(完整版)热工基础题库(网院)

《热工基础》题库、判断题（每题1分，共80分）：表压力和真空度都不能作为状态参数。（√）热力学中，压力、温度和比容称为基本状态参数。（√）容器中气体的压力不变，则压力表的读数也绝对不会改变。（×）可逆过程必定是准静态过程，而准静态过程并不一定是可逆过程。（√）只有可逆过程p-v图上过程线下的面积表示该过程与外界交换的容积功。（√）若工质吸热，其热力学能一定增加。（×）工质膨胀时必须对工质加热。（×）系统经历一个可逆定温过程，由于温度没有变化，故与外界没有热量交换。（×）对可逆与不可逆绝热过程，都有w=－△u和wt=－△h，说明可逆和不可逆绝热过程的功量相等。（×）不管过程是否可逆，开口绝热稳流系统的技术功总是等于初、终态的焓差。（√）没有容积变化的系统一定与外界没有功量交换。（×）理想气体的比热容一定是常数。（×）气体常数与气体的种类及所处的状态无关。（×）理想气体的热力学能、焓、熵都是温度的单值函数。（×）功量可以转换为热量，但热量不可以转换为功量。（×）机械能可以全部转换为热能，而热能绝不可能全部转换为机械能。（√）热效率较高的发动机，循环净功也一定较大。（×）在相同的初终态之间进行可逆与不可逆过程，则不可逆过程中工质熵的变化大于可逆过程中工质熵的变化。（×）工质完成一个不可逆循环后，其熵的变化大于零。（×）熵减小的过程是不可能实现的。（×）系统熵增大的过程必为吸热过程。（×）理想气体多变过程的技术功是膨胀功的n倍。（√）理想气体在定熵膨胀过程中，其技术功为膨胀功的κ倍。（√）绝热过程熵变为零。（×）可逆绝热过程熵变为零。（√）单独能量品质升高的过程是不可能发生的。（√）等量的高温热量与低温热量具有相同的品质。（×）自发过程是不可逆过程，但非自发过程是可逆过程。（×）熵产是否为零是判断过程是否可逆的判据。（√）因为熵是状态参数，所以熵流和熵产也都是状态参数。（×）熵产是由不可逆因素引起的熵增。（√）孤立系统熵增原理表明：孤立系统内各部分的熵都是增加的。（×）蒸气的压力越大，对应的饱和温度越高。（√）水的汽化潜热在任何情况下都相等。（×）在水蒸气的定压汽化过程中，温度保持为饱和温度不变，因此其焓也不变。（×）焓变计算公式Δh=cpΔT适用于理想气体和蒸气。（×）在湿蒸气区，定压线与定温线重合。（√）水蒸气的过热度越高，其性质越接近理想气体。（√）可通过等压降温或等温升压的方式将未饱和湿空气变成饱和湿空气。（√）若湿空气的比湿度（含湿量）不变，当温度升高时，其吸湿能力增强。（√）若湿空气中水蒸气的分压力不变，当温度升高时，其相对湿度降低。（√）气体流经渐缩喷管，其出口截面的压力一定等于背压。（×）气体流经渐缩喷管，其出口截面的流速不可能超过当地音速。（√）渐缩喷管出口截面的压力为临界压力时，其流量等于最大流量。（√）气体流经缩放喷管，其出口截面的压力恒等于背压。（√）气体流经缩放喷管，其流量恒等于最大流量。（√）绝热节流前后焓不变，因此绝热节流过程是等焓过程。（×）压气机定温压缩过程耗功最小，定熵压缩过程耗功最大。（√）活塞式压气机的余隙容积越大，产气量越少，但单位工质的理论耗功量不变。（√）压气机的压力比越大，容积效率越低。（√）当需要压气机压力比较大时，应采取多级压缩。（√）多级压缩时，最佳分级压力（最佳压力比）是按照耗功最小的原则确定的。（√）增大内燃机的压缩比和定容升压比都有利于提高循环的热效率。（√）增大内燃机的定压预胀比有利于提高循环的热效率。（×）蒸气压缩制冷循环中用干压缩代替湿压缩是为了避免压缩机穴蚀。（√）不同温度的等温线绝不会相交。（√）热流线不一定总与等温线垂直相交。（×）热流密度的方向始终与温度梯度的方向相反。（√）热对流和对流换热描述的是相同的概念。（×）雷诺数表示流体的惯性力和浮升力的比值。（×）雷诺数表示流体的惯性力和粘性力的比值。（√）同样的对流换热现象，也可能有不完全相同的准则式。（√）任何物体，只要其温度高于0K，该物体就具有热辐射的能力。（√）在真空中不能进行辐射换热。（×）两物体辐射换热时，只是高温物体向低温物体放热。（×）两物体的辐射换热量为零，就表示两物体没有辐射换热。（×）辐射换热时，能量的形式会发生变化。（√）黑体的吸收比（率）和反射比（率）都是最大的。（×）一定温度下，黑体的辐射力最大。