热力学传热学真题精选.docx

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热力学传热学真题精选

2020年热力学、传热学真题精选

[填空题]

1水银温度计浸在冰水中时，水银柱的长度为4.0cm；温度计浸在沸水中时，水银柱的长度为24.0cm。

（1）在室温220℃时，水银柱的长度为多少？

（2）温度计浸在某种沸腾的化学溶液中时，水银柱的长度为25.4cm，试求溶液的温度。

参考答案：

[填空题]

2定容气体温度计的测温泡浸在水的三相点槽内时，其中气体的压强为50mmHg。

当气体的压强为68mmHg时，待测温度是多少？

参考答案：

[填空题]

3定容气体温度计的测温泡浸在水的三相点槽内时，其中气体的压强为50mmHg。

用温度计测量300K的温度时，气体的压强是多少？

参考答案：

[填空题]

4试确定表压力为0.01MPa时U形管压力计中液柱的高度差。

（1）U形管中装水，其密度为1000kg/m3；

（2）U形管中装酒精，其密度为789kg/m3。

参考答案：

[填空题]

5用U形管测量容器中气体的压力。

在水银柱上加一段水柱（如图）。

已侧的水柱高850mm，汞柱高520mm。

当时大气压力为755mmHg。

 问容器中气体的绝对压力为多少MPa？

参考答案：

[填空题]

6用斜管压力计测量锅炉烟道中烟气的真空度（如图）。

管子的倾角α=30°；压力计中使用密度为800kg/m3的煤油；斜管中液柱长度l=200mm。

当时大气压力Pb=745mmHg。

问烟气的真空度为多少毫米水柱？

绝对压力为多少毫米汞柱？

参考答案：

[填空题]

7从工程单位制热力性质表中查得，水蒸汽在500℃、100at时的比体积和比焓分别为v=0.03347m3、h=806.6kcalkg。

在国际单位制中，这时水蒸气的压力和比热力学各为多少？

参考答案：

[填空题]

8某机器运转时，由于润滑不良产生摩擦热，使质量为150kg的钢制机体在30min内温度升高50℃。

试计算摩擦引起的功率损失（已知每千克钢每升高1℃需热量0.461kJ）。

参考答案：

[填空题]

9气体在某一过程中吸入热量12kJ，同时热力学能增加20kJ。

问此过程是膨胀过程还是压缩过程？

对外所作的功是多少（不考虑摩擦）？

参考答案：

[填空题]

10有一闭口系，从状态1经过a变化到状态2（如图），又从状态2经过b回到状态1，再从状态1经过c变化到状态2。

在这三个过程中，热量和功的某些值已知（如下表中所列数值），某些值未知（表中空白）。

试确定这些未知值。

参考答案：

[填空题]

11有一热机循环，在吸热过程中工质从外界获得热量1800J，在放热过程中向外界放出热量1080J，在压缩过程中外界消耗功700J。

试求膨胀过程中工质对外界所作的功。

参考答案：

[填空题]

12定比热容理想气体，进行了1→2、4→3两个定容过程以及1→4、2→3两个定压过程（如图）。

试证明：

q123＞q143

参考答案：

[填空题]

13空气从300K定压加热到900K。

按理想气体计算每千克空气吸收的热量及熵的变化：

按定比热容计算；

参考答案：

[填空题]

14空气从300K定压加热到900K。

按理想气体计算每千克空气吸收的热量及熵的变化：

利用比定压热容经验公式计算

参考答案：

[填空题]

15空气从300K定压加热到900K。

按理想气体计算每千克空气吸收的热量及熵的变化：

利用热力性质表计算

参考答案：

[填空题]

16设有一卡诺热机，工作在温度为1200K和300K的两个恒温热源之间。

试问热机每作出1kW·h功需从热源吸取多少热量？

向冷源放出多少热量？

热机的热效率为若干？

参考答案：

[填空题]

173kg空气，温度为20℃，压力为1MPa，向真空作绝热自由膨胀，容积增加了4倍（增为原来的5倍）。

求膨胀后的温度、压力及熵增（按定比热容理想气体计算）。

参考答案：

[填空题]

18温度为750℃、流速为550m/s的空气流，以及温度为20℃、流速为380m/s的空气流，是亚音速气流还是超音速气流？

它们的马赫数各为若干？

已知空气在750℃时，γ0=1.335；在20℃时，γ0=1.400。

参考答案：

[填空题]

19压缩空气在输气管中的压力为0.6MPa、温度为25℃，流速很小。

经一出口截面积为300mm2的渐缩喷管后压力降为0.45MPa。

求喷管出口流速及喷管流量（按定比热容理想气体计算，不考虑摩擦）。

参考答案：

[填空题]

