热系数为0.10 W/(m(K)。已知管子外表面温度为250℃，保温层外表面的温度为38℃，试求单位管长的热损失。 9．一定量的空气，经过下列四个可逆多变过程组成的循环。试求：（1）填充下表所缺数据；（2）循环净功；（3）该循环的热效率。 过程 Q （kJ） ΔU (kJ) W (kJ) 1-2 1210 0 2-3 0 250 3-4 -980 0 4-1 0 10、厚为36 mm的无限大平壁，两侧表面温度分别为50 ℃和20 ℃。已知平壁材料的导热系数为 λ=0.56（1+0.018t）/(m(K) (其中t的单位为℃)，试计算通过平壁。 、绝热=287J/(kg(K)】 12、外径为100 mm，表面温度为100 ℃ ，黑度为0.76的圆筒壁，被水平放置于一温度为20℃的大房间中。已知圆筒壁外表面与空气的纯对流换热系数为7.03W/(m2(K) 综合复习题参考答案 一、判断下列说法是否正确，并说明理由。 1、 3、 4、 5、 7、 8、 9、1．解： 相应卡诺循环的热效率： 二者比值为： 2．解： q=0，则 3．解：℃ t(=30℃ 对球体 V/A=R/3 M=1/3 则 可用集总参数法计算 则 代入数据， 4．解： 终态时罐内氧气质量为 则压入的氧气质量为 (m=m2-m1=8.748-3.178=5.57 kg 5．解： W/m 6．解： 由题意知，A1=A2=A X1,2= X2,1=1.0 W/m2 7．解： 输出功率为： kW 8．解：此为通过圆筒壁的热。由题意知：d1=120mm d2=d1+2(=120+2(25=170mm tw1=250oC tw2=38oC 则 ［W/m］． 过程 Q （kJ） ΔU (kJ)