2014年北京科技大学热工理论考研真题.doc

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2014 年北京科技大学热工理论考研真题北京科技大学 2014 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（包括传热传质学、工程热力学）适用专业: 动力工程及工程热物理、供热、供燃气、通风及空调工程、动力工程（专业学位）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 ============================================================================== 工程热力学部分一、概念题（每题 3 分，共 15 分） 1、准静态过程及判定条件 2、容积膨胀功、内部功、轴功、流动功、技术功及其关系 3、水蒸气的干度、过热度和汽化潜热 4、结露、结雾与结霜 5、相对湿度、绝对湿度和含湿量二、判断下述说法对错，并简述理由（每题 3 分，共 30 分） 1. 湿空气中的水蒸气常常处于过热状态或未饱和状态。 2. 系统经历了一个不可逆过程，已知终态熵小于初态熵，则该过程一定放出热量。 3. 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。

4. 理想气体在绝热容器中作自由膨胀，则气体温度与压力的表达式为 k 1  k T 2 T 1      p  2 p 。  1 。 5. 对于过热水蒸气，干度 1x 。 6. 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。 ds  0  7. 工质经过一个不可逆循环有。 8. 焓是在开口系统能量方程中推导得到的，因此在闭口系统中焓不存在。 9. 孤立系统熵增原理表明：过程进行的结果是孤立系统内各部分的熵都是增加的。 10. 由于绝热压缩过程不向外散热，故绝热压缩过程所消耗的压缩轴功最少。三、计算题（每题 15 分，共 30 分） 1、蒸汽动力循环的单级抽汽回热循环如图 1 所示，水蒸气进入汽轮机的状态参数为 5MPa、450℃，在 10kPa 下排入冷凝器。水蒸气在 0.45MPa 压力下抽出，送入混合式给水加热器加热给水。给水离开加热器的温度为抽汽压力下的饱和温度。在冷凝器和加热器之后有一台水泵。若忽略水泵功，试求： (1) 定性画出单级抽汽回热循环的 T－s图； (2) 抽汽回热量； (3) 每千克水蒸气循环的吸热量 q1 和循环放热量 q2 ； (4) 每千克水蒸气循环的净功量 w； (5) 循环热效率；

(6) 分析蒸汽动力循环中，蒸汽轮机排气压力 2P 是否越低越好？降低 2P 有哪些限制？图 1 单级抽汽回热循环 2、某热机工作于 T1=800K 和 T2=285K 两个热源之间，q1=600kJ/kg，环境温度为 285K，若高温热源传热存在 50K 温差，绝热膨胀不可逆性引起熵增 0.25kJ/kg.K，低温热源传热存在 15K 温差，试求：这时循环作功量、热效率、孤立系熵增和作功能力损失。传热传质学部分四．回答下列问题（每题 5 分，共 15 分）：（1）一维无内热源平壁稳态导热的温度场如图 2 所示。平板的导热系数随温度呈线性变化： (T)= 0 (1+T)，其中0、是常数。试判断温度系数 的符号问题（即： 是正数还是负数）？ T T1 0 T2 L x 图 2 一维平板内温度分布

（2）试用热阻概念说明辐射遮热板为什么能够“遮热”？板表面的发射率对遮热作用有什么影响？（3）若在两漫灰同心球壳1、2之间插入一同心辐射遮热球壳3，如图3所示。试问：遮热球壳3靠近外球壳，还是靠近内球壳时，球壳1和球壳2表面之间的辐射散热量越小？（画出辐射网络图） 1 T1,1 3 31 32 2T2,2 图 3 同心球壳之间插入同心辐射遮热球壳五．假定不可压缩，牛顿型流体，常物性，无内热源，忽略摩擦产生的耗散热，试写出二维稳态对流换热微分方程组。对此方程组，引入边界层理论，采用数量级分析方法，将其简化成边界层对流换热微分方程组。（20分）

六．采用测定铂丝电阻的方法可间接测出横掠铂丝的空气速度。现测得铂丝直径 0.1mm，长 10mm，电阻为 0.2，通过的电流为 1.2A，表面温度为 200C，空气温度为 20C。已知 Nu=0.911Re 0.385 1/3 Pr ，空气的物性参数见下表。假定辐射热损失可忽略不计，试确定空气的来流速度。（20 分）空气的物性参数温度导热系数运动粘度普朗特数 o, Ct  210 ,W/(m k)   6 10 ,m /s 2 Pr 20 110 200 2.59 3.27 3.93 15.06 0.703 24.29 0.687 34.85 0.680 七 . 120ºC 的饱和水蒸气在换热器管子外表面凝结，以加热管内的冷水，传热系数 K = 1800 W/(m k) 2 。已知水的比热容为 4174 J/ kg k 。试：(1)确定把流量为每小时   2000 kg 的水从 20ºC 加热到 80ºC 所需的传热面积；(2)如果运行后产生了 0.0004 2m k/W 的污垢热阻（其计算面积与传热系数相同），这时的出口水温是多少？（进口水温及流量保持不变）（20 分）

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