热工测试课后练习答案
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热工测量题库及答案详解一、选择题1. 温度测量的基本原理是什么?A. 热膨胀原理B. 热电效应C. 电阻变化原理D. 所有上述选项答案:D2. 热电偶的工作原理是什么?A. 利用两种不同金属的热电势差B. 利用单一金属的电阻变化C. 利用单一金属的热膨胀D. 利用单一金属的热电效应答案:A3. 以下哪种传感器不适合用于测量高温?A. 热电偶B. 热敏电阻C. 铂电阻D. 压力式温度计答案:D二、填空题1. 热电偶的测量范围通常在_________℃到_________℃之间。
答案:-200;18002. 热电阻的测量原理是基于金属电阻随温度变化的特性,其中最常用的是_________。
答案:铂电阻3. 热像仪是一种非接触式温度测量仪器,它通过测量目标的_________来确定温度。
答案:红外辐射三、简答题1. 简述热电偶的分类及其特点。
答案:热电偶按照材料可分为K型、E型、J型等,每种热电偶由两种不同金属或合金组成。
K型热电偶常用于测量-200℃至1300℃的温度范围,具有较高的灵敏度和较低的成本;E型热电偶适用于-200℃至900℃的温度范围,具有较好的稳定性和精度;J型热电偶则适用于-40℃至1200℃,具有较好的抗腐蚀性。
2. 什么是热阻效应?它在温度测量中的应用是什么?答案:热阻效应是指金属或半导体材料的电阻随温度变化的现象。
在温度测量中,热电阻传感器利用这一效应,通过测量电阻的变化来间接测量温度。
常用的热电阻材料有铂、铜和镍,其中铂电阻因其稳定性和精度高而被广泛使用。
四、计算题1. 假设一个热电偶在0℃和100℃时的热电势分别为0mV和52mV,求该热电偶在50℃时的热电势。
答案:根据热电偶的线性特性,可以估算出50℃时的热电势为26mV。
2. 如果一个铂电阻温度传感器在0℃时的电阻为100Ω,在100℃时的电阻为138.5Ω,求该传感器在50℃时的电阻。
答案:根据电阻与温度的关系,可以得出50℃时的电阻为(138.5Ω - 100Ω)/ 100℃ × 50℃ + 100Ω = 119.25Ω。
习题及部分解答第一篇 工程热力学第一章 基本概念1. 指出下列各物理量中哪些是状态量,哪些是过程量:答:压力,温度,位能,热能,热量,功量,密度。
2. 指出下列物理量中哪些是强度量:答:体积,速度,比体积,位能,热能,热量,功量,密度。
3. 用水银差压计测量容器中气体的压力,为防止有毒的水银蒸汽产生,在水银柱上加一段水。
若水柱高mm 200,水银柱高mm 800,如图2-26所示。
已知大气压力为mm 735Hg ,试求容器中气体的绝对压力为多少kPa ?解:根据压力单位换算kPa p p p p kPaPa p kPap Hg O H b Hg O H 6.206)6.106961.1(0.98)(6.10610006.132.133800.96.110961.180665.92002253=++=++==×=×==×=×=4. 锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测量,如图2-27所示。
若已知斜管倾角o 30=α,压力计中使用3/8.0cm g =ρ的煤油,斜管液体长度mm L 200=,当地大气压力MPa p b 1.0=,求烟气的绝对压力(用MPa 表示)解:MPa Pa g L p 6108.7848.7845.081.98.0200sin −×==×××==αρMPa p p p v b 0992.0108.7841.06=×−=−=−5.一容器被刚性壁分成两部分,并在各部装有测压表计,如图2-28所示,其中C 为压力表,读数为kPa 110,B 为真空表,读数为kPa 45。
若当地大气压kPa p b 97=,求压力表A 的读数(用kPa 表示) kPa p gA 155=6. 试述按下列三种方式去系统时,系统与外界见换的能量形式是什么。
(1).取水为系统;(2).取电阻丝、容器和水为系统;(3).取图中虚线内空间为系统。
