热工与流体力学基础考试试卷之二及答案

2004～2005学年第二学期制冷与空调03－1《热工》期末试卷A

一、填空：

1．工质并不直接参入能量的转换，只是在能量转换中起到 的作用。 2．热力系统在某一瞬间所显现的宏观物理状况称为 。 3．热力学第一定律是 定律在热力学中的具体应用。

4．理想气体的基本热力过程有 、 、 、 和 。

5．牛顿内摩擦定律的数学表达式为 。 6．根据热力循环的方向分有 和 ；根据可逆性分有 和 。

7．流态的判别条件是，当 流动为层流；当 流动为湍流。

8．牛顿冷却公式是 。 二、简答题：

1．一定量气体可经不同的过程从状态（P1，V1，T1）变到状态（P2，V2，T2），已知T1>T2，在这些过程中气体内能变化量是否相等？为什么？

2．对液体加热后，液体的物性在相应的压力下可能呈现为那三个阶段，五种状态？

3．试叙述卡诺定理？

4．为什么多层平壁中温度分布曲线不是一条连续的直线而是一条折线？

5．保温瓶的夹层玻璃表面为什么要镀一层发射比很高的材料？

6．对换热器加肋的作用是什么？

三、计算题：

1．已知某混和气体的体积分数为rco2=12%,ro2=6%,rN2=75%,rH2O=7%,试求：（1）混合气体在标准状态下的密度；（2）各组成气体在标准状态下的分压力。

2．如图所示为管径不同的两段管路，小管段直径d1＝200mm，大管段直径d2＝400mm，水在管中流动时，1点处压强p1＝70kN/m2，2点处压强p2＝40kN/m2，流速v2＝1m/s。试判断水在管中的水流方向，并计算管中水的流量及两断面间的水头损失。

3．某房屋混泥土屋顶面积为20m2，厚为140mm，外表面温度为－15 。C。已知混泥土的热导率λ为1.28W/(m٠。C),若通过屋顶的散热量为5.5×103W，试计算屋顶内表面温度。

4．某板式换热器用钢板制成，钢板厚度δ＝3mm，λ＝40 W/(m٠。C)，已知板两侧气体的平均温度分别为250。C和60。C，表面传热系数分别为h1＝75 W/(m٠。C)和h2＝50 W/(m٠。C)，试求传热系数和热流密度。

试卷A答案

一．

1．媒介 2。热力系统 3。能量转换守恒 4。定容过程；定压过程；定温过程；绝热过程 5。F=µ*A*du/dy 6。正向循环；逆向循环；可逆循环；不可逆循环 7。 Re<2300; Re>2300 8. ø=hA(tw-tf) 二．

1．内能是相等的，因为内能是状态量与过程无关

2．三个阶段：未饱和液体的预热阶段；饱和液体的定压汽化阶段；蒸汽的定压过热阶段。 五种状态:未饱和液体；饱和液体；湿饱和蒸汽；干饱和蒸汽；过热蒸汽

3．定理一：所有工作于恒定热源T1与T2之间的一切热机，以可逆热机的热效率最高。 定理二：两个恒定热源间工作的一切可逆热机具有相同的效率。

4．由于在每一层中温度分布都是直线规律，每一层的热阻不相同，所以在整个多层平壁中，温度分布是一折线。

5．主要为了防止辐射换热，从而达到保温效果。

6．可以扩大换热面积，降低对流换热热阻，起到增强传热的作用。 三．

1．解：M=ro2*Mo2+rco2*Mco2+rN2*MN2+rH2O*MH2O=29.46*10-3kg/mol

ρ=M/(22.4*10-3)=1.315kg/m3

已知标准大气压为Pb=101.3KPa 。则 Pco2= rco2*Pb=12.156KPa PO2= ro2*Pb=6.078KPa PN2= rN2*Pb=75.975KPa PH2O= rH2O*Pb=7.091KPa 2．解： qv=V1A1=V2A2 V1=(d2/d1)2 *V2=4m/s

由伯努力方程得：Z1+P1/ ρg+a1V1/2g= Z2+P2/ ρg+a2V2/2g+hw 把已知条件代入得：hw=2.75m 则水流方向为1流向2

3．解：已知：A=20m2 δ＝0.14m tW2=－15。C λ＝1.28 W/(m٠。C)

ø=5.5*103w

所以 ø=qA=A*λ*（tW1-tW2）/δ 即： tW1=15.08。C

4．解：已知： δ＝0.0003m tW1=250。C tW2=60。C λ＝40 W/(m٠。C) h1=75W/(m2٠。C) h2=50W/(m2٠。C)

则传热系数：k=1/(1/h1+δ/λ+1/ h2)=29.94 W/(m2٠。C) q=k*( tW1- tW2)=5688.62 W/(m2٠。C)