热工基础总复习
第一章
1?系统：在工程热力学中，通常选取一定的工质或空间作为研究的对象，称之为 热力系统，简称系统。
2?系统内部各处的宏观性质均匀一致、不随时间而变化的状态称为平衡状态。
3. 状态参数：用于描述系统平衡状态的物理量称为状态参数，如温度、压力、比 体积等。工程热力学中常用的状态参数有压力、温度、比体积、比热力学能、 比焓、比熵等，其中可以直接测量的状态参数有压力、温度、比体积，称为基本 状态参数。
4. 可逆过程：如果系统完成了某一过程之后可以沿原路逆行回复到原来的状态, 并且不给外界留下任何变化，这样的过程为可逆过程。
准平衡过程：所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态的过程。 可逆过程的条件：准平衡过程+无耗散效应。 P 、大气压力 P b 、表压力 P e 、真空度P v
p = p + p p 才是状态参数
b
N e 第二章
1?热力学能：不涉及化学变化和核反应时的物质分子热运动动能和分子之间的位 能之和（热能）。
热力学能符号：U ,单位：J 或kJ 。
热力系统储存能=宏观动能、宏观位能+热力学能 2.
热力学第一定律实质就是热力过程中的能量守恒和转换定律，可表述为：
a. 在热能与其它形式能的互相转换过程中，能的总量始终不变。
b. 不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能制造成功的。
c. 进入系统的能量一离开系统的能量
=系统储存能量的变化
3. 闭口系统：与外界无物质交换的系统。系统的质量始终保
持恒定，也称为控制 质量系统
闭口系统的热力学第- 疋律表达式 Q U W
对于微元过程 Q dU W
对于可逆过程 Q dU pdV Q
2
U 1 pdV
对于单位质量工质
q du w q u w
5. 绝对压力
只有绝对压力 P = P b -
P v
储存能：E ，单位为J 或kJ E k E p
= dw + /;dv
= Aw + j 2 /?dv
dH
dh
1 —m 2
gdz W s
de f 2
mgdz W s 5.技术功：在工程热力学中，将工程技术上可以直接利用的动能差、位能差及轴
W t 1 m
2
功三项之和称为技术功，用
对于单位质量工质
2
C f
mg z W s
W t 表示
6.节流：流体在管道内流动，遇到突然变窄的断面，由于存在阻力使流体的压力 降低的现象称为节流。工程上由于气体经过阀门等流阻元件时，流速大时间短，
1 2
2 C f
g z W s
来不及与外界进行热交换，可近似地作为绝热过程来处理，称为 绝热节流。
注意：绝热节流过程不是定焓过程
w t 第三章
1. 理想气体是一种经过科学抽象的假想气体，它具有以下 3个特征:
（1） 理想气体分子的体积忽略不计； （2） 理想气体分子之间无作用力；
（3） 理想气体分子之间以及分子与容器壁的碰撞都是弹性碰撞。 理想气体状态方程式
R g
为气体常数，单位为 质量为m 的理想气体
PV R
g T
J/(kg K )
pV mR g T
对于单位质量工质:
对于微元过程
4.开口系统稳定流动实现条件
1）系统和外界交换的能量（功量和热量）与质量不随时间而变; 2）进、出口截面的状态参数不随时间而变。 开口系统的稳定流动能量方程
1 —m
2 2 C f mg z w s
物质的量为n 的理想气体的状态方程式
pV nRT
pV nRT V n
2?比热容：物体温度升高1K （或1C ）所需要的热量称为该物体的热容量，简称 热容 q
q
比热容（质量热容）：单位质量物质的热容，c ，J/（kgK ） c
dT dt
理想气体迈耶公式
理想气体的热力学能与焓都是温度的单值函数。
3. 理想混合气体：由相互不发生化学反应的理想气体组成混合气体，其中每一组 元的性质如同它们单独存在一样，因此整个混合气体也具有理想气体的性质。 混 合气体的性质取决于各组元的性质与份额 分压力与道尔顿定律
分压力：某组元i 单独占有混合气体体积V 并处于混合气体温度T 时的压力称为 该组元的分压力。用 p i 表示
道尔顿定律：混合气体的总压力等于各组元分压力之和（仅适用于理想气体） 分体积与分体积定律
分体积：混合气体中第i 种组元处于与混合气体压力和温度时所单独占据的体 积称为该组元的分体积，用 V 表示
分体积定律：理想混合气体的总体积等于各组元的分体积之和 理想混合气体的成分：
成分：各组元在混合气体中所占的数量份额 质量分数：
C p C V
R
g
du qdT
dh C p dT
2 1C v dT
2
C p dT
理想气体的熵
s 0/1 n P2
P i
C p ln V2
V i
某组元的质量与混合气体总质量的比值称为该组元的质量分数。
摩尔分数： 体积分数： 各成分之间的关系： pV i n i RT V i n i
,
k
X i 1
i 1
o
某组元物质的量与混合气体总物质的量的比值
某组元分体积与混合气体总体积的比值称为该组元的体积分数。
i
X i
热泵循环
制冷系数：制冷装置工作系数
Q2
舛et
Q2
Q1 Q2
理想气体的热力过程
②如果需賽靖确地甘算，町以用平均出热容哉着表内的W或匚严
③rt = CO时除外°
第四章
1?自发过程：不需要任何外界作用而自动进行的过程
自发过程是不可逆的！
2.热力学第二定律表述：
克劳修斯表述：不可能将热从低温物体传至高温物体而不引起其它变化。
开尔文-普朗克表述：不可能从单一热源取热，并使之完全转变为功而不产生其它影响3.热力循环：工质经过一系列的状态变化，重新回复到原来状态的全部过程正向循环：将热能转变为机械能的循环，也称为动力循环或热机循环。
正向循环的循环热效率：W net Q-] Q2Q2
循环热效率t用来评价正向循环的热经济t Ql Ql1Ql
性。显然，t < 1。
逆向循环：消耗功将热量从低温热源转移到高温热源的循环，如制冷装置循环或
1
第五章
1. 水蒸气的产生过程：蒸气是由液体汽化而产生的
供热系数：热泵工作系数