习题及部分解答 第一篇工程热力学 第一章基本概念1. 指出下列各物理量中哪些是状态量,哪些是过程量:答:压力,温度,位能,热能,热量,功量,密度;2. 指出下列物理量中哪些是强度量:答:体积,速度,比体积,位能,热能,热量,功量,密度;3. 用水银差压计测量容器中气体的压力,为防止有毒的水银蒸汽产生,在水银柱上加一段水;若水柱高mm 200,水银柱高mm 800,如图2-26所示;已知大气压力为mm 735Hg,试求容器中气体的绝对压力为多少kPa 解:根据压力单位换算 4.5. 锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测量,如图2-27所示;若已知斜管倾角 30=α,压力计中使用3/8.0cm g =ρ的煤油,斜管液体长度mm L 200=,当地大气压力MPa p b 1.0=,求烟气的绝对压力用MPa 表示解:5.一容器被刚性壁分成两部分,并在各部装有测压表计,如图2-28所示,其中C 为压力表,读数为kPa 110,B 为真空表,读数为kPa 45;若当地大气压kPa p b 97=,求压力表A 的读数用kPa 表示kPa p gA 155=6.试述按下列三种方式去系统时,系统与外界见换的能量形式是什么;1.取水为系统;2.取电阻丝、容器和水为系统;3.取图中虚线内空间为系统; 答案略;7.某电厂汽轮机进出处的蒸汽用压力表测量,起读数为MPa 4.13;冷凝器内的蒸汽压力用真空表测量,其读数为mmHg 706;若大气压力为MPa 098.0,试求汽轮机进出处和冷凝器内的蒸汽的绝对压力用MPa 表示MPa p MPa p 0039.0;0247.021==8.测得容器的真空度mmHg p v 550=,大气压力MPa p b 098.0=,求容器内的绝对压力;若大气压变为MPa p b102.0=',求此时真空表上的读数为多少mmMPa MPa p MPa p v8.579,0247.0='= 9.如果气压计压力为kPa 83,试完成以下计算: 1.绝对压力为11.0MPa 时的表压力;2.真空计上的读数为kPa 70时气体的绝对压力;3.绝对压力为kPa 50时的相应真空度kPa ;4.表压力为MPa 25.0时的绝对压力kPa ; 1.kPa p g 17=;2.kPa p 13=;3.kPa p v 33=;4.kPa p 333=;10.摄氏温标取水在标准大气压下的冰点和沸点分别为0℃和100℃,而华氏温标则相应地取为32℉和212℉;试导出华氏温度和摄氏温度之间的换算关系,并求出绝对零度所对应的华氏温度;将水在标准大气压下的冰点值032和F℃,以及沸点值100292和F ℃代入,得解该二元一次方程组,得:32,8.1==B A ;从而有328.1+=t t F当15.273-=t℃时,有11.气体进行可逆过程,满足pV C =C 为常数,试导出该气体从状态1变化到状态2时膨胀功的表达式,并在p V -图上定性画出过程线、示出膨胀功;答案:略12.某气体的状态方程为g pV R T =,试导出: 1.定稳下气体,p v 之间的关系;2.定压下气体,v T 之间的关系;3.定容下气体,p T 之间的关系;答案:1.2112v v p p =;2.1212T T v v =;3.1212T T p p =; 第二章热力学第一定律1.一蒸汽动力厂,锅炉的蒸汽产量为318010/q kg h =⨯,输出功率为55000P kW =,全厂耗煤,19.5/m c q t h =,煤的发热量为33010/c q kJ kg =⨯;蒸汽在锅炉中吸热量2680/q kJ kg =;试求:1.该动力厂的热效率t η;2.锅炉的效率B η蒸汽总吸热量煤的总发热量;解:1.锅炉中蒸汽吸热量 热效率%411034.1550005=⨯=Φ=H t P η2.锅炉效率2.系统经一热力过程,放热8kj 对外做功26kJ ;为使其返回原状态,对系统加热6kJ ,问需对系统作功多少解:由W UQ +∆=得对于返回初态的过程 故需对系统做功kj 28;3.气体在某一过程只能感吸收了54kJ 的热量,同时热力学能增加了94kJ ;此过程是膨胀过程还是压缩过程系统与外界交换的功是多少答案:此过程为压缩过程;此过程中系统与外界交换的功是kj 40-;4.1kg 空气由115,0.5p MPa t MPa ==膨胀到220.5,500p MPa t ==℃,得到热量506kJ ,对外做膨胀功506kJ ;接着又从终态被压缩到初态,热出热量390kJ ,试求:1.膨胀过程空气热力学能的增量;2.压缩过空气热力学能的增量;3.压缩过程外界消耗的功; 答案:1.0=∆U;2.0=∆U ;3.kj W 390-=;5.闭口系统中实施以下过程,试填补表中的空缺数据; 表中括号内的数为答案;6.如图所示,某封闭系统沿b c a --途径由状态a 变化到kj 90,对外做功b ,吸入热量kj 40,试问:d 至b ,若对外1.系统从a 经做功kj 10,则吸收热量是多少2.系统由b 经曲线所示过程返回外界对系统左贡a ,若kj 23,吸收热量为多少3.设,45,5kj U kj U d adb ==,那么过程d a -和b d -中系统吸收的热量各为多少答案1.kj Q adb 60=;2.kj Q ba 73-=;2.kj Q ad 50=;4.kj Q db 10=;7.