20试设计一喷管，工质是空气。

已知流量为3kg/s，进口截面上的压力为1MPa、温度为500K、流速为250m/s，出口压力为0.1MPa。

参考答案：

[填空题]

21已知活塞式内燃机定容加热循环的进气参数为p1=0.1MPa、t1=50℃，压缩比ε=6，加入的热量q1=750kJ/kg。

试求循环的最高温度、最高压力、压升比、循环的净功和理论热效率。

认为工质是空气并按定比热容理想气体计算。

参考答案：

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[填空题]

22活塞式内燃机的混合加热循环，已知其进气压力为0.1MPa，进气温度为300K，压缩比为16，最高压力为6.8MPa，最高温度为1980K。

求加入每千克工质的热量、压升比、预胀比、循环的净功和理论热效率。

认为工质是空气并按定比热容理想气体计算。

参考答案：

[填空题]

23设大气温度为30℃，冷库温度分别为0℃、-10℃、-20℃，求逆向卡诺循环的制冷系数。

参考答案：

[填空题]

24设大气温度为-10℃，供热温度分别为40℃、50℃、60℃，求逆向卡诺循环的供热系数。

参考答案：

[填空题]

25已知大气温度为25℃，冷库温度为-10℃，压气机增压比分别为2、3、4、5、6。

试求空气压缩制冷循环的理论制冷系数。

在所给的条件下，理论制冷系数最大可达到多少（按定比热容理想气体计算）？

参考答案：

[填空题]

26什么叫工质？

火力发电厂采用什么作为工质？

参考答案：

工质是热机中热能转变为机械能的一种媒介物质（如燃气、蒸汽等），依靠它在热机中的状态变化（如膨胀）才能获得功。

为了在工质膨胀中获得较多的功，工质应具有良好的膨胀性。

在热机的不断工作中，为了方便工质流入与排出，还要求工质具有良好的流动性。

因此，在物质的固、液、汽三态中，汽态物质是较为理想的工质。

目前火力发电厂主要以水蒸汽作为工质。

[填空题]

27什么是工质的状态参数？

常用的状态参数有几个？

基本状态参数有几个？

参考答案：

描述工质状态特性的物理量称为状态参数，常用的工质状态参数有温度、压力、比容、焓熵、内能等，基本状态参数有温度、压力、比容。

[填空题]

28什么是绝对压力、表压力？

参考答案：

容器内工质本身的实际压力称为绝对压力用符号Pa表示。

工质的绝对压力与大气压的差值为表压力，用符号Pg表示。

因此，表压力就是我们用表计测量所得的压力，大气压力用符号Patm表示。

绝对压力与表压力之间的关系为：

Pa＝Pg+Patm或Pg＝Pa-Patm

[填空题]

29什么是真空和真空度？

参考答案：

当容器中的压力低于大气压力时，把低于大气压力的部分叫真空。

用符号“Pv”表示

其关系式为：

Pv＝Patm—Pa

发电厂有时用百分数表示真空值的大小，称为真空度。

真空度是真空值和大气压力比

值的百分数，即：

完全真空时真空度为100%，若工质的绝对压力与大气压力相等时，真空度为零。

例如：

凝汽器水银真空表的读数为710mmHg，大气压力计读数为750mmHg，求凝汽器内绝对压力和真空度各为多少？

Pv＝Patm—Pa==750-710=40mmHg=0.0051MPa

[填空题]

30什么是平衡状态？

参考答案：

在无外界影响的条件下，气体的状态不随时间而变化的状态叫做平衡状态。

只有当工质的状态是平衡状态时，才能用确定的状态参数值去描述。

只有当工质内部及工质与外界间达到热的平衡（无温差存在）及力的平衡（无压差存在）时，才能出现平衡状态。

[填空题]

31什么是标准状态？

参考答案：

绝对压力为1.01325×105Pa（1个标准大气压），温度为0℃（273.15K）时的状态称为标准状态。

[填空题]

32什么是参数坐标图？

参考答案：

以状态参数为直角坐标表示工质状态及其变化的图称参数坐标图。

参数坐标图上的点表示工质的平衡状态，由许多点相连而组成的线表示工质的热力过程，如果工质在热力过程中所经过的每一个状态都是平衡状态，则此热力过程为平衡过程，只有平衡状态及平衡过程才能用参数坐标图上的点及线来表示。

[填空题]