Q i
Q i
W
net Q
1
Q
2
4?卡诺循环：由两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程组成 卡诺循环热效率: c
iTf
卡诺定理：
一、 在相同的高温热源和低温热源间工作的一切可逆热机具有相同的热效率， 与
工质的性质无关。
二、 在相同高温热源和低温热源间工作的任何不可逆热机的热效率都小于可逆热 机的热效率。
5?克劳修斯积分等式
q q 2
1A2
2 Bi
T
克劳修斯积分不等式
T q 0
_91
Q
2
O
T i T 2
合写
6.孤立系统的熵增原理 对于孤立系统：
dS f
上式表明：孤立系统的熵只能增大，或者不变，绝不能减小 立
系统熵增原理
S g 0
这一规律称为孤
S
iso
2?湿饱和蒸气（湿蒸气）的干度x
m V
m "湿蒸气中干饱和蒸气的质量
m w m v
m w -湿蒸气中饱和水的质量
3.水蒸气的基本热力过程:
w P (V 2 V i )
w t 0
q h 2 h i
w U | u 2
w t
h i
①
q 0
4. 湿空气：含有水蒸气的空气。
露点：湿空气中的水蒸气分压力P v 对应的饱和温度T d 称为露点温度，简称露点 结露:P 定压降温到露点，湿空气中的水蒸气饱和，凝结成水 结霜：T d 0 C
5. 湿度：湿空气中水蒸气的含量
w 0
W t v( P i
p 2)
q u 2 u 1
(h 2 h i ) (P 2 P i )v
w q u
T(S 2 s i )
(h 2 h i ) (P 2V 2 P 1V 1)
w t q h
T6 S ) (h 2 h i )
q i Tds T(S 2 s)
id-' ft 無苗(￥
1.3 题略 解： m 2.127481 .92.110)7893(3 =??-=??=??=?g p h h g p ρρ 1.5 题略 m 1.05.0 2.030sin m 2.0200kg/m 800/8.033=?======l h mm l cm g ρ已知： 烟气的真空度为： Pa 8.78430sin 2.081.9800=??=??=h g p v ρ ∵ 1 mmH 2O = 9.80665 Pa ∴ 1 Pa = 0.10197 mmH 2O O mmH 027.808.7842==Pa p v 烟气的绝对压力为： kPa 540.98Pa 388.985408.7843224.133745==-?=-= v b p p p 1.10 题略 解：锅内表压力 g 40.77kg 04077.081 .91041010063==???=?= ?= -g A p m A g m p g g 2.2填空缺数据（兰色）： 2.9 题略 已知：D 1 = 0.4 m ，p 1 =150 kPa ，且气球内压力正比于气球直径，即p = kD ，太阳辐射加热后D 2 = 0.45 m 求：过程中气体对外作功量 解：由D 1=0.4 m ，p 1=150 kPa ，可求得：k =375 kPa/m
kJ 27.2) (8 2 2 )6 (41423 332 1 =-= == ?==? D D k dD kD W dD kD D d kD pdV dW D D π π π π 答：过程中气体对外作功量为2.27 kJ 2.12 题略 解：（1）确定空气的初始状态参数 K 300)27273(m 10101010100kPa 1.29310100108.91951021332414 3 111=+==???===???+=+=+=-----T AH V A g m p p p p b g b （2）确定拿去重物后，空气的终了状态参数 由于活塞无摩擦，又能与外界充分换热，因此终了平衡状态时缸内空气的压力和温度与外界的压力和温度相等。则 33-3211 2124 3222m 101.50231 .1951 .29310K 300kPa 1.19510100108.9)100195(102?=?=====???-+=+=+=---p p V V T T A g m p p p p b g b 活塞上升距离 cm 023.5m 05023.01010010)15023.1()(4 3 12==??-=-=?--A V V H 对外做功量 J 999.9710)15023.1(101.195332=?-??=?=-V p W 由闭口系能量方程，Q =△U+W ，因T 2 = T 1，故△U = 0。所以求得气体与外界的换热量为 Q =W=97.999 J 讨论：（1）本题活塞上升过程为不可逆过程，其功不能用pdV W ?=2 1计算， 本题是一种特殊情况，即已知外界压力，故可用外界参数计算功（多数情况下外
一、1.若已知工质的绝对压力P=，环境压力Pa=，则测得的压差为(B)A.真空pv= B.表压力pg=.真空pv= D.表压力p g= 2.简单可压缩热力系的准平衡过程中工质压力降低，则(A) A.技术功为正 B.技术功为负 C.体积功为正 D.体积功为负 3.理想气体可逆定温过程的特点是(B)=0 =>W
试卷一 一、选择(本大题16分，每小题2分) 1.某系统经过一个任意不可逆过程达到另一状态，表达式（）正确。 (a)ds＞dq/T(b)ds＜dq/T（c）ds=dq/T 2。处于平衡状态的简单可压缩热力系统，其状态参数间的关系正确的是().(ρ为密度)。 （a）F=F（ρ，v,T)(b）F=F(ρ,v，P)（c)F=F(ρ,P,T) ３．用压力表测量容器内氧气的压力，压力表读数为25bar。已知当地大气压力为1bar，则氧气的真实压力为（）bar. (a）26（b）25（c）24 ４．在p－v图上，经过同一状态点的理想气体等温过程线斜率的绝对值比绝热过程线斜率的绝对值（） (a)大（b）小（c)相等（d）可能大，也可能小 ５．理想气体1kg经历一不可逆过程,对外做功20kJ放热20kJ,则气体温度变化为（)。 (a）提高(b）下降（c）不变 ６．同一理想气体从同一初态分别经定温压缩、绝热压缩和多变压缩（1 ７．