2014年浙江省中国计量大学热工基础考研真题.doc

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2014 年浙江省中国计量大学热工基础考研真题工程热力学部分（共 75 分）一、选择题（每题 2 分，共 20 分） 1.有位发明家声称他设计了一种机器，当这台机器完成一个循环时，可以从单一热源吸收 1000kJ 的热，并输出 1200kJ 的功，这台热机（）。 A.既不违反第一定律，也不违反第二定律 B.违反了第一定律和第二定律 C.违反了第一定律 D.违反了第二定律 2.分别处于刚性绝热容器两侧的两种不同种类的理想气体，抽去隔板混合前后（）。（说明： S 为熵，U 为热力学能，H 为焓） A.ΔS=0、ΔU=0B.ΔU=0、ΔH=0 C.ΔS=0、ΔH=0D.ΔS>0、ΔU=0 3.质量不能改变的系统是（）。 A.开口系统 B.闭口系统 C.绝热系统 D.以上都是 4.闭口系统经历一可逆变化过程，系统与外界交换功量 10KJ，换热-10KJ，则系统熵变（）。 A.大于 0B.小于 0 C.等于 0D.不确定 5.在保温良好，门窗密闭的室内，启动一台打开门的冰箱，经过一段时间运行，则室温将（）。 A.升高 B.降低 C.不变 D.不确定 6.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 7.理想气体定压过程的热力学能变化量为（）。（说明 Cp 为比定压热容，Cv 为比定容热容， T 为温度，p 为压力，q 为热量，wt 为技术功，h 为焓，v 为比容） A．cpΔTB．cvΔTC．h-pvD．q-wt 8.闭口系统功的计算式 W=U1-U2，以下说法正确的是（）。 A.只适用于绝热自由膨胀过程 B.只适用于理想气体的绝热过程 C.只适用于可逆绝热过程 D.适用于可逆与不可逆的绝热过程 9.（）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 10.简单可以压缩热力系统的状态可由（）。 A．两个状态参数决定 B．两个具有物理意义的状态参数决定 C．两个可测状态参数决定 D．两个相互独立的状态参数决定二、填空题（每空 1 分，共 10 分） 1. 适用于理想气体的（）系统，（）过程。

2.卡诺循环包括两个（）过程，两个（）过程。 3.理想气体的热力学能、焓是（）的单值函数。 4.热能的品位比机械能的品位（）。 5.孤立系熵的变化△S（）0。 6.氮气和氧气的混合物为，压力为 0.1Mpa，其中氮气的分容积为，则氮气和氧气的分压力分别为。 7.通用气体常数的数值（）（包括单位）。三、判断题（每题 2 分，共 10 分） 1.系统的平衡状态是指系统在外界影响条件下，不考虑外力场作用，宏观热力性质不随时间而变化的状态（）。 2.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。（）。 3.系统经历一个可逆定温过程，由于温度没有变化，故该系统工质不能与外界交换热量（）。 4.容器中的气体压力不变，则压力表的读数也绝对不会改变。（）。 5.膨胀功、流动功、技术功都是与过程的路径有关的过程量。（）。四、简答题（共 15 分） 1.（6 分）某一工质在相同的初态 1 和终态 2 之间分别经历 2 个热力过程，一为可逆过程，一为不可逆过程。比较这两个过程中。（1）工质的熵的变化量哪一个过程大？为什么？（2）相应外界的熵变化量哪一个过程大？为什么？ 2.（4 分）请分别用克劳修斯（Clausius）和开尔文-普朗克（Kelvin-Plank）描述热力学第二定律。 3．（5 分）一汽车制造厂在广告里声称其厂汽车发动机的热效率为 78%。在周围环境温度为 25℃时，经测得燃气温度为 950℃，试分析广告数据真实的可能性。五、计算题（共 20 分） 1kg 氮气分别经过绝热膨胀和定温膨胀的可逆流动过程，从初态为 p1=10MPa，t1=1000℃膨胀到终态。终态比体积相同，且在绝热过程中终温 t2’=0℃。求氮气在不同过程中的终压 p2，对外界所作的功，交换的热量，以及过程热力学能，焓、熵的变化量。已知氮气比定压热容 Cp=1.038kJ/(kg.K),气体常数 Rg=0.296kJ/(kg.K)，绝热指数 k=1.4。传热学部分（共 75 分）一、简答题（每题 3 分，共 15 分） 1.基尔霍夫定律揭示了什么问题？写出其数学表达式。 2.写出 Re 数的定义式及其物理含义。 3.流体通过内管外径为 d、外管内径为 D 的环形通道时的当量直径为多少？ 4.导热问题常见的边界条件有哪三类？

5.写出对数平均温差的计算式，并说明各个符号的含义。二、简要分析与计算题（每题 5 分，共 20 分） 1.示意性地画出流体外掠单圆管、当流动为湍流时，表面传热系数沿的变化情况，并加以简要分析说明。 2.某圆柱形内封闭空腔如右图，1 为底面，2 为顶面，3 为侧面。圆柱体底、顶面直径等于其高度。已知角系数 3.某两层平壁稳态导热的温度场如图所示，已知δ1：δ2=2:5， 4.设某平板材料的导热系数与温度之间的变化关系为λ=λ0(1 +bt)，材料内部无内热源，厚度为δ，两侧面温度分别为 t1、t2(t1>t2)，试示意性地画出 b=0 及 b>0 时材料内部的温度分布，并说明理由。三、（12 分）初温为 25 C 的热电偶被置于温度为 250 C 的气流中，设热偶的热接点可视为球形，要使得其时间常数小于 1 秒，问（1）热接点的直径应该为多大？（2）经过 4 秒钟后，热偶测得的温度是多少？已知热接点材料的物性：导热系数为 20W/( m⋅°C)，密度为 8500kg/m3，比热为 400J/( (kg⋅°C)；设热偶与气流间的表面传热系数为 300W/( m2⋅°C)。四、（13 分）如图所示，温度为的冷气体以的流速平行地吹过一块平板（平板一边与来流垂直），平板的长和宽分别为 2m 和 1m，采用一组非常薄的电加热器使平板维持均匀温度在 Tw=500K。流体的导热系数、密度、比热和运动粘度分别为：。试回答下

列问题：（1）计算普朗特数（Pr）；判断平板末端的流动是层流还是湍流?如果是湍流，请问转为湍流流动的临界距离 xc 为多少?(注：临界雷诺数可取）（2）计算气体带走的总热量（q）。设平板换热满足以下准则关系式：五、（15 分）两块边长均为 1 米的正方形平板相距 1 米平行放置于一表面为重辐射面的大房间内（平板背面不参与换热），A 板表面的黑度为 0.6，温度为 127°C；B 板表面的黑度为 0.8，温度为 600K，图；（2）A、B 两板相对表面之间的换热量。 A、B 两板相对表面之间的角系数为 0.2，求：（1）画出辐射网络

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