《热工基础》复习题
一、概念题
1、 孤立系统； 2、 平衡状态； 3、 热力学能； 4、 理想气体；
5、 理想气体的多方过程； 6、 道尔顿分压定律； 7、 湿蒸汽的干度；
8、 热力学第二定律的两种说法； 9、 卡诺定理； 10、 11、 12、 13、 14、 15、 16、 二、综合题
1、 简述动力循环的特点及其经济评价指标。
2、 什么是技术功？写出其定义式，并与体积功和轴功加以区别。
3、 分别从热力学第一定律和第二定律的角度出发，分析说明提高循环热效率的方法。 4、 工质经过不可逆过程后，其熵还能否恢复到初值？为什么？ 5、 请定性画出水的相图（p-t图），并标出其中关键的状态点和物态区。
6、 水在某亚临界锅炉中，从230℃定压加热到535℃。已知加热压力为15.7MPa，对
应饱和温度为345℃。在T-s图上定性画出此过程，标出五个典型的工质状态。 7、 喷管有哪两种型式？其内部的能量转换关系如何？
8、 能否通过在喷管内接近可逆的充分绝热膨胀，使离临界点不太远的过热蒸汽部分液
化？为什么？
9、 根据所学热力学知识，利用T-s图分析：理想气体绝热流过喷管时，不可逆性对出
口流速的影响。设喷管入口气体状态固定，入口流速可以忽略，喷管出口的气体压力不变。 10、
用T-s图分析说明蒸汽轮机进、出口参数对朗肯循环的热效率的影响。
11、 从汽轮机排出的乏汽可以通过绝热压缩变成液态水吗？为什么？ 12、 请在T—s图上表示一次抽汽回热的蒸汽动力循环，其中泵的耗功可以忽略，
且回热器是混合式的。请根据此图，用有关各点的焓值导出抽汽量和热效率的计算
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17、 18、 19、 20、 21、 22、 23、 24、 25、 26、 27、 28、 29、 30、 31、 32、
汽耗率；
湿空气的相对湿度； 湿空气的露点； 湿空气的含湿量； 导热； 毕渥准则Bi； 肋片效率； 导温系数； 热对流； 对流换热； 边界层； 辐射强度； 黑体； 灰体； 有效辐射； 传热过程。
熵产； 熵增原理； 水的临界点； 水蒸汽的干度； 临界压力比； 热电联产；
热机的相对内部效率；
式；并证明在有关参数相同情况下，此循环的热效率大于朗肯循环的热效率。 13、 请在T—s图和p－v图上表示压缩空气制冷循环，并推导其制冷系数的计算式，
设空气为理想气体。 14、 压缩蒸汽制冷循环中，一般用节流阀代替膨胀机。如果制冷剂在膨胀机中等熵
膨胀，那么代之以节流阀后会对制冷系数和制冷能力产生什么影响？请利用T—s图分析说明之。为什么现实中一般使用的是节流阀而非膨胀机？ 15、 请在T—s图上表示压缩蒸汽制冷循环，并根据此图给出制冷系数的计算式。 16、 写出傅立叶定律的数学表达式，并解释其意义； 17、 18、 19、 20、 21、 22、 23、 24、 25、 26、 三、计算题
1、 某书房采用电加热取暖，如果房内空气质量为36kg，现要把这些空气在10分钟内
从5℃定压加热到25℃，则电加热功率是多少？已知空气可视为理想气体，其摩尔质量为0.029kg/mol。假设房间的热损失占加热量的25％。
2、 一个体积为3m的贮气罐内装有温度为47℃的氮气（其摩尔质量为0.028kg/mol）。
贮气罐上的压力表读数为的质量。
3、 某柴油机用压缩空气启动，压缩空气装在容积为V?0.4m的气罐内。柴油机启动
前后，气罐上的压力表读数分别为pe1?7.5MPa和pe2?0.5MPa。启动前后罐内空气的温度与环境接近，均可设为t?27?C，请估算启动过程的耗气量。 4、 蒸汽以216t/h的流量流经汽轮机，且其在汽轮机进、出口处的焓值分别为3250kJ/kg
和2150kJ/kg。若汽轮机与外界的换热量可忽略不计，且汽机的相对内效率为0.88，求汽轮机的输出功率和汽耗率。若蒸汽在汽轮机中可近似为等熵膨胀，则其输出功率和汽耗率会如何变化？
5、 一卡诺机工作在1200K和300K的两个恒温热源之间。试问热机每做出1kW?h的
功需要向低温热源放出多少热量？热机的热效率是多少？
6、 一逆向卡诺机，当其用于制冷时，其工作性能系数为4.5，耗功为10kW，求此卡
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传热问题中常遇到哪三类边界条件？ 简述集总参数法的内容，并指出其应用条件。 什么是热边界层？图示说明其厚度的定义。 推导对流换热的微分方程式？并简述其用途。 简述物理现象相似必须满足的三个相似条件。 兰贝特定律指什么？它为什么又被称为余弦定律？ 简述基尔霍夫定理，并写出其数学表达式。 简述气体辐射的特点及布格尔定律。
什么是临界绝缘直径？其在实际应用中有何指导意义？ 什么是换热器？根据工作原理不同，它可分为那三类？
5pe?6?105Pa，大气压pb?10Pa。求罐内氮气
诺机工作环境中的高低温热源温度之比及其制冷量。如果此卡诺机用作热泵，其工作环境和输入功率不变，则此时的制热量和工作性能系数是多少？ 7、 初始状态
p1?1.5?105Pa、t?627?C的5kg燃气经过喷管绝热膨胀到
1p2?1.0?105Pa。已知燃气在喷管出口的速度为cf1?420m/s，喷管入口
的燃气速度可以忽略。如果燃气可视做空气，其气体常数Rg?287J/(kg?K)，环境温度为t0?27?C，请计算此过程导致的8、 将m1?100kg,。