理想气体等温过程的技术功为（） (a）h1-h2（b）0（c）（d）v(p1=p2） ８．理想气体绝热流经节流阀，节流后稳定截面处的焓值（）（a)升高（b)降低（c)不变（d）无法确定 二、判断正误(划“√”或“×”号）（本大题16分，每小题2分） 1。系统从外界吸收热量，温度一定升高（）。 2.在热力循环中，如果工质不向冷源放热，则该循环的热效率可以达到100%（). 3。沸腾状态的水总是烫手的。(） 4.蒸汽抽汽回热循环每级抽汽量越大，循环热效率越大。（) 5。绝热过程一定是定熵过程.() 6.供热系数一定大于1，制冷系数也一定大于1。（） 7.实际气体的压缩因子总不等于1。（） 8.任意可逆循环的热效率都是。（) 三、填空（本大题16分,每小题2分） １、稳定流动能量方程式应用于换热器时的简化形式 2、2kg空气从300K定压加热到700K时的吸热量为kJ（空气比定压热容=1.004kJ/（kg·K）） ３、当湿蒸汽的干度x＝0时，工质全部为。 ４、一不可逆热机在高温热源Th和低温热源Tl之间工作。高温热源熵变–1。5kJ/K;低温热源熵变2.5kJ/K,热机在绝热压缩过程中熵变0。2kJ/K；绝热膨胀过程中熵变0.7kJ/K；取高温热源、低温热源和热机为系统，则完成循环后此系统的熵变S系=＿＿＿kJ/K。 ５、已知氧气在250K时=0。913kJ/（kg·K),=0.653kJ/（kg·K）.则该气体的气体常数R 2011-2012硅酸盐专业《热工基础》期末试题A卷 一、名词解释：（30分） 1、流体的密度—— 2、静压强—— 3、体积流量—— 4、发热量—— 5、相对湿度—— 6、黑体—— 7、干燥—— 8、完全燃烧—— 9、高温系数—— 10、干球温度—— 二、填空：（25分） 1.煤的工业分析法组成主要由__________、__________、__________、__________四种。 2.空气过剩系数是指_________________与__________________之比。 3.表示固体和液体燃料组成的基准有__________、__________、__________、__________四种。 4.传热的基本方式有__________ 、__________和__________。 5、在燃烧学中空气分为__________和________，而在干燥学中空气分为_________和________。 6、不完全燃烧分为______________和______________。 7、表示湿度的方法有三种：________、_____________、_________其中_____是为了测定方便； ______表示空气的相对干燥能力；________便于干燥计算。 三、简答题：（25分） 1、燃烧计算的内容有哪些？ 2、如何对煤进行工业分析？ 3、如何根据雷诺准数的大小来判断流体的流态？ 4、冬天用手接触相同温度的铁块和木块时感到铁块比木块凉，这是为什么？ 5、流态有几种？表现形式有何不同？如何判定？ 五、计算题（20分） 1、水从三段串联管路流过，管路直径分别为：d1=100mm, d2=50mm, d3=25mm, ω3=10m/s,求ω1和ω2. 2、已知标态下CO2的密度为1.96kg/m3, O2的密度为1.43kg/m3，CO 的密度为1.25kg/m3, N2的密度为1.25kg/m3。今测得某水泥回转窑窑尾废气的体积百分比：CO2 =28.8% ，O2=1.0% ，CO =0.2%，N2=70%，求此废气标态时的密度。 3、一炉壁由耐火砖砌成，厚度δ=250mm，耐火砖内表面温度t1=1000℃, 外表面温度t2=100℃, 耐火砖平均导热系数为λ=1.28W/(m.℃)。求通过炉壁的热流量。 1.系统：在工程热力学中，通常选取一定的工质或空间作为研究的对象，称之为热力系统，简称系统。 2.系统内部各处的宏观性质均匀一致、不随时间而变化的状态称为平衡状态。 3.状态参数：用于描述系统平衡状态的物理量称为状态参数，如温度、压力、比体积等。工程热力学中常用的状态参数有压力、温度、比体积、比热力学能、比焓、比熵等，其中可以直接测量的状态参数有压力、温度、比体积，称为基本状态参数。 4.可逆过程：如果系统完成了某一过程之后可以沿原路逆行回复到原来的状态，并且不给外界留下任何变化，这样的过程为可逆过程。 准平衡过程：所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态的过程。 可逆过程的条件：准平衡过程＋无耗散效应。 5.绝对压力p 、大气压力p b 、表压力p e 、真空度p v 只有绝对压力p 才是状态参数 1.热力学能：不涉及化学变化和核反应时的物质分子热运动动能和分子之间的位能之和（热能）。热力学能符号：U ，单位：J 或kJ 。 热力系统储存能=宏观动能、宏观位能+热力学能 储存能：E ，单位为J 或 kJ 2.热力学第一定律实质就是热力过程中的能量守恒和转换定律，可表述为：a.在热能与其它形式能的互相转换过程中，能的总量始终不变。 b.不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能制造成功的。 c.进入系统的能量－离开系统的能量 = 系统储存能量的变化 3.闭口系统：与外界无物质交换的系统。系统的质量始终保持恒定，也称为控制质量系统 闭口系统的热力学第一定律表达式 对于微元过程 对于可逆过程 对于单位质量工质 对于单位质量工质的可逆过程 4.开口系统稳定流动实现条件 1）系统和外界交换的能量（功量和热量）与质量不随时间而变； 2）进、出口截面的状态参数不随时间而变。 理想气体状态方程 R g 为气体常数，单位为J/(kg·K) 2.比热容：物体温度升高1K （或1℃）所需要的热量称为该物体的热容量，简称热容 比热容（质量热容）：单位质量物质的热容，c ，J/(kg·K) 道尔顿定律：混合气体的总压力等于各组元分压力之和（仅适用于理想气体） d q u w δ=+ δ2f s 1 2 Q H m c mg z W =?