（√）辐射表面的温度越高，辐射能量中可见光的份额越大。（√）角系数是一个纯几何参数。（√）辐射表面的温度越高，角系数越大。（×）黑体和灰体的表面热阻均为零。（×）角系数越大，辐射换热的空间热阻越小。（√）在两个辐射换热表面间插入遮热板，原来两表面间的辐射换热量减少。（√）遮热板的表面发射率（黑度）越低，遮热效果越差。（×）对流换热系数h较小的情况下，可采用表面加肋的方式强化换热。（√）在管道外表面包裹保温层总能起到削弱传热的作用。（×）在管径较小的情况下，需要考虑临界热绝缘直径的问题。（√）54.55.56.57.58.59.60.61.62.63.64.65.66.67.68.69.70.71.72.73.74.75.76.77.78.79.80.在冷、热流体进出口温度相同、传热系数k、及换热面积都相同的条件下，换热器顺流布置和逆流布置的传热效果相同。（×）、选择题（每题2分，共80分）：1、开口系统是指D的热力系统7、公式q=cV△T+w适用于闭口系中C8、气体吸热后热力学能D9、在相同的温度变化区间内，理想气体定容过程焓的变化量与定压过程相比B10、对于闭口系，当过程的始态与终态确定后，下列各项目中哪一个值无法确定AA、QB、Q－WC、W（当Q=0时）D、Q（当W=0时）11、理想气体向真空膨胀，该过程所做的膨胀功B。A、W>0B、W=0C、W<0D、无法确定12、理想气体向真空膨胀，当一部分气体进入真空容器后，余下的气体继续膨胀。该过程所做的膨胀功A。A、W>0B、W=0C、W<0D、无法确定13、理想气体的C是两个相互独立的状态参数。A、温度与热力学能B、温度与焓C、温度与熵D、热力学能与焓14、如图理想气体的ab和cb过程，下列关系成立的为A16、在两恒温热源之间工作的可逆热机，其热效率的高低取决于DC、只要过程的初终态相同，状态参数的变化就相同D、只要过程的初终态相同，过程中交换的功量就相同19、热熵流的计算式dSf=δQ／T适用于C。A、理想气体任意过程B、理想气体可逆过程C、任何工质任意过程D、任何工质可逆过程20、系统经历一个不可逆过程后，其熵变化D。A、必定增加B、必定减少C、保持不变D、可能增加、减少或不变21、系统经历一个不可逆绝热过程后，其熵变化A。A、必定增加B、必定减少C、保持不变D、可能增加、减少或不变22、在水蒸气的汽化过程中，其汽化潜热为A。A、该阶段的焓增B、该阶段的膨胀功C、该阶段的焓增和膨胀功之和D、该阶段的焓增和热力学能增量之和23、饱和湿空气具有下列关系C（t－干球温度、tw－湿球温度、tD－露点温度）A、t>tw>tDB、t>tD>twC、t=tD=twD、tw=tD>t24、渐缩喷管在设计工况下工作（p2=pb），如果喷管进口截面参数及背压保持不变，那么将此喷管截掉一段，其出口流速和流量将按C变化。A、流速减小，流量增加B、流速、流量都减小C、流速不变，流量增加D、流速减小，流量不变25、空气流在定熵滞止后C。A、温度升高、压力降低B、温度降低、压力升高C、温度、压力均升高；D、温度、压力均降低26、理想气体经过绝热节流后,其温度C。A、升高B、降低C、不变D、可能升高、降低或不变27、压缩比较高时，采用多级压缩级间冷却的好处是C。A、减少耗功量，降低出口温度，降低容积效率；B、增加耗功量，提高出口温度，增大容积效率；C、减少耗功量，降低出口温度，增大容积效率；D、增加耗功量，提高出口温度，增大容积效率。28、活塞式压气机的余隙容积越大，容积效率ηV越低，对压气机的理论耗功量和产气量影响为DA、理论耗功量增加，产气量减小B、理论耗功量减小，产气量减小C、理论耗功量减小，产气量不变D、理论耗功量不变，产气量减小29、柴油机混合加热循环，若要提高其热效率，应在一定范围内适当采用措施BA、增加压缩比，减小升压比和预胀比B、增加压缩比和升压比，减小预胀比C、增加升压比，减小压缩比和预胀比D、增加压缩比和预胀比，减小升压比30、对压缩蒸气制冷循环，如果提高蒸发温度、降低冷凝温度，其B。A、耗功量增加、制冷系数降低B、耗功量减小、制冷系数增大C、耗功量和制冷系数均降低D、耗功量和制冷系数均增大31、导热系数是衡量物质导热能力的重要指标，其大小除与材料的成分、分子结构、密度33、集总参数法的适用条件是：Bi≤0.1（或BiV≤0.1M），意味着CA、该物体的体积很小B、该物体的导热系数很大C、该物体表面的对流换热热阻远大于内部的导热热阻D、该物体表面的对流换热热阻远小于内部的导热热阻34、关于对流换热系数，以下说法错误的是D。