33什么是热能？

它与哪些因素有关？

参考答案：

物体内部大量分子不规则的运动称为热运动。

这种热运动所具有的能量叫做热能，它是物体的内能。

热能与物体的温度有关，温度越高，分子运动的速度越快，具有的热能就越大。

[填空题]

34什么是热量？

参考答案：

高温物体把一部分热能传递给低温物体，其能量传递的多少用热量来度量。

因此物体吸收或放出的热能称为热量。

热量传递的多少和热力过程有关，只有在能量传递的热力过程中才有功和热量的存在，没有能量传递的热力状态是根本不存在什么热量的，所以热量不是状态参数。

[填空题]

35什么是比热容？

影响比热容的主要因素有哪些？

参考答案：

单位数量（质量或容积）的物质温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量，称为气体的单位热容量，简称为气体的比热容。

比热容表示单位数量的物质容纳或贮存热量的能力，物质的质量比热容符号为c，单位为KJ/（Kg·℃）。

影响比热容的主要因素有温度和加热条件，一般说来，随着温度的升高，物质比热容的数值也增大；定压加热的比热容大于定容加热的比热容。

此外，还有分子中原子数目、物质性质、气体的压力等因素也会对比热容产生影响。

[填空题]

36什么是热容量？

它与比热有何不同？

参考答案：

质量为m的物质，温度升高（或降低）l℃所吸收（或放出）的热量称为该物质的热容。

热容Q＝mc，热容的大小等于物体质量与比热的乘积，热容与质量有关，比热容与质量无关，对于相同质量的物体比热容大的热容大，对于同一物质，质量大的热容大。

[填空题]

37什么是气体内能？

参考答案：

气体内部分子运动所形成的内动能和由于分子相互之间的吸引力所形成的内位能的总和称为内能。

u表示1kg气体的内能，U表示mkg气体的内能。

则U=mu

[填空题]

38什么是焓？

参考答案：

在某一状态下单位质量工质比容为v，所受压力为p，为反抗此压力，该工质必须具备pv的压力位能。

单位质量工质内能和压力位能之和称为比焓。

比焓的符号为h单位KJ/kg。

其定义式为：

h＝u十pvKJ/kg

对m千克工质，内能和压力位能之和称为焓，单位kJ，即

H＝mh＝U+pV

由h＝u+pv可看出，工质的状态一定，则内能U及PV一定，焓也一定，即焓仅为状态所决定.所以焓也是状态参数。

[填空题]

39什么是理想气体？

什么是实际气体？

参考答案：

气体分子间不存在引力，分子本身不占有体积的气体叫理想气体。

反之，气体分子间存在着引力，分子本身占有体积的气体叫实际气体。

[填空题]

40火电厂中什么气体可看作理想气体？

什么气体可看作实际气体？

参考答案：

在火力发电厂中，空气、燃气、烟气可以作为理想气体看待，因为它们远离液态，与理想气体的性质很接近。

在蒸汽动力设备中，作为工质的水蒸汽，因其压力高，比容小，即气体分子间的距离比较小，分子间的吸引力也相当大。

离液态接近，所以水蒸汽应作为实际气体看待。

[填空题]

41什么是理想气体的状态方程式？

参考答案：

当理想气体处于平衡状态时，在确定的状态参数p、V、T之间存在着一定的关系，这种关系表达式pV＝RT即为1kg质量理想气体状态方程式。

如果气体质量为m千克，则气体状态方程式为：

pV＝mRT

式中p---气体的绝对压力，N／m2；

T---气体的绝对温度，K；

R---气体常数，J／（kg·K）；

V---气体的体积，m3。

气体常数R与状态无关，但对不同的气体却有不同的气体常数。

例如空气的R＝287J（kg·K），氧气的R＝259.8J／（kg·K）。

[填空题]

42理想气体的基本定律有哪些？

其内容是什么？

参考答案：

理想气体的三个基本定律是：

（1）波义耳--马略特定律；

（2）查理定律；（3）盖吕萨克定律。

其具体内容：

（1）波义耳--马略特定律：

当气体温度不变时，压力与比容成反比变化。

用公式表示：

p1v1=p2v2

气体质量为m时：

p1V1=p2V2（其中V=mv）。

（2）查理定律：

气体比容不变时，压力与温度成正比变化。

用公式表示为：

p1/T1=p2/T2

（3）盖吕萨克定律：

气体压力不变时，比容与温度成正比变化，对于质量为m的气体，压力不变时，体积与温度成正比变化。

用公式表示：

v1/T1=v2/T2或V1/T1=V2/T2

[填空题]