+?+?+g pv R T =pV nRT =d d q q c T t δδ== 热工基础题库 一、选择题 基本概念 1.与外界只发生能量交换而无物质交换的热力系统称为。B A、开口系统 B、闭口系统 C、绝热系统 D、孤立系统 2.与外界既无能量交换又无物质交换的热力系统称为。D A、开口系统 B、闭口系统 C、绝热系统 D、孤立系统 3.开口系统与外界可以有。D A、质量交换 B、热量交换 C、功量交换 D、A+B+C 4.与外界有质量交换的热力学系统是：A A、开口系统 B、闭口系统 C、绝热系统 D、孤立系统 5.下列与外界肯定没有质量交换但可能有热量交换。B A、绝热系统 B、闭口系统 C、开口系统 D、孤立系统 6.实现热功转换的媒介物质称为。C A、系统 B、气体 C、工质 D、蒸气 7.工质应具有良好的和。A A、流动性/膨胀性 B、耐高温性/导热性 C、耐高压性/纯净 D、耐腐蚀性/不易变形 8.若闭系处于热力学平衡状态，则内部工质的处处一致。A A、压力和温度 B、压力和比容 C、比容和温度 D、压力、温度和比容 9.稳定状态是平衡状态，而平衡状态是稳定状态。B A、一定/一定 B、不一定/一定 C、一定/不一定 D、不一定/不一定 10.均匀状态是平衡状态，而平衡状态是均匀状态。C A、一定/一定 B、不一定/一定 C、一定/不一定 D、不一定/不一定 11.下列组参数都不是状态参数。C A、压力；温度；比容 B、内能；焓；熵 C、质量；流量；热量 D、膨胀功；技 术功；推动功 12.下列组参数都是状态参数。A A、焓；熵；比容 B、膨胀功；内能；压力 C、热量；比热；温度 D、技术功；动能；位能 13.下列答案是正确的。B A、10℃=43.8℉=285.15K B、10℃=50℉=283.15K C、10℃=40.2℉=285.15K D、10℃=42℉=283.15K 14.摄氏温度变化1℃与热力学绝对温度变化1K相比，有。B A、前者大于后者 B、两者相等 C、后者大于前者 D、不一定 15.摄氏温度变化1℃与华氏温度变化1℉相比，有。B A、前者大于后者 B、两者相等 C、后者大于前者 D、不一定 16.若大气压力为100KPa，真空度为60KPa，则绝对压力为。D A、160KPa B、100KPa C、60KPa D、40KPa 17.若大气压力为100KPa，表压力为60KPa，则绝对压力为。A A、160KPa B、100KPa C、60KPa D、40Kpa 18.在工程热力学计算中使用的压力是。A A、绝对压力 B、表压力 C、真空压力 D、大气压力 19.若大气压力为0.1Mpa，容器内的压力比大气压力低0.004Mpa，则容器的B。 A、表压力为0.096Mpa B、绝对压力为0.096Mpa C、真空度为0.104Mpa D、表压力为0.104Mpa 试卷一 一、选择（本大题 16 分，每小题 2 分） 1.某系统经过一个任意不可逆过程达到另一状态，表达式（）正确。 (a) ds ＞ dq/T （ b ） ds ＜ dq/T （ c ） ds=dq/T 2.处于平衡状态的简单可压缩热力系统，其状态参数间的关系正确的是（）。 (ρ为密度 ) 。 (a)F=F(ρ,v,T) （ b ） F=F(ρ,v,P) （ c ） F=F(ρ,P,T) ３．用压力表测量容器内氧气的压力，压力表读数为 25bar 。已知当地大气压力为 1bar ，则氧气的真实压力为（） bar 。 (a) 26 （ b ） 25 （ c ） 24 ４．在 p － v 图上，经过同一状态点的理想气体等温过程线斜率的绝对值比绝热过程线斜率的绝对值（） (a) 大（ b ）小（ c ）相等（ d ）可能大，也可能小 ５．理想气体 1kg 经历一不可逆过程，对外做功 20kJ 放热 20kJ ，则气体温度变化为（）。 (a) 提高（ b ）下降（ c ）不变 ６．同一理想气体从同一初态分别经定温压缩、绝热压缩和多变压缩（ 1 工程热力学期末试卷 建筑环境与设备工程专业适用 （闭卷，150分钟） 班级 姓名 学号 成绩 一、简答题(每小题5分，共40分) 1. 什么是热力过程？可逆过程的主要特征是什么？ 答：热力系统从一个平衡态到另一个平衡态，称为热力过程。可逆过程的主要特征是驱动过程进行的势差无限小，即准静过程，且无耗散。 2. 温度为500°C 的热源向热机工质放出500 kJ 的热量，设环境温度为30°C，试问这部分热量的火用（yong ）值（最大可用能）为多少？ 答： = ??? ? ? ++-?=15.27350015.273301500,q x E 303.95kJ 3. 两个不同温度（T 1,T 2）的恒温热源间工作的可逆热机，从高温热源T 1吸收热量Q 1向低温热源T 2放出热量Q 2，证明：由高温热源、低温热源、热机和功源四个子系统构成的孤立系统熵增 。假设功源的熵变△S W =0。 证明：四个子系统构成的孤立系统熵增为 （1分） 对热机循环子系统： 1分 1分 根据卡诺定理及推论： 1 4. 刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，A 中存有高压空气，B 中保持真空，如右图所示。若将隔板抽去，试分析容器中空气的状态参数（T 、P 、u 、s 、v ）如何变化，并简述为什么。 答：u 、T 不变，P 减小，v 增大，s 增大。 自由膨胀 12iso T T R S S S S S ?=?+?+?+?W 1212 00ISO Q Q S T T -?= +++R 0S ?=iso 0 S ?= 5. 试由开口系能量方程一般表达式出发，证明绝热节流过程中，节流前后工质的焓值不变。（绝热节流过程可看作稳态稳流过程，宏观动能和重力位能的变化可忽略不计） 答：开口系一般能量方程表达式为 绝热节流过程是稳态稳流过程，因此有如下简化条件 ， 则上式可以简化为： 根据质量守恒，有 代入能量方程，有 6. 什么是理想混合气体中某组元的分压力？