2008年工程热力学与传热学试卷(B)

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……………… …… …… …… …… …… …… …… ：线线：号……号学学…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… ：……：名封封名姓姓…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… 密密 …… ：：……级级……班班……业业……专专…………………………河南理工大学 2007-2008 学年第 2 学期

当此两个热机的热效率相等时，T热源的温度为 K。

《工程热力学与传热学》试卷2．热力学第二定律开尔文说法：。克劳修斯（B卷）

法：。

总得分阅卷人复查人考试方式本试卷考试分数占3．物体能全部吸收外来射线，这种物体称为，物体的单色黑度不随波长而变化的学生总评成绩比例物体称为。

闭卷 70 % 4．在换热器中，冷热流体沿热表面不断地吸收和放出热量，故温度沿整个热表面是不断一、选择题变化的，常采用表示其平均温度，它的表达式为。分数 12 得分 5．热量传递的推动力是，质量传递的推动力是。

1．某容器中气体的表压力为0.04MPa,当地大气压为0.1MPa,则该气体的绝对压力是（）

6．第一类永动机是指，第二类永动机是指（A）0.06MPa （B）0.04MPa （C）0.14MPa

。

2．在冬天，室内开动一台没装任何东西的电冰箱，若运行稳定，冰箱内部温度不变，则分数 10 三、判断题开动冰箱取暖和用电炉取暖，从耗电的角度来比较（）

得分（A）用电冰箱省电（B）用电炉省电（C）两者相同 1. 如果工质的所有状态参数都不随时间变化，则工质就处于平衡状态。（） 3．绝热真空刚性容器内充入理想气体后，容器内气体的温度比充气前气体的温度（）

2. 由同一初始状态出发，经过两个不同的过程，它们的终了状态可能相同。（）（A）低（B）高（C）不确定

3. 自然界中发生的一切过程都必须遵守能量守衡，反之，遵守能量守衡的一切过程都能4．有内热源的常物性无限大平壁，稳态导热时的温度分布为（）自发地进行。（）

4. 卡诺循环是理想循环，一切循环的热效率都比卡诺循环的热效率低。（）

5. 封闭热力系统发生放热过程，系统的熵不一定减少。（）

（A）（B）（C）

6. 只要存在不可逆性就会有熵产，故工质完成一个不可逆循环，其熵的变化量必大于零。5．一热机按某种循环工作，自温度为T1=2000K的热源吸收热量1000KJ,向温度为T2+300K（）

的冷源放热100KJ。则该热机为（）

7．压气机采用多级压缩中间冷却的主要目的是为了少消耗压缩功。（）

（A）可逆热机（B）不可逆热机（C）不可能热机 8. 一圆筒壁用两层保温材料保温，两种材料的导热系数为?1,?2(?1??2)，若将?2的材料6．冬天时节，如白天晒被子，晚上人盖着睡觉会感到暖和一些，这是由于（）

放在炉墙内侧，则保温效果要好一些。（）

（A）被子蓄热，晚上放出来（B）被子厚度增加（C）被子导热系数增大了

9.在相同的流动和换热壁面条件下，导热系数较大的流体，对流换热系数就较小。（） 10.雪是一种近似白体的物质。（）

分数 12 二、填空题得分分数 30 四、简答题 1．卡诺机A工作在927℃和T的两个热源间，卡诺机B工作在T和27℃的两个热源间。

得分1 ．试将满足以下要求的理想气体多变过程在 p?v图上表示出来：第1页（共5页）

1.试将满足以下要求的理想气体多变过程在p?v图上表示出来：

（1）工质又膨胀、又降温；（2）工质又膨胀、又升压；（3）工质又膨胀、又升温，又降压。

4.下图为一组电子元件的散热，试分析：（1）为增强散热，这些元件是集中还是分散放置？（2）如果某一元件

对温度要求较高或不能承受较高温度，则应放在什么位置，为什么？

5．对于通过平壁的传热过程，两侧流体的温度分别为tf1、tf2（tf1?tf2），画出下述两种情况下温度由tf1变化到tf2的示意图:

(a) h??； (b) ????