43什么是不可逆过程？

参考答案：

存在摩擦，涡流等能量损失而使过程只能单方向进行，不可逆转的过程叫做不可逆过程。

实际的过程都是不可逆过程。

[填空题]

44什么是等温过程？

等温过程中工质吸收的热量如何计算？

参考答案：

温度不变的情况下进行的热力过程叫做等温过程。

由理想气体状态方程pv＝RT对一定的工质则pv＝RT＝常数，即等温过程中压力与比容成反比。

其吸收热量：

q＝△u十w

q＝T（s2-s1）

[填空题]

45什么是等压过程？

等压过程的功及热量如何计算？

参考答案：

工质的压力保持不变的过程称为等压过程，如锅炉中水的汽化过程，乏汽在凝汽器中的凝结过程，空气预热器中空气的吸热过程都是在压力不变时进行的过程。

由理想气体状态方程pv＝RT，T/v＝p/R＝常数，即等压过程中温度与比容成正比。

等压过程做的功：

w＝p（v2-v1）

等压过程工质吸收的热量：

：

q＝△u十w=u2-u1+p（v2-v1）=（u2+p2v2）-（u1+p1v1）=h2-h1

[填空题]

46什么是绝热过程？

绝热过程的功和内能如何计算？

参考答案：

在与外界没有热量交换情况下所进行的过程称为绝热过程。

如汽轮机为了减少散热损失，汽缸外侧包有绝热材料，而工质所进行的膨胀过程极快，在极短时间内来不及散热，其热量损失很小，可忽略不计，故常把工质在这些热机中的过程作为绝热过程处理。

因绝热过程q＝0，则q＝△u十w

w＝-△u

即绝热过程中膨胀功来自内能的减少，而压缩功使内能增加。

w＝（p1v1-p2v2）/（k-1）

k为绝热指数，与工质的原子个数有关。

单原子气体k=1.67，双原子气体k＝1.4，三原子气体k＝1.28。

[填空题]

47什么是等熵过程？

参考答案：

熵不变的热力过程称为等熵过程。

可逆的绝热过程，即没有能量损失的绝热过程为等熵过程。

在有能量损耗的不可逆过程中，虽然外界没有加入热量但工质要吸收由于摩擦、扰动等损耗而转变成的热量，这部分热量使工质的熵是增加的，这时绝热过程不为等熵过程。

汽轮机工质膨胀过程是个不可逆的绝热过程。

[填空题]

48什么是热力循环？

参考答案：

工质从某—状态点开始，经过一系列的状态变化又回到原来这一状态点的封闭变化过程叫做热力循环，简称循环。

[填空题]

49什么叫是循环的热效率？

参考答案：

工质每完成—个循环所做的净功w和工质在循环中从高温热源吸收的热量q的比值叫做循环的热效率，即

η=w/q

循环的热效率说明了循环中热转变为功的程度，η越高，说明工质从热源吸收的热量中转变为功的部分就越多，反之转变为功的部分越少。

[填空题]

50从卡诺循环的热效率能得出哪些结论？

参考答案：

从η=1-T2/T1中可以得出以下几点结论：

（1）卡诺循环的热效率决定于热源温度T1和冷源温度T2，而与工质性质无关，提高Tl降低T2，可以提高循环热效率。

（2）卡诺循环热效率只能小于1，而不能等于1，因为要使使T1＝∞（无穷大）或T2＝0（绝对零度）都是不可能的。

也就是说，q2损失只能减少而无法避免。

（3）当T1＝T2时，卡诺循环的热效率为零。

也就是说，在没有温差的体系中，无法实现热能转变为机械能的热力循环，或者说，只有一个热源装置而无冷却装置的热机是无法实现的。

[填空题]

51什么是动态平衡？

什么是饱和状态、饱和温度、饱和压力、饱和水、饱和蒸汽？

参考答案：

一定压力下汽水共存的密封容器内，液体和蒸汽的分子在不停地运动，有的跑出液面、有的返回液面，当从水中飞出的分子数目等于因相互碰撞而返回水中的分子数时，这种状态称为动态平衡。

处于动态平衡的汽、液共存的状态叫饱和状态。

在饱和状态时，液体和蒸汽的温度相同，这个温度称为饱和温度；液体和蒸汽的压力也相同，该压力称为饱和压力。

饱和状态的水称为饱和水；饱和状态下的蒸汽称为饱和蒸汽。

[填空题]

52为什么饱和压力随饱和温度升高而增高？

参考答案：

温度升高，分子的平均动能增大，从水中飞出的分子数目越多，因而使汽侧分子密度增大。

同时蒸汽分子的平均运动速度也随着增加，这样就使得蒸汽分子对器壁的碰撞增强，其结果使得压力增大，所以说：

饱和压力随饱和温度升高而增高。

[填空题]