A、液体的对流换热系数大于气体的对流换热系数B、有相变的对流换热系数大于无相变的对流换热系数C、紊流的对流换热系数大于层流的对流换热系数D、光滑表面的对流换热系数大于粗糙表面的对流换热系数35、一般情况下，强迫对流换热系数C自然对流换热系数36、如图所示，两半球内表面之间的辐射角系数X1,2为BA、1B、1/2C、1/3D、/2。37、削弱辐射换热的有效方法是加遮热板，遮热板的表面发射率（黑度）越大，削弱辐射换热的效果B。A、越好B、越差C、没有影响D、视遮热板的表面温度而定38、将热电偶置于烟道中测烟气温度（烟气温度高于环境温度），在有、无遮热套筒条件下39、为强化传热采用的错误措施是40、下列说法正确的是C、平板加厚定能削弱传热，而圆管加厚不一定D、平板加厚定能强化传热，而圆管加厚不一定。三、简答题（每题5分，共50分）1、某定量工质经历了1-2-3-4-1循环，试填充下表所缺的数据（兰色）：过程Q/kJW/kJ△U/kJ1-21390013902-30395-3953-4-10000-10004-10-552、如图所示，b、c两状态点在同一条等温线上，试判断：△uab与△uac谁大？△sab与△sac3、有一循环发动机，工作于热源T1=1000K和冷源T2=400K之间，若该热机从热源吸热1360kJ，对外作功833kJ。问该热机循环是可逆的？不可逆的？还是根本不能实现的？ηt>ηtc违背了卡诺定理结论：该循环根本不可能实现。（也可用克劳修斯积分不等式或孤立系熵增原理求解）4、压力p1=0.3MPa、温度t1=24℃的空气，经喷管射入压力为0.1MPa的大气中，问应采用何种喷管？答：对于空气1.4，临界压力比ν=0.528由题意知：入口处cf1很小，∴可认为p1p00.3MPa∴应选择缩放型喷管5、在lgp—h图上画出蒸气压缩制冷的理论循环图，并用线段分别标出单位质量制冷剂的制6、对流换热计算中，定型尺寸是对对换热过程有明显影响或起主要作用的尺寸。试写出矩形槽道（设槽宽为B、流体深度为H）和同心套管环状通道（设环状通道内径为d1，外径为d2）的当量直径计算式。解：矩形槽道当量直径：de=4A/U=4BH/（2H+B）7、用比较法测得某一表面在800K时的辐射力恰等于黑体400K时的辐射力，试求该表面的黑度。解：黑体的辐射力：EbT4灰体的辐射力：ET4由题意，有44T14T24该表面的黑度：44T14004140.50.0625T248008、如图所示，1、2表面在同一平面上，均垂直于表面3，F1=2m2，F2=4m2，F3=6m2,现已求得X3,2=0.16，X3，1+2=0.18，求X1，3解：利用角系数的可加性，有：X3，1+2=X3，1+X3,2求得：X3,1=X3，1+2－X3,2=0.18－0.16=0.02再利用角系数的相对性，有：F1X1，3=F3X3,1所以X1，3=F3X3,1/F1=6×0.02/2=0.069、写出冷热流体通过单层平壁传热时单位面积传热量q的计算式答：h1h210、对管径较小的管道，在包裹附加层削弱传热时，为什么会出现包裹附加层后传热反而增强的现象？什么情况下才能保证包裹附加层后总可以起到减少热损失的作用。答：管道包裹附加层虽在传热过程串联热路上增加了一个导热热阻，但同时增加了外表面的对流换热面积，使外表面的对流换热热阻减小。如果增加的导热热阻小于对流换热热阻的减小量，包裹附加层后反而会强化传热。因此，只有在包裹层超过一定厚度的前提下，才能起到削弱传热的作用。四、计算题1、气球直径为0.4m，球内充有压力为150kPa的空气，由于太阳辐射加热，气球直径增大到0.45m，若球内气体压力正比于气球的直径，试求过程中气体对外的做功量W。（10分）解：已知D1=0.4m时，p1=150kPa，且气球内压力正比于气球直径，即p=kD，可求得：k=375kPa/m33dWpdVkDd(D3)kD3dD622.27kJ答：过程中气体对外作功量为2.27kJ2、如图所示的气缸内充以空气，活塞面积A＝100cm2，距底面高度H＝10cm，活塞及其上重物的总质量m1＝195kg，当地大气压力pb＝102kPa，环境温度t0＝27C。