2018中国计量大学804热工基础考研真题

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. n??； B. n?1； C. 1?n??；D. ?????0

3. 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（ ）。

A． 可用该过程的B． 不可能计算；

C． 可以用具有相同起点和终点的可逆过程的D． 以上都不对

??QT计算；

??QT计算；

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？

《热工基础》试卷 第1 页 共6页

2. 锅炉产生的水蒸气在定温过程中是否满足q?w的关系？为什么？

3. 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

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，T1=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/(mol·K)和25.12 J/(mol·K)）（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）

《热工基础》试卷 第2 页 共6页

传热学部分(75分)

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（ ） 是/非（ ） 是/非（ ）

(1b) 这是一个一维且存在内热源的导热问题吗？ (1c) 这是一个稳态且是常物性的导热问题吗？

2、在以下几个准则数中：Pr，Gr，Re，Ra，Bi，Nu，Fo， (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Ａ/Ｂ/Ｃ/Ｄ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

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。

（ ）

《热工基础》试卷 第3 页 共6页

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、T2，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ΔT，已知平板的导热系数与温度之间为线性关系：λ(T)=λ0（1+αT），α为常数。假设测量结果为T1=400 K，T2=300 K，ΔT=10 K，平板厚度L=10 mm，试求α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换热系数h=400 W/(m2·K)，热偶材料的导热系数λ=20 W/(m·K)，比热c=400 J/(kg·K)，密度ρ=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25oC，将它放置在温度为200oC的气流中，那么热偶结点到达199oC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400oC，热偶节点的发射率为0.9。（3分）

《热工基础》试卷 第4 页 共6页

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NuL为x=L处的局部努塞尔数(NuL?hLL/?)，记NuL为整个平板上的平均努塞尔数(NuL?hLL/?)，试求两者之比NuL/NuL。 五、（12分）

温度为10oC、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40oC。流动为充分发展状态，忽略入口效应，物性参数如下：ρ = 997 kg/m3, λf = 0.608 W/(m·K)，cp = 4180 J/（kg·K），μ = 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=λ/ρcp,Re=ρuD/μ , 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(A1，A2)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。（σ =

5.67×10-8 W/（m2·K4））

图3

《热工基础》试卷 第5 页 共6页

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=300?C，t２=100?C,?1=0.5，?２=0.8。稳态时，当平板3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？（

《热工基础》试卷 第6 页 共6页

4分） 【完】

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=300?C，t２=100?C,?1=0.5，?２=0.8。稳态时，当平板3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？（

《热工基础》试卷 第6 页 共6页

4分） 【完】

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