容积为31m 的绝热封闭的气缸中装有完全不可压缩的流体,如图2-31所示;试问: 1.活塞是否对流体做功 2.通过对活塞加压,把流体压力从MPa p 2.01=提高到MPa p 33=,热力学能变化多少焓变化多少答案1.0=W;2.kj H U 3108.2,0⨯=∆=∆;8.一质量为kg 4500的汽车沿坡度为 15的山坡下行,车速为s m /300;在距山脚m 100处开始刹车,且在山脚处刚好刹住;若不计其它力,求因刹车而产生的热量;kj Q 51004.2⨯=;9.某蒸汽动力装置,蒸汽流量为h t /40,汽轮机进出口处压力表读数为MPa 9,进口比为kg kj /3440,汽轮机出口比焓为kg kj /2240,真空表读数为kPa 06.95,当时当地大气压力为kPa 66.98,汽轮机对环境放热为;试求:1.汽轮机进出口蒸汽的绝压各为多少2.单位质量蒸汽经汽轮机对外输出功为多少3.汽轮机的功率为多少 答案1.2.kg kj sh /1200=ω3.kW P 410332.1⨯=4.考虑进出口动能差后sh ω的相对偏差10.进入冷凝器的泛汽的蒸汽为MPa p 005.0=,比焓kg kj h /25001=,出口为同压下的水,比焓为kg kj h /77.1372=,若蒸汽流量为h t /22,进入冷凝器的冷却水温为171='t ℃,冷却水出口温度为302='t ℃,试求冷却水流量为多少 水的比热容为)./(18.4K kg kj ; 答案)/(104.9563,h kg q wm ⨯=11.某活塞式氮气压气机,压缩的氮气的参数分别为:MPa p 1.01=,kg m v /88.031=;MPa p 0.12=,kg m v /16.03=;设在压缩过程中每kg 氮气热力学能增加kj 180,同时向外放出热量kj 60;压气机每min 生产压缩氮气kg 18,试求:1.压缩过程对每kg 氮气所做的功;2.生产每kg 压缩氮气所需的功;3.带动比压气机至少要多大的电动机; 答案1.kg kj /240-=ω; 2.kg kj sh /312-=ω; 3.kW P 6.93=;12.流速为s m /600的高速空气突然受阻停止流动,即02=c ,称为滞止;如滞止过程进行迅速,以致气流受阻过程中与外界的热交换可以忽略,问滞止过程空气的焓变化了多少答案kg kj h /180=∆第三章理想气体及其混合物1.把2CO 压送到体积为35.0m 的贮气罐内;压送前贮气罐上的压力表读数为kPa 3,温度为C 20,压送终了时压力表读数为kPa 30,温度为C 50;试求压送到罐内的2CO 的质量;大气压力为MPap b 1.0=;解由()()()[]()kg T p T p R V T R V p T R V p m T mR pV K kg kJ M R R kPa p p p kPa p p p g g g g g g b g b 143.02732010103273501013010189.05.0.189.044314.813030101.01033101.033311221122322311=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯-+⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=-=∆=====+⨯=+==+⨯=+=2.体积为303.0m 的某钢性容器内盛有了C kPa 20,700的氮气;瓶上装有一排气阀,压力达到kPa 875时发门开启,压力降到kPa 840时关闭;若由于外界加热的原因造成阀门开启,问:1阀门开启时瓶内气体温度为多少2因加热造成阀门开闭一次期间瓶内氮气失去多少 设瓶内空气温度在排气过程中保持不变; 答案13.932=t ℃;2kg m 0097.0=∆3.氧气瓶的容积330.0m V =瓶中氧气的表压力为Ct MPa p g 30,4.111==;问瓶中盛有多少氧气 若气焊时用去一半氧气,温度降为C t202=,试问此时氧气的表压力为多少当地大气压力MPap b 1.0=答案MPa p kg m g 625.0;86.72==4.某锅炉每小时燃煤需要的空气量折合表准状况时为h m 366000;鼓风机实际送入的热空气温度为C250,表压力为kPa 0.20,当地大气压为MPa p b 1.0=,求实际送风量()h m 3;解()MPa p p p g b 12.010201.03=⨯+=+=-由T R q pq g m V =得()()h m P T T q p q T q p T pq V V V V 3511000000010068.112.027325027366000101325.0.⨯=+⨯⨯===5.