试按分压力给出第i 组元的状态方程。 答：在混合气体的温度之下，当i 组元单独占有整个混合气体的容积（中容积）时对容器壁面所形成的压力，称为该组元的分压力；若表为P i ，则该组元的状态方程可写成：P i V = m i R i T 。 7. 高、低温热源的温差愈大，卡诺制冷机的制冷系数是否就愈大，愈有利？试证明你的结论。 答：否，温差愈大，卡诺制冷机的制冷系数愈小，耗功越大。（2分） 证明：T T w q T T T R ?==-= 2 2212ε，当 2q 不变，T ?↑时，↑w 、↓R ε。即在同样2q 下(说明 得到的收益相同)，温差愈大，需耗费更多的外界有用功量，制冷系数下降。（3分） 8. 一个控制质量由初始状态A 分别经可逆与不可逆等温吸热过程到达状态B ，若两过程中热源温度均为 r T 。试证明系统在可逆过程中吸收的热量多，对外做出的膨胀功也大。 热工基础总复习 第一章 1.系统：在工程热力学中，通常选取一定的工质或空间作为研究的对象，称之为热力系统，简称系统。 2.系统内部各处的宏观性质均匀一致、不随时间而变化的状态称为平衡状态。 3.状态参数：用于描述系统平衡状态的物理量称为状态参数，如温度、压力、比体积等。工程热力学中常用的状态参数有压力、温度、比体积、比热力学能、比焓、比熵等，其中可以直接测量的状态参数有压力、温度、比体积，称为基本状态参数。 4.可逆过程：如果系统完成了某一过程之后可以沿原路逆行回复到原来的状态，并且不给外界留下任何变化，这样的过程为可逆过程。 准平衡过程：所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态的过程。 可逆过程的条件：准平衡过程＋无耗散效应。 5.绝对压力p、大气压力p b、表压力p e、真空度p v 只有绝对压力p 才是状态参数 第二章 1.热力学能：不涉及化学变化和核反应时的物质分子热运动动能和分子之间的位能之和（热能）。热力学能符号：U，单位：J 或kJ 。 热力系统储存能=宏观动能、宏观位能+热力学能 储存能：E，单位为J或kJ 2.热力学第一定律实质就是热力过程中的能量守恒和转换定律，可表述为： a.在热能与其它形式能的互相转换过程中，能的总量始终不变。 b.不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能制造成功的。 c.进入系统的能量－离开系统的能量= 系统储存能量的变化 3.闭口系统：与外界无物质交换的系统。系统的质量始终保持恒定，也称为控制质量系统 闭口系统的热力学第一定律表达式 对于微元过程 对于可逆过程 对于单位质量工质 对于单位质量工质的可逆过程 4.开口系统稳定流动实现条件 1）系统和外界交换的能量（功量和热量）与质量不随时间而变； 2）进、出口截面的状态参数不随时间而变。 开口系统的稳定流动能量方程 对于单位质量工质： 对于微元过程 5.技术功：在工程热力学中，将工程技术上可以直接利用的动能差、位能差及轴 功三项之和称为技术功，用W t 表示 对于单位质量工质 6.节流：流体在管道内流动，遇到突然变窄的断面，由于存在阻力使流体的压力降低的现象称为节流。工程上由于气体经过阀门等流阻元件时，流速大时间短， 来不及与外界进行热交换，可近似地作为绝热过程来处理，称为绝热节流。 注意：绝热节流过程不是定焓过程 第三章 1.理想气体是一种经过科学抽象的假想气体，它具有以下3个特征： （1）理想气体分子的体积忽略不计； （2）理想气体分子之间无作用力； （3）理想气体分子之间以及分子与容器壁的碰撞都是弹性碰撞。 理想气体状态方程式 R g为气体常数，单位为J/(kg·K) 质量为m 的理想气体 一、判断题： 1. 平衡状态一定稳定状态。 2. 热力学第一定律的实质是能量守恒定律； 3．公式d u = c v d t 适用理想气体的任何过程。 4．容器中气体的压力不变则压力表的读数也绝对不会改变。 5．在T —S 图上，任意二条可逆绝热过程线不能相交。 6．膨胀功与流动功都是过程的函数。 7．当把一定量的从相同的初始状态压缩到相同的终状态时，以可逆定温压缩过程最为省功。 8．可逆过程是指工质有可能沿原过程逆向进行，并能恢复到初始状态的过程。 9. 根据比热容的定义式 T q d d c ，可知理想气体的p c 为一过程量； 10. 自发过程为不可逆过程，非自发过程必为可逆过程； 11．在管道作定熵流动时，各点的滞止参数都相同。 12．孤立系统的熵与能量都是守恒的。 13．闭口绝热系的熵不可能减少。 14．闭口系统进行了一个过程，如果熵增加了，则一定是从外界吸收了热量。 15．理想气体的比焓、比熵和比定压热容都仅仅取决与温度。 16．实际气体绝热节流后温度一定下降。 17．任何不可逆过程工质的熵总是增加的，而任何可逆过程工质的熵总是不变的。 18. 不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率； 19．混合气体中质量成分较大的组分，其摩尔成分也一定大。 20．热力学恒等式du=Tds-pdv 与过程可逆与否无关。 21．当热源和冷源温度一定，热机工质能够做出的最大功就是在两热源间可逆热机对外输出的功。 22．从饱和液体状态汽化成饱和蒸汽状态，因为气化过程温度未变，所以焓的变化量Δh=c p ΔT=0。 23．定压过程的换热量q p =∫c p dT 仅适用于理想气体，不能用于实际气体。 24．在p －v 图上，通过同一状态点的定熵过程的斜率大于定温过程的斜率。 《热工基础》综合练习题 一、填空题 1．雾化燃烧是气体燃烧料的一种燃烧方式？ 2．包含对流换热系数的准数是 3．洁白的雪对热射线有很强的反射能力？ 4．金属的导热系数随着温度的升高而降低？ 5．为提高实际燃烧温度，空气过剩系数不宜太小，也不能过大？ 6．由红砖、保温砖、粘土砖组成多层平壁，如层与层间由于接触不紧密而存在空气，则多层平壁的传导热流量将（a）增大；（b）减小；（c）不变；（d）不能确定。 7．对不饱和空气，干球温度、湿球温度、露点温度之间三者的大小关系是 8．