2013年北京科技大学热工理论考研真题.doc-资料库

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2013 年北京科技大学热工理论考研真题北京科技大学 2013 年硕士学位研究生入学考试试题 ============================================================================== 试题编号： 811 试题名称：热工理论（含传热传质学、工程热力学）适用专业：动力工程及工程热物理、动力工程（专业学位）供热、供燃气、通风机空调工程说明： ①所有答案必须写在答题纸上，做在试题或草稿纸上无效 ②考试用具：考生自带计算器、直尺 ============================================================================== 一、选择题（每题 1 分，共 10 分） 1. 如果热机从热源吸热 100kJ，对外作功 100kJ，则（）。（A）违反热力学第一定律；（B）违反热力学第二定律；（C）不违反第一、第二定律；（D） A 和 B。 2．系统在可逆过程中与外界传递的热量，其数值大小取决于（）。（A）系统的初、终态；（B）系统所经历的过程；（C）（A）和（B）；（D）系统的熵变。 3．不断对密闭刚性容器中的汽水混合物加热之后，其结果只能是（）。（A）全部水变成水蒸汽（B）部分水变成水蒸汽（C）部分或全部水变成水蒸汽（D）不能确定 4．（）过程是可逆过程。（A）可以从终态回复到初态的（B）没有摩擦的（C）没有摩擦的准静态过程（D）没有温差的 5. 湿蒸汽经定温膨胀过程后其内能变化（）。（A）△U = 0 （C）△U＜0 （B）△U ＞0 （D）△U＜0 或△U ＞0 6．多级（共 Z 级）压气机压力比的分配原则应是（）。（A） βi = （PZ+1 +P1）/ Z （B） βi = （PZ+1 / P1）1 / Z （C） βi = PZ+1/P1 （D） βi =（PZ+1 / P1）/ Z 7．工质熵减少的过程（）。（A）不能进行（B）可以进行（C）必须伴随自发过程才能进行 8. 绝热系与外界没有（）交换。

（A）热量（B）物质（C）功 9. 功损来自于（）。（A）不等温传热（B）物质交换（C）运动摩擦 10. 供热系数ζ可以是（）。（A）大于 1 （B）等于 1 （C）小于 1 二、判断对错题（每题 2 分，共 10 分） 1. 对于任意一个过程，热力学第二定律对系统的要求是熵变大于等于 0。 2. 对于过热水蒸气，干度 3. 水蒸气在定温汽化过程前后温度不变（ΔT = 0 ），其热力学能也不变。 4. 两种湿空气的相对湿度相等，则吸收水蒸汽的能力也相等。 5. 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。 1x 。三、简答题（每题 2 分，共 10 分） 1. 在 0℃以下，有没有液态水（水）存在，有没有气态水（蒸汽）存在？为什么？ 2. 为什么说湿空气中的水蒸气常常处于过热状态或未饱和状态？ 3. 系统经历了一个不可逆过程，已知终态熵小于初态熵，能否判断该过程一定放出热量，为什么？ 4. 请描述容积膨胀功、内部功、轴功、流动功、技术功的关系。 5. 某人声称使用新式热力循环和高技术开发出一种新型节能冷柜，在 30℃室温下，制冷温度为 -40℃时，制冷系数仍可以达到 4，请你判断一下是否可能实现。四、作图题（每题 5 分，共 10 分） 1. 已知房间内湿空气的t 、 wet t 温度，试用下面 h—d图定性的确定湿空气状态。 maxp 和最高温度 2. 已知活塞式内燃机的最高压力循环、定压加热循环和定容加热循环的效率大小。分别相同，用作图法比较混合加热 maxT 五、计算题（共 20 分）某蒸汽动力循环，初参数为 9MPa，530C 的水蒸气，经主汽门绝热节流后成为 8MPa 的水蒸气进入可逆绝热的汽轮机中膨胀作功，直到压力降为 0.004MPa。忽略泵功。试求：1）与没有节流相比，由于节流，单位工质在汽轮机中的功变化了多少？ 2）节流引起的作功能力损失是多少？已知环境温度为 25C； 3）节流后循环的热效率为多少？ 4）将过程和作功能力损失示意地画在 T-s图上。

