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新祥旭岑老师咨询微信：13341004451热工基础试卷 第 1 页 共 6 页工程热力学部分（75 分）一、单项选择题（每题 3 分，共 15 分）1. 关于 Rg 和 R，下面说法正确的是（ ） 。A. 两者与气体的种类相关； B. R 与气体相关，Rg 与气体无关；C. Rg 与气体相关，R 与气体无关； D. 两者都与气体种类无关2. 理想气体经历一个膨胀、升压的过程，则该过程的过程指数的范围为（ ） 。A. ； B. ； C. ；D. n1nn03. 有人声称发明了一种机器，当这台机器完成一个循环时，吸收了 100kJ 的功，同时向单一热源排出了 100kJ 的热，这台机器（ ） 。A. 违反了热力学第一定律；B. 违反了热力学第二定律；C. 违反了热力学第一、二定律；D. 既不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律4. 平衡态是指在没有外部作用的情况下， （ ） 。A. 系统内外压力都不变的状态； B. 系统内外温度都不变的状态；C. 系统内外状态参数不随时间而变化的状态； D. 以上皆有可能5. 系统从某平衡态经历一个不可逆过程到达另一平衡态，则该过程的熵产（ ） 。新祥旭岑老师咨询微信：13341004451热工基础试卷 第 2 页 共 6 页A 可用该过程的 计算；QTB 不可能计算；C 可以用具有相同起点和终点的可逆过程的 计算；QTAD 以上都不对二、简答题（每题 5 分，共 25 分）1. 空气在封闭容器内经历某种过程，热力学能减少 12kJ, 对外做功 30 kJ，分析空气的熵变可能情况，并说明原因？2. 锅炉产生的水蒸气在定温过程中是否满足 的关系？为什么？qw3. 为什么说影响人体感觉和物品受潮的因素主要是空气的相对湿度，而不是绝对湿度？4. 绝热节流与可逆绝热膨胀过程各有什么特点，压力、温度、熵等状态参数如何变化？5. 实际气体性质与理想气体性质差异产生的原因是什么？在什么条件下，实际气体可以看作是理想气体？三、计算题（共 35 分）1. 一个动力循环装置在温度为 900K 和 303K 的恒温热源之间工作，该装置与高温新祥旭岑老师咨询微信：13341004451热工基础试卷 第 3 页 共 6 页热源交换的热量为 3750kJ，与外界交换的功量为 2250kJ, 试利用克劳修斯积分不等式判断该循环能否可行？（10 分）2. 10mol 的理想气体，从初态 p1=0.5MPa，T 1=340K 经可逆绝热膨胀到原来体积的2 倍，求终态温度及该过程的功和熵的变化。 （该气体的定压和定容比热容分别为 35.168J/(molK)和 25.12 J/(molK)） （10 分）3. 一绝热刚性气缸，被一导热无摩檫的活塞分成两部分，被固定的活塞一侧储有0.5MPa，25的理想气体（空气）1kg，另一侧储有 0.3 MPa，25的同种理想气体 2kg。然后使活塞自由移动，最后达到平衡。假设比热容为定值，求：（1）平衡时的温度和压力；（8 分）（2）该过程的焓、熵及热力学能的变化。 （7 分）传热学部分(75 分)新祥旭岑老师咨询微信：13341004451热工基础试卷 第 4 页 共 6 页一 、是非或单项选择题（每空 1 分，共 12 分）1、有一个导热问题可以用下面的微分方程描述：(1a) 这是一个圆柱导热问题吗？ 是/非（ ）(1b) 这是一个一维且存在内热源的导热问题吗？ 是/非（ ）(1c) 这是一个稳态且是常物性的导热问题吗？ 是/非（ ）2、在以下几个准则数中：Pr，Gr，R e，Ra，Bi，Nu，F o，(2a) 代表非稳态过程无量纲时间量的准则数是（ ）(2b) 代表动量扩散能力和热量扩散能力相对大小的是（ ）(2c) 可度量流动惯性力与流动粘性力大小对比的是（ ）3、关于管槽内一般流体的强制对流换热：(填“是”、 “非”或/ /选项)（3a）湍流流动时，恒热流和恒壁温的边界条件对换热 Nu 数没有影响。 （ ）（3b）层流流动时，即使当量直径相同，不同截面通道的换热 Nu 数也不同。 （ ）（3c）流体在直径为 d 的圆管内流动，但流体只充满了一半高度的管道，这时的当量直径 de 为： （ ）（A）d (B) d/2 (C) d/4 (D)不确定新祥旭岑老师咨询微信：13341004451热工基础试卷 第 5 页 共 6 页4、关于黑体和灰体辐射： (填“是” 、 “非”)（4a）灰体的光谱吸收比随波长而变，且比黑体的光谱吸收比小。 （ ）（4b）具有相同辐射力的物体中，黑体的温度最低。 （ ）（4c）黑体的定向辐射强度随天顶角 呈余弦规律变化，而其定向辐射力则为常数。（ ）二、 （12 分）有一厚度为 L 的大平板，稳态导热时两侧温度分别为 T1、T 2，板内没有内热源，实验测得其温度分布曲线如图 1 中实线所示，平板中心处的温度 TL/2 比温度线性分布时的中心温度低 T，已知平板的导热系数与温度之间为线性关系： (T)=0（1+T） ， 为常数。假设测量结果为 T1=400 K，T 2=300 K， T=10 K，平板厚度 L=10 mm，试求 的大小。图 1三、 （13 分）用热电偶来测量气流的温度，热偶结点近似看成一个圆球，气流与热偶之间的对流新祥旭岑老师咨询微信：13341004451热工基础试卷 第 6 页 共 6 页换热系数 h=400 W/(m2K)，热偶材料的导热系数 =20 W/(mK)，比热 c=400 J/(kgK)，密度 =8500 kg/m3。求：1. 若要求热电偶的时间常数为 1s，试确定热电偶节点的直径。 （4 分）2. 若热偶初始温度为 25C，将它放置在温度为 200C 的气流中，那么热偶结点到达 199C 需要多长时间？（ 3 分）3. 若考虑气流所处的壁面与热偶之间的辐射换热，写出此时非稳态过程的导热微分方程（能量平衡方程） 。 （3 分）4. 试计算考虑辐射情况下趋于稳定时热电偶的温度。假设壁面温度为 400C，热偶节点的发射率为 0.9。 （3 分）四、 （6 分）常物性流体外掠长度为 L 的平板，局部对流换热系数的规律变化为 hx=Cx-1/2，C 为常数，x 为离平板入口的距离，记 为 x=L 处的局部努塞尔数( )，记LNu /LNu为整个平板上的平均努塞尔数( )，试求两者之比 / 。LNu /h五、 （12 分）温度为 10C、质量流量为 0.01 kg/s 的冷水进入内径为 0.02 m 的圆管，管外敷设电加热器，加热器外面用绝热层包裹，如图 2 所示。加热器的热流密度为 15000 W/m2.，水的出口温度为 40C。流动为充分发展状态，忽略入口效应，物性参数如新祥旭岑老师咨询微信：13341004451热工基础试卷 第 7 页 共 6 页下： = 997 kg/m3, f = 0.608 W/(mK)，c p = 4180 J/（kgK ） ， = 910 10-6 Ns/m2. 问：对流传热系数 h 为多少？管长为多少米？( 提示： a=/cp,Re=uD/ , 恒热流下管内层流时 Nu=4.36, 管内湍流时 Nu=0.023Re0.8Pr0.4)图 2 六、 （8 分）两个黑体表面(A 1，A 2)的尺寸和相对位置如图 3 所示，垂直方向非常长，表面保持均匀的温度 T1 = 1000 K 和 T2= 800 K. 试计算两表面之间单位长度的净换热量。 （ = 5.6710-8 W/（m 2K4） ）图 3七、 （12 分）在两个平行放置的相距很近的大平板 1 和 2 之间，插入一块很薄而且两个表面黑度不等的第三块平板。已知 t1=300C，t =100C,1=0.5， =0.8。稳态时，当平板 3新祥旭岑老师咨询微信：13341004451热工基础试卷 第 8 页 共 6 页的 A 面朝向平板 1 时，板 3 的温度为 170 C，当平板 3 的 B 面朝向平板 1 时，板 3的温度为 260 C。试问：1. 画出两种情况下的辐射换热网络图。 （4 分）2. 确定第三块平板表面 A、B 各自的黑度。 （4 分）3. 两种情况下，平板 1 和 2 之间的辐射换热量是否相等？各为多少？（4 分）【完】
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