影响自然排烟烟囱抽力的主要因素有 二、简答题 1．为什么新干法窑尾的电收尘器前要设置增湿塔 2．多通道燃烧器有什么突出的优点 3．新型控流阻力篦板主要解决了什么关键问题，篦板阻力与料层阻力的关系发生了什么变化 4．回转窑应具备什么功能，怎样调控物料在窑内的运动 5．简述新型干法生产工艺的发展历程试从热工角度讨论生产中节能降耗的可能途径 6．冷却机的性能有哪些评价指标 7．分解炉内的旋风和喷腾效应有什么主要效果（15分） 8．悬浮预热器的共性有哪些，使用中预热器为何要采用多级串联的工艺布置（15分）9．生产中可采用哪些措施防止结皮堵塞。 10．降低预热器系统阻力损失的措施有哪些 11．生产中为什么要控制分解炉内的温度为890±30℃） 12．影响碳酸盐分解的主要因素有哪些？已知某生产线入窑生料的烧失量为36.2%，出窑烟气中的物料烧失量为3.8%，试求其入窑的表观分解率。 13．简述预分解窑系统中分解炉的主要功能，分解炉内的物料分散与均布是怎样实现的？ 新型干法生产工艺为何能降低废气中的NOx排放量？ 14．在什么情况下应考虑采用旁路放风，它对预热器窑和预分解窑的影响是否一样？15．第三代篦冷机采用了哪些主要的技术措施？ 16．试从熟料形成的热化学入手，说明生产过程中建立稳定的热工制度的必要性，稳定热工制度应有哪些保证条件？ 17．新型干法水泥生产中的D-D炉与RSP炉的主要区别是什么？ 18．生料再循环的目的是什么？ 19．新型干法生产中，为使系统控制最优，对各级预热器的分离效率应进行怎样的控制（以4级预热器为例）？ 20．怎样定义碱的内循环与外循环？ 21．复合式篦冷机与组合阶段式篦冷机的主要区别是什么？ 22．水泥熟料的实际热耗主要由那几部分组成？ 23．在不考虑土建投资的情况下，若追求热效率最高，是不是以增加预热器的级数为好？24．结合传热理论说明预热器系统换热效率好的原因。 热工基础第十章思考题答案 1 何谓表面传热系数？写出其定义式并说明其物理意义。 答：q=h（t w-t f），牛顿冷却公式中的h为表面传热系数。表面传热系数的大小反映对流换热的强弱。 2 用实例简要说明对流换热的主要影响因素。 答：（1）流动起因室内暖气片周围空气的流动是自然对流。而风机中的流体由于受到外力的作用属于强迫对流。强迫对流和自然对流的换热效果是不同的。 （2）流动的状态流动状态有层流和湍流，层流和湍流的对流换热强度不同，输水管路，水流速度不同，会导致水的流动状态由层流到湍流，那么这两种流动状态对流换热效果是不同的。 （3）流体有无相变水在对流换热过程中被加热变成水蒸气，蒸气在对流换热过程中被冷却变成水，这个过程会吸收和放出汽化潜热，两个换热过程的换热量不同。 （4）流体的物理性质流体的物理性质对对流换热影响很大，对流换热是导热和对流两种基本导热共同作用的结果。因此，比如水和油，金属和非金属对流换热效果不同。 （5）换热表面的几何因素换热器管路叉排和顺排换热效果不同，换热管线直径大小对换热效果也有影响。 3 对流换热微分方程组有几个方程组组成，各自到处的理论依据是什么？ 答：（1） 连续性微分方程 （2） 热量平衡方程 （1）动量平衡方程 连续性微分程的依据是根据质量守恒导出的 热量平衡方程是根据能量守恒导出的 动量平衡方程是根据动量守恒导出的 4 何谓流动边界层和热边界层？它们的厚度是如何规定的。 答：流动边界层是由于流体粘度造成速度变化的区域，即速度发生明显变化的流体薄层。速度达到∞处的y值作为边界层的厚度，用表示。 当温度均匀的流体与它所流过的固体壁面温度不同时，在壁面附近会形成一层温度变化较大的流体层，称为热边界层。过于温度t-=（t∞-）处到壁面的距离为热边界层的厚 度。 5 简述边界层理论的基本内容。 答：（1）边界层的厚度与壁面特征长度L相比是很小的量。 （2）流场划分为边界层区和主流区。流动边界层内存在较大的速度梯度，是发生动 热工基础总复习 第一章 1?系统：在工程热力学中，通常选取一定的工质或空间作为研究的对象，称之为 热力系统，简称系统。 2?系统内部各处的宏观性质均匀一致、不随时间而变化的状态称为平衡状态。 3. 状态参数：用于描述系统平衡状态的物理量称为状态参数，如温度、压力、比 体积等。工程热力学中常用的状态参数有压力、温度、比体积、比热力学能、 比焓、比熵等，其中可以直接测量的状态参数有压力、温度、比体积，称为基本 状态参数。 4. 可逆过程：如果系统完成了某一过程之后可以沿原路逆行回复到原来的状态, 并且不给外界留下任何变化，这样的过程为可逆过程。 准平衡过程：所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态的过程。 可逆过程的条件：准平衡过程+无耗散效应。 P 、大气压力 P b 、表压力 P e 、真空度P v p = p + p p 才是状态参数 b N e 第二章 1?热力学能：不涉及化学变化和核反应时的物质分子热运动动能和分子之间的位 能之和（热能）。 热力学能符号：U ,单位：J 或kJ 。 热力系统储存能=宏观动能、宏观位能+热力学能 2. 热力学第一定律实质就是热力过程中的能量守恒和转换定律，可表述为： a. 在热能与其它形式能的互相转换过程中，能的总量始终不变。 b. 不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能制造成功的。 c. 进入系统的能量一离开系统的能量 =系统储存能量的变化 3. 闭口系统：与外界无物质交换的系统。系统的质量始终保 持恒定，也称为控制 质量系统 闭口系统的热力学第- 疋律表达式 Q U W 对于微元过程 Q dU W 对于可逆过程 Q dU pdV Q 2 U 1 pdV 对于单位质量工质 q du w q u w 5. 绝对压力 只有绝对压力 P = P b - P v 储存能：E ，单位为J 或kJ E k E p = dw + /;dv = Aw + j 2 /?dv 思考题 第一章 1.