分数得分 2．热量和热力学能有什么区别？有什么联系？

3. 夏季在维持20℃室内工作，穿单衣感到舒适，而冬季保持在22℃的室内工作时，为

……………………………线………………………… 什么必须穿绒衣才觉得舒服？

36 五、计算题第2页（共5页）

1.空气在某压气机中被压缩。压缩前空气的参数是p1=0.1MPa, v1=0.845m3/kg; 压缩后的参数是p2=0.8MPa, v2=0.175m3/kg。假定在压缩的过程中，1kg空气的热力学能增加146kJ, 同时向外放出热量50kJ,压气机每分钟生产压缩空气10kg。求：（1）压缩过程中对每公斤气体所作的功；（2）每生产1kg的压缩气体所需的功；（3）带动此压气机至少要多大功率的电动机？

3．如果测得室内外空气的温度分别为15℃、0℃，墙体厚度为20cm。已知墙体的导热系数为0.5 W/mK，空气与墙体内表面对流传热系数为 h=5 W/m2K，空气与墙体外表面对流传热系数为 h=4 W/m2K，求房间内外墙表面的温度及热流大小。

δ tair1 ?3tw1 2．一根直径为3mm的铜导线，每米长的电阻为2.22×10Ω。导线外包有厚1mm 导热系数为0.15 W/（m·k）的绝缘层。限定绝缘层的最高温度为65℃,环境温度为0℃,空气与绝缘层外表面的表面传热系数为20 W/（m·k），试确定在这种条件下导线中允许通过的最大电流。

第3页（共5页）

tw2 tair2

h1 k h2

……………… …… …… …… …… …… …… …… ：线线：号……号学学…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… ：：……名名封封姓姓…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… 密密 …… ：：……级级……班班……业业……专专…………………………河南理工大学 2007-2008 学年第 2 学期 p p p 《工程热力学与传热学》n???n???n???（B卷）标准答案与评分标准（2） n = 0 n = 0 n = 0 总得分阅卷人复查人考试方式本试卷考试分数占（3）学生总评成绩比例 n = 1 n = 1 n = 1 闭卷 70% （1） o v o v o v `

一、（标分标准：每小题2分）

分数 12分 2. 热量和热力学能是有明显区别的两个概念：热量指的是热力系通过界面与外界进行的热能交换得分量，是与热力过程有关的过程量。热力系经历不同的过程与外界交换的热量是不同的；而热力学 1．C 2.C 3.B 4.B 5.C 6.B 能指的是热力系内部大量微观粒子本身所具有的能量的总合，是与热力过程无关而与热力系所处的热力状态有关的状态量。简言之，热量是热能的传输量，热力学能是能量的储存量。二者的联分数二、（标分标准：每小题2分）系可由热力学第一定律表达式 ?q?du?pdv 看出；热量的传输除了可能引起做功或者消耗 12 得分功外还会引起热力学能的变化。

1．600 2. 只冷却一个热源而连续不断作功的循环发动机是造不成功3. 首先，冬季和夏季的最大区别是室外温度不同。夏季室外温度比室内温度高，因此通过墙壁的。热可能自发地、不付代价地从低温物体传到高温物体。 3. 黑体，灰体的热量传递方向是由室外传向室内。而冬季室外气温比室内气温低，通过墙壁的热量传递方向是由室内传向室外。因此冬季和夏季墙壁内表面温度不同，夏季高而冬季低。因此，尽管冬季室内4. 对数平均温度，?t?tmax??tminm? 5. 温度差，浓度差温度22℃比夏季略高20℃，但人体在冬季通过辐射与墙壁的散热比夏季高很多。根据上题人体ln?t 6．不消耗任何max对冷暖的感受主要是散热量的原理，在冬季散热量大，因此要穿厚一些的绒衣。 ?tmin能量而能连续不断作功的循环发动机，从单一热源取得热量并使之完全转变为机械

功而不引起其它变化的循环发动机。 4. (1)分散放置要好，能有效削弱边界层。

(2)应将对温度要求较高的电子元件放在前端，此时在电子元件表面形成的边界层较薄。分数 10 三、（标分标准：每小题1分） 5.

得分 1．× 2. √ 3. × 4. × 5. √

Tf1 Tf1 6. × 7. √ 8. √ 9. × 10. ×

Tw 分数 30 四、（标分标准：每小题 Tf2 Tf2 得分 6分）

δ δ 1．分数 36 五、（标分标准：每小题12分，具体步骤分如下所示）得分 1．（1）压缩过程所作的功分析可知，在压缩过程中，进、排气阀均关闭，因此取汽缸中的气体为热力系，（1分）

由闭口系能量方程得：

第4页（共5页）

w?q??u?(?50kJ/kg)?146kJ/kg??196kJ/kg （3分）（2）生产压缩空气所需的功

选气体的进出口、汽缸内壁及活塞左端面所围空间为热力系，由开口系能量方程得（1分）

wt?q??h?q??u??(pv)?(?50kJ/kg)?(146kJ/kg)?(0.8?10kPa?0.175m/kg?0.1?10kPa?0.845m/kg)??251.5(kJ/kg) （ 4分）

（3）电动机的功率