当气缸内的气体与外界处于热平衡时，把活塞重物拿去100kg，活塞将会突然上升，最后达到新的热力平衡。假定活塞与气缸壁之间无摩擦，气缸壁为良导热材料，求活塞上升的距离ΔH和气体的换热量Q。（取g＝9.8m/s2）（15分）解：（1）确定空气的初始状态参数p1pbpg1pbmA1g1021959.8103293.1kPa100104AV1AH10010410102103m3T1(27327)300K2）确定拿去重物后，空气的终了状态参数由于活塞无摩擦，又能与外界充分换热，因此终了平衡状态时缸内空气的压力和温度与外界的压力和温度相等。则T1300K活塞上升距离对外做功量Q=W=97.999J讨论：（1）本题活塞上升过程为不可逆过程，其功不能用特殊情况，即已知外界压力，故可用外界参数计算功（多数情况下外界参数未予描述，因而难以计算）。2）系统对外做功97.999J，用于提升重物的功量为pg2V（有用功），另一部分pbV是克服大气压力所做的功。3、水在绝热混合器中与水蒸汽混合而被加热，水流入的压力为200kPa，温度为20℃，比焓为84kJ/kg，质量流量为100kg/min；水蒸汽流入的压力为200kPa，温度为300℃，比焓为3072kJ/kg，混合物流出的压力为200kPa，温度为100℃，比焓为419kJ/kg。问每分钟需要多少水蒸汽。（10分）解：此绝热混合器所围空间为一稳流系，根据能量方程：12QHc2mgzWs12Q0,c20,mgz0,Ws02H0(m1m2)h(m1h1m2h2)0答：每分钟需要12.63kg水蒸气4、有5g氩气，经历一热力学能不变的状态变化过程，初始状态p1=6.0×105Pa，T1=600K，膨胀终了的容积V2=3V1，氩气可作为理想气体。已知氩气的Rg=0.208kJ/（kg·K），cp=0.523kJ/(kg·K)，求：（1）终了状态的温度T2、压力p2；（2）过程中系统热力学能、焓和熵的变化量。(10分)解：由题意：△U=0→T2=T1=600K由理想气体气体状态方程，有：p1V1p2V23p2V115112221p2p12.0105PaT1T2T1231△U=△H=0SmsmRglnV2mRglnp20.0050.208ln3V1p131.1426103kJ/K1.1426(J/K)5、试求在定压过程中加给理想气体的热量中有多少用来作功？有多少用来改变工质的热力学能（比热容取定值）？（10分）解：∵定压过程总加热量为：q=cp△T其中用来改变热力学能的部分为：△u=cV△T而cp=cV+Rg∴定压过程用来作功的部分为：6、2kg某种理想气体按n=1.2可逆多变过程膨胀到原有体积的3倍，稳定地从300℃降低到60℃，膨胀过程中作功418.68kJ，吸热83.736kJ，求：气体的cp和cV。（10分）解：由闭口系能量方程：(15分)UQW83.736418.68334.944kJUmcV(T2T1)又wtnw，则Hmcp(T2T1)H418.68m(T2T1)2(333573)0.8723kJ/(kgK)7、3kg温度为80℃的热水在绝热容器中与5kg温度为20℃的冷水等压混合，水的比热为4.187kJ/（kg·K），求此混合过程的熵变，并根据熵变的计算结果说明为什么混合过程是不可逆过程？（提示：先由热力学第一定律求混合后水的状态）（15分）解：思路：利用孤立（绝热）系熵增原理进行判断。取该绝热容器为闭口系，设热水用角标H表示，冷水用角标C表示，并注意液体cp=cV=c由闭口系能量方程：QUWQ0,W0U0UHUC0固体或液体cp=cV=c，熵变的计算公式为：353该闭口绝热系的熵增相当于孤立系熵增，Siso0，故该混合过程为不可逆过程8、空气进入喷管前的温度t1=27℃，压力p1=1.5bar，出口背压pb=1bar，空气的cp=1.004kJ/（kg·K），Rg=0.287kJ/（kg·K），问：（1）应选何种喷管？（2）出口截面的流速为多少？（3）若A2=0.02m2，喷管的流量为多少？（15分）解：（1）选喷管（题目没有提到c1，可认为其很小）应选渐缩喷管2）计算出口截面的流速，由（1）可判断：c2