平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什幺要引入平衡态的概念？ 答：平衡状态是在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。而稳定状态则是不论有无外界影响，系统的状态参数不随时间而变化的状态。可见平衡必稳定，而稳定未必平衡。热力学中引入平衡态的概念，是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。 2.表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质的压力不变，问测量其压力的 压力表或真空计的读数是否可能变化？ 答：不能，因为表压力或真空度只是一个相对压力。若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。 3．当真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈大还是愈小？ 答：真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈小。 4. 准平衡过程与可逆过程有何区别？ 答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。 5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确？ 答：不正确。不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态，并不是不能回复到初态。 6. 没有盛满水的热水瓶，其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧，这是什幺原因？ 答：水温较高时，水对热水瓶中的空气进行加热，空气压力升高，大于环境压力，瓶塞被自动顶开。而水温较低时，热水瓶中的空气受冷，压力降低，小于环境压力，瓶塞被自动吸紧。 7. 用U形管压力表测定工质的压力时，压力表液柱直径的大小对读数有无影响？ 答：严格说来，是有影响的，因为U型管越粗，就有越多的被测工质进入U型管中，这部分工质越多，它对读数的准确性影响越大。 第二章 图 1 图2 2012工程热力学Ⅰ考题（A ） 一、简答题（共30分） 1、图1中循环1-2-3-a -1和循环1-b -3-4-1都是不可逆 循环。有人判断循环1-2-3-a -1的热效率高于循环1-b -3-4-1的热效率，你是否同意他的说法，为什么？（10分） 2、有一种热机，以水蒸气为工质，循环的高温热源温度为1200 K ，低温热源温度为300 K ，循环的热效率t η。现将循环工质改成理想气体，则循环的热效率t'η与原循环热效率比较将发生什么样的变化？为什么？ （10分） 3、“水蒸气的朗肯循环中乏汽在冷凝器中凝结释放出大量热量，有人提出将汽轮机排出的乏汽直接送回锅炉可提高水蒸气循环的热效率。”请据热力学基本定律出发评估这种观点。（10分） 二、计算题（共70分） 1、一种切割工具利用从喷嘴射出的高速水流切割材料，供水压力为200kPa 、温度20℃， 喷嘴内径为0.002m 时，射出水流温度20℃，压力100kPa ，流速1000m/s ，已知在200kPa 、20℃时，3 0.001002m /kg v =，假定可近似认为水的比体积不变，求水泵功率。（10分） 2、某太阳能供暖的房屋用5×8×0.3m 的大块混凝土板作为蓄热材料，该混凝土的密度为2300kg/m 3 ，比热容0.65kJ/(kg ·K)。若混凝土板在晚上从23℃冷却到18℃（室内温度），求此过程的熵产。（10分） 3、某活塞式内燃机定容加热理想循环（图2循环1-2-3-4-1），压缩比ε =10，压缩冲程的起点状态是t 1=35℃ 、p 1=100kPa 。加热过程中气体吸热650kJ/kg 。假定比热容为定值，且c p =1.004kJ/（kg·K），κ =1.4，求：（1）循环中各点的温度、压力和循环热效率；（2）若循环压缩过程和膨胀过程均不可逆，两过程的熵产分别为0.1kJ/(kg·K)和0.12 kJ/(kg·K)，求工质 经循环后的熵变； （3） 若膨胀过程持续到5（p 5 = p 1），画出循环T-s 图，并分析循环热效率提高还是下降。（10+5+5分） 4、空气在轴流压缩机中被绝热压缩，压力比为4.2，初终态温度分别为30℃和227℃。 一．是非题 1．两种湿空气的相对湿度相等，则吸收水蒸汽的能力也相等。（ ） 2．闭口系统进行一放热过程，其熵一定减少（ ） 3．容器中气体的压力不变，则压力表的读数也绝对不会改变。（ ） 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 k p p T T 11212-??? ? ??= （ ） 5．对所研究的各种热力现象都可以按闭口系统、开口系统或孤立系统进行分析，其结果与所取系统的形式无关。 （ ） 6．工质在相同的初、终态之间进行可逆与不可逆过程，则工质熵的变化是一样的。 （ ） 7．对于过热水蒸气，干度1>x （ ） 8．对于渐缩喷管，若气流的初参数一定，那么随着背压的降低，流量将增大，但最多增大到临界流量。（ ） 9．膨胀功、流动功和技术功都是与过程的路径有关的过程量 （ ） # 10．已知露点温度d t 、含湿量d 即能确定湿空气的状态。 （ ） 二．选择题 （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．压力为10 bar 的气体通过渐缩喷管流入1 bar 的环境中，现将喷管尾部截去一小段，其流速、流量变化为（ ）。 （A ） 流速减小，流量不变 （B ）流速不变，流量增加 （C ） 流速不变，流量不变 （D ） 流速减小，流量增大 3．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。 4．