t1?90?C的水与的m2?60kg,t1?10?C水在绝热容器中混
合。已知水的比热容为c?4.186kJ/(kg?K)，请通过计算，证明此过程不可逆，并求此混合过程导致的
失。设环境温度为t0?25?C。
9、 某闭口系统在一热力循环中，从恒温热源（TH＝1000K）吸收了750kJ的热量，同时对外界做了450kJ的膨胀功，并向大气散出一部分热量。设大气为T0=300K的恒温冷源，请根据熵增原理，通过计算说明此循环是否可逆？如果不可逆，做功能力损失是多少？ 10、 要把初始状态为
p1?6?105Pa、t?627?C的燃气经过一喷管射入
1，喷管入口的燃气速度可p2?4?105Pa的环境。设该过程为等熵过程（k=1.4）
以忽略。已知燃气可视做空气，其气体常数Rg=287J/(kg? K)，请选择喷管的型式并计算喷管出口的燃气速度。
11、 某理想热能动力装置以可逆的朗肯循环方式工作。已知在热机进出口处工质的焓值
分别为h1?3440kJ/kg、h2?2160kJ/kg。从热机流出的工质首先进
入低温热源放热（其放热后的焓值变为h3?180kJ/kg），然后通过水泵打入高温热源，在其中吸热后再进入热机做功。如果泵的耗功可以忽略，请在T-s图上表示此循环，并求蒸汽轮机的对外做功量w0 (kJ/kg)和循环的热效率ηt。 12、 有一次抽汽的回热循环的T-s图如右图所示。
T
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s 12题图
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h1?33500kJ/kg，h2?2150kJ/kg，已知：
1
h01?2750kJ/kg，h2'?180kJ/kg，
h0'?700kJ/kg，求此循环的热效率。
101’
4 3 （2’）
13、 有一厚度为??200mm的房屋外墙，室内壁
面温度为t1?25?C，室外壁面温度为t2?5?C，墙的导热系数为
??0.8W/(m??C)，求通过此墙单位表面积的散热量q。
14、 一温度计水银泡是圆柱形的，长15mm，内径2mm。当用它测量气体温度时，其
表面传热系数为h=12.5W/(m2·K), 若要温度计的温度与气体的温度之差小于初始过余温度的10%，求测温所需要的时间。水银 ?=10.36 W/(m· K), ? = 13110 kg/m3, c = 0.138 kJ/(kg·K)。
15、 一容器中装有质量为M、比热容为c的流体，初始
温度为t0。另一种流体在管内凝结放热，凝结温度为ts。容器外壳良好绝热。容器中的流体因有搅拌器的作用，可认为其任一时刻的温度分布都是均匀一致的。管内流体与容器中流体之间的总传热系数为
ts ts k，传热面积为A，且二者均为常数。试针对此容
器中的流体受热问题，写出其数学控制方程及其单值性条件，并确定流体在任一?时刻的温度。
15题图
16、 某稳定工作的机械传动机构，由于摩擦生热使部分机械能损耗。已知传动机构的外
表面面积A?2m，温度为tb?30?C。如果环境空气温度为tf?25?C，其和传动机构外表面的传热系数为??0.6kW/(m??C)，求此传动机构的机械能损耗。 17、 一壳管式蒸汽换热器中，水在直径为d?20mm的长管内流动，流速为
22uf?0.8m/s。若进出口平均水温为tf?80?C，壁温恒为tw?100?C，请计算
单位管长的换热量（W/m）。已知水的有关物性参数如下：
?f?0.674W/(m??C)、??0.365?10?6m2/s、Pr?2.21
18、 某锅炉炉膛内的平均温度约为927℃，炉墙上看火孔的面积约为0.4m2，当炉墙上
看火孔打开时，试估算每分钟约从看火孔向外辐射出多少热量？
19、 一直径为2mm、长度为0.25m、温度为t1?527?C的热金属棒被置于温
度为t2?27?C大房间里。若该金属棒热辐射的发射率为?1?0.9，试求其与房间的辐射换热量。
20、 在黑度相同的两个大平壁组成的辐射系统中，平行插入n块与这两个平壁黑度和
大小都相同的遮热板，且遮热板的导热热阻可以忽略。请问这些遮热板插入后，此系统内的辐射换热量下降多少？请证明你的结论。
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21、 一个外表面积为A1(m2)，辐射率为?1，温度为Tw1(K)的凸灰体被置于一个内表面
面积为A2(m2)、辐射率为?2，温度为Tw2(K)的大空间中。该大空间内充满温度为
Tf(K)的干洁空气，其与凸灰体之间的换热系数为hf[W/(m2??C)],已知Tw1?Tf?Tw2，请确定凸灰体表面的散热量，并给出该表面的综合换热系数表达
式。
22、 北方某一民房的外墙为双层结构：内层材料的导热系数为?1?0.4W/(m??C)，
厚度为?1?40mm；外层材料的导热系数为
?2?0.8W/(m??C)，厚度为
?2?160mm。若该墙内、外表面换热系数分别为?1?10W/(M2??C)和
?2?25W/(M2??C)，室内、外气体温度分别为t1?16?C和t2??6?C，求通
过此墙热流密度q 及该墙内、外壁面的温度tw1和tw2。
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