已知饱和水和饱和水蒸气的有关参数如下表： p [MPa] ts[C] h’[kJ/k g] 0.004 8.0 9.0 28.9533 121.3 295.048 1316.5 303.385 1363.1 h’’ [kJ/kg] 2553.45 2757.70 2741.92 s’ [kJ/kg·K] s’’ [kJ/kg·K] 0.4221 3.2066 3.2854 8.4725 5.7430 5.6771 已知过热水蒸气的有关参数如下表： t[C] 520 530 540 p=8 [MPa] p=9 [MPa] h[kJ/kg] s [kJ/kg·K] h[kJ/kg] s[kJ/kg·K] 3446.0 3470.4 3494.7 6.7848 6.8153 6.8453 3435.0 3459.7 3484.4 6.7198 6.7509 6.7814 六、综合分析题（共 15 分）蒸汽动力循环、燃气轮机循环、内燃机循环都由升压、加热、膨胀、放热等几个过程所组成。试分析在这几个过程中：（1）能否去掉放热过程，这是否违背基本定律？（2）能否去掉加热过程，这是否违背基本定律？（3）升压过程要耗功，因此能否去掉升压过程？这是否违背热力学的基本定律？（4）如果在这些过程中，任何一个过程都不能删除的话，能否改变这些过程的次序？例如，能否先加热再升压，然后膨胀及放热？（5）总结动力循环工作过程的一般规律。七、回答下列问题（共 15 分）（1）夏季在维持 20℃的室内工作，穿单衣感到舒适，而冬季在保持 20℃的室内工作时，却必须穿绒衣才觉得舒服。试从传热的观点分析原因。(5 分) （2）由对流换热微分方程 h x   t  x    t  y     y 0 知，该式中没有出现流速，有人因此得出结论：表面传热系数 h与流体速度场无关。试判断这种说法的正确性? (5 分) （3）金属实心长棒通电加热,单位长度的热功率等于l (单位是W/m)，材料的导热系数，表面发射率，表面传热系数h，周围气体温度t 均已知，棒的初始温，辐射环境温度T f surr 度为t 。建立此导热问题的数学模型。(5分) 0

八、在一热处理过程中，将温度为220C的金属薄板竖直地置于温度为20C，流速为 7m/s 的空气气流中。平板沿流动方向长度为3m，宽度为2m，如图1所示。测得作用于平板的摩擦阻力为0.86 N。试确定该金属板与空气间的对流换热系数和传热量。空气的物性参数为：= 1.204 kg/m3，Cp = 1.007 kJ/kg · K， Pr = 0.7309。（20分） t2 t1 抽气 tf tw 图 1 图 2 九、用单层遮热罩抽气式热电偶测量一设备中的气流温度，如图 2 所示。已知设备内壁 t2 为 90℃，热探头与遮热罩表面黑度均为 0.6，气体对热探头及遮热罩的换热系数分别为 40 W/(m2  及 25 )K W/(m2  。当气流真实温度为 tf =180℃时，热电偶的指示值 t1 为多 )K 少？（20 分）十、一顺流套管式换热器，利用温度为 60°C 的已二醇（比热为 2500 J/kg · °C）来加热流量 1.3 kg/s，入口温度 20°C 的甘油（比热为 2400 J/kg · °C）。换热器出口处两流体温差为 15°C。该换热器可视为平壁传热，已知甘油侧换热系数为 450 W/m2 · °C，已二醇侧换热系数为 515 W/m2 · °C，传热面积为 7.6 m2。求：(1)传热量；(2)甘油的出口温度；(3) 已二醇的流量。（20 分）

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