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 5．（ ）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 三．填空题 （10分） 1．理想气体多变过程中，工质放热压缩升温的多变指数的范围_________ _________ 、wet t 温度，试用H —d 图定性的确定湿压力从0.5MPa 降至0.1MPa ，温度从162℃ 66.8kJ 。试求该理想气体的定值比热容p c v 图和s T -图上（图上先画出4个基本，t1=370℃,汽轮机出口蒸汽参数为,试求：汽轮机的实际功量、理想功量、相1p =1bar ， 1.15倍，求压气机出口温度2 t ，气体常数R=0.287kJ/(kgK)）。（15分） T2=27℃,循环吸热量Q1=2500KJ ，试求：(10分) 10、× 卡诺定理：1．所有工作于同温热源与同温冷源之间的一切可逆循环，其热效率都相等，与采用哪种工质无关。2．在同温热源与同温冷源之间的一切不可逆循环，其热效率必小于可逆循环。 理想气体：气体分子本身所具有的体积与其所活动的空间相比非常小，分子本身的体积可以忽略，而分子间平均距离很大，分子间相互吸引力小到可以忽略不计时，这种状态的气体便基本符合理想气体模型。 水蒸气的汽化潜热：将1kg 饱和液体转变成同温度的干饱和蒸汽所需的热量。 相对湿度：湿空气的绝对湿度v ρ与同温度下饱和空气的饱和绝对湿度s ρ的比值，称为相 对湿度?。 五简答题（8分） 1、证明：据能量方程： 由于pv T R = ，代入上式得 即 或 整理得出 上式即为绝热过程方程式。 2、答：在h —d 图上，沿温度值为wet t 的温度线，与相对湿度线100%?=交于一点a ，从a 点沿等焓线与温度值为t 的温度线交于一点b ，b 点几位室内空气状态参数。如右图所示。 六．计算题（共54分） 1、p c =1.2437kJ/（kg?K ）和V c =0.9567kJ/（kg?K ） 2、背压为0.275MPa ，出口流速12526.3kg/s 3、实际功量617.6kJ/kg,理想功量kJ/kg,相对内效率0.661 4、功量：1562.5kJ,排放给冷源的热量937.5kJ,冷源熵的增加3.125kJ/K 一．是非题（10分） 1．系统的平衡状态是指系统在无外界影响的条件下，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．工质经历一可逆循环，其∮ds=0，而工质经历一不可逆循环，其∮ds ＞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 k p p T T 11212-??? ? ??= （） 5．对一渐放型喷管，当进口流速为超音速时，可做扩压管使用。（） 6．对于过热水蒸气，干度1>x （） 7．在研究热力系统能量平衡时，存在下列关系式：sur sys E E +=恒量， △S sys +△S sur =恒量。（） 8．对于渐缩喷管，若气流的初参数一定，那么随着背压的降低，流量将增大，但最多 增大到临界流量。（） 9．膨胀功、流动功和技术功都是与过程路径有关的过程量（） 10．在管道内定熵流动过程中，各点的滞止参数都相同。（） 二．选择题（10分） 1．湿蒸汽经定温膨胀过程后其内能变化_________ （A ）△U=0（B ）△U ＞0 （C ）△U ＜0（D ）△U ＜0或△U ＞0 2．压气机压缩气体所耗理论轴功为_________ （A ） pdv 1 2 ?（B ）d pv ()1 2 ?（C ）pdu 1 2 ?＋p 1v 1 －p 2 v 3．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 4．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 5．闭口系统功的计算式W=U1－U2_________ 适用于可逆与不可逆的绝热过程。 西南科技大学热工基础试题库 一、判断题（正确的在扩号内填“√”，错误的在扩号内填“×”） 1、比体积v 是广延状态参数。 ( ) 2、工质的状态在参数坐标图上是一个点；过程在参数坐标图上是一条线段；循环在参数坐标图上是一条封闭曲线。( ) 3、饱和湿空气的干球温度总是等于湿球温度。( ) 4、采用中间加热循环可以利市循环的热效率，但排汽干度变小了。( ) 5、绝热加湿过程可以近似地看成是湿空气焓值不变的过程。( ) 6、绝热闭口系的熵增就是孤立系的熵增。 ( ) 7、总热力学能U 是强度状态参数。 ( ) 8、材料的导热系数用λ表示，导热的热阻就是λ 1。( ) 9、未饱和湿空气的干球温度总是高于湿球温度。( ) 10、在s T -图中，凝结水送给水泵约热压缩的升压过程，在低压低温条件下可以用一状态点表示。( ) 11、定容过程即无膨胀（或压缩）功的过程。( ) 12、状态方程是描述状态参数之间关系的方程。( ) 13、大气压力b p 是随时间、地点而变化的，所以工质的表压力是不变的，而绝对压力要随p 的变化而变化。( ) 14、因为是等温过程，工质在状态变化中要对外做功是不可能的。( ) 15、温度是指物质的冷热程度，热量是指人依靠温差而传递的能量，所以它们的含义是不同的。( ) 16、工质的定压比热容比定容比热容大。( ) 17、工质的压力、温度、比容积三者关系中，当温度不变时，压力与比容积成反比。( ) 18、可逆循环和不可逆循环的熵变都等于零。( ) 19、在v p -图上，工质做功的大小，可用过程线下面积大小来识别。( ) 20、工质在状态变化中若无摩擦和理想的情况下，熵值增大表示工质能量的损耗。( ) 21、等溶过程中，工质的状态变化在v p -图上是一条对数曲线，在s T -图上是一条垂直于横坐标的线段。( )《热工基础》试卷A
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