53什么是液体热、汽化热、过热热？

参考答案：

把水加热到饱和水时所加入的热量，称为液体热。

lkg饱和水在定压条件下加热至完全汽化所加入的热量叫汽化潜热，简称汽化热。

干饱和蒸汽定压加热变成过热蒸汽，过热过程吸收的热量叫过热热。

[填空题]

54什么是朗肯循环？

参考答案：

以水蒸气为工质的火力发电厂中，让饱和蒸汽在锅炉的过热器中进一步吸热.然后过热蒸汽在汽轮机内进行绝热膨胀做功，汽轮机排汽在凝汽器中全部凝结成水。

并以水泵代替卡诺循环中的压缩机使凝结水重又进人锅炉受热，这样组成的汽----水基本循环，称之为朗肯循环。

[填空题]

55朗肯循环是通过哪些热力设备实施的？

各设备的作用是什么？

画出其热力设备系统图？

参考答案：

朗肯循环的主要设备是蒸汽锅炉、汽轮机、凝汽器和给水泵四个部分。

（1）锅炉：

包括省煤器、炉膛、水冷壁和过热器，其作用是将给水定压加热，产生过热蒸汽，通过蒸汽管道，送入汽轮机。

（2）汽轮机：

蒸汽进入汽轮机绝热膨胀做功将热能转变为机械能。

（3）凝汽器：

作用是将汽轮机排汽定压下冷却，凝结成饱和水，即凝结。

（4）给水泵：

作用是将凝结水在水泵中绝热压缩，提升压力后送回锅炉。

[填空题]

56影响朗肯循环效率的因素有哪些？

参考答案：

从朗肯循环效率公式η=（h1-h2）/（h1-h2’）可以看出η取决于过热蒸汽焓h1，排汽焓h2以及凝结水焓h2’，而h1由过热蒸汽的初参数p1、t1决定。

h2和h2’都由参数p2决定，所以朗肯循环效率取决于过热蒸汽的初参数p1、t1和终参数p2。

毫无疑问：

初参数（过热蒸汽压力，温度）提高，其他条件不变.热效率将提高，反之，则下降，终参数（排汽压力）下降，初参数不变，则热效率提高，反之，则下降。

[填空题]

57采用给水回热循环的意义是什么？

参考答案：

采用给水回热加热以后，一方面从汽轮机中间部分抽出一部分蒸汽，加热给水提高了锅炉给水温度。

这样可使抽汽不在凝汽器中冷凝放热，减少了冷源损失q2。

另一方面，提高了给水温度，减少给水在锅炉中的吸热量q1。

因此，在蒸汽初、终参数相同的情况下，采用给水回热循环的热效率比朗肯循环热效率高。

一般回热级数不止一级，中参数的机组，回热级数3—4级；高参数机组6—7级；超高参数机组不超过8～9级。

[填空题]

58什么是再热循环？

参考答案：

再热循环就是把汽轮机高压缸内已经做了部分功的蒸汽再引入到锅炉的再热器，重新加热，使蒸汽温度又提高到初温度，然后再引回汽轮机中、低压缸内继续做功，最后的乏汽排入凝汽器的一种循环。

[填空题]

59采用中间再热循环的目的是什么？

参考答案：

采用中间再热循环的目的有两个：

⑴低终湿度：

由于大型机组初压入的提高，使排汽湿度增加，对汽轮机的末几级叶片侵蚀增大。

虽然提高初温可以降低终湿度，但提高初温度受金属材料耐温性能的限制，因此对终湿度改善较少；采用中间再热循环有利于终湿度的改善.使得终湿度降到允许的范围内，减轻湿蒸汽对叶片的冲蚀、提高低压部分的内效率。

⑵提高热效率：

采用中间再热循环，正确的选择再热压力后，循环效率可以提高4%--5%。

[填空题]

60什么是换热？

换热有哪几种基本形式？

参考答案：

物体间的热量交换称为换热。

换热有三种基本形式：

导热、对流换热、辐射换热。

直接接触的物体各部分之间的热量传递现象叫导热。

在流体内，流体之间的热量传递主要由于流体的运动，使热流中的一部分热量传递给冷流体，这种热量传递方式叫做对流换热。

高温物体的部分热能变为辐射能，以电磁波的形式向外发射到接收物体后，辐射能再转变：

为热能，而被吸收。

这种电磁波传递热量的方式叫做辐射换热。