某理想气体比热比4.1==V p c c k ,定压比热容()K kg kJ c p .042.1=,求该气体的摩尔质量;解由k c c Vp =及MRR c c g V p ==- 得()()()mol g k c R M p 93.274.111042.1314.811=-⨯=-=6.在容积为31.0m 的封闭容器内装有氧气,其压力为kPa 300,温度为C15,问应加入多少热量可使氧气温度上升到C 8001按定值比热容计算; 2按平均比热容计算;解()[]k kg kJ M R R g.26.032314.8===1()()()kJ t t R m t mc Q g V 3.6121580026.0252.12512=-⨯⨯⨯=-=∆=2查得)K kg kJ c V.656.015=7.摩尔质量为kg 30的某理想气体,在定容下由C275,加热到C 845,若热力学能变化为kg kJ 400,问焓变化了多少答案kg kJ h9.557=∆8.将kg 1氮气由C t301=定压加热到C 400,分别用定值比热容,平均比热容表计算其热力学能和焓的变化; 用定值比热容计算用平均比热容计算9.kg 2的2CO ,由C t kPa p900,80011==膨胀到C t kPa p600,12022==,试利用定值比热容求其热力学能、焓和熵的变化; 解10.在体积为35.1m V=的钢性容器内装有氮气;初态表压力为MPap g 0.21=,温度为C230,问应加入多少热量才可使氮气的温度上升到C750其焓值变化是多少大气压力为MPa 1.0;1按定值比热容计算;2按真实比热容的多项式计算; 3按平均比热容表计算;4按平均比热容的直线关系式计算; 解 12查得()()()()()()()()()()()()kJ TnR Q dT nC kJ T T nR T a T a T a n T nR dT aT T a a n dT nR dT nC n dT R C n dT nC Q kmol m M n a a a T a T a a C m p T T m p m p m V m p 4321,3228223123221021212121021,,21,823102210,10226.150********.87532.010005.910005.9]5031023314.87532.050310231042.0315031023102335.52150310233146.27[7532.0327532.02809.211042.0,102335.5,3146.2721⨯=-⨯⨯+⨯=∆+==∆H ⨯=-⨯⨯--⨯⨯-⨯+-⨯⨯⨯+-⨯⨯=--⎪⎭⎫ ⎝⎛++=∆-++=-=-=====⨯-=⨯==++=⎰⎰⎰⎰⎰⎰----3查得 4查得11.某氢冷却发电机的氢气入口参数为C t MPa p g 40,2.011==,出口参数为C t MPa p g 66,19.022==;若每分钟入口处体积流量为35.1m ,试求氢气经过发电机后的热力学能增量、焓增量和熵增量;设大气压力为MPa p b 1.0=; 1按定值比热容计算;2按平均比热容直线关系式计算; 解(1) 按定值比热()[])[]()()()()()[]min .4504.03.029.0ln 157.42734027360ln 55.143459.0ln ln min 9.130406655.143459.0min 44.93406639.103459.0.39.10157.455.14.55.14157.427271212K kJ p p R T T c q S kJ t c q kJ t c q U K kg kJ R c c K kg kg R c g p m p m V m g p V g p =⎪⎭⎫ ⎝⎛-++⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∆=-⨯⨯=∆=∆H =-⨯⨯=∆=∆=-=-==⨯==2按平均比热容的直线关系式12.利用内燃机排气加热水的余热加热器中,进入加热器的排气按空气处理温度为C300,出口温度为C80;不计流经加热器的排气压力变化,试求排气经过加热器的比热力学能变化,比焓变化和比熵的变化;1按定值比热容计算; 2按平均比热容表计算; 答案1 213.进入气轮机的空气状态为C kPa 600,600,绝热膨胀到C kPa 300,100,略去动能、位能变化,并设大气温度为KT 3000=,试求:1每千克空气通过气轮机输出的轴功; 2过程的熵产及有效能损失,并表示在s T -图上;3过程可逆膨胀到kPa 100输出的轴功;解 1 2熵产g s ∆及有效能损失i 如图3-36中阴影面积所示; 314.由氧气、氮气和二氧化碳组成的混合气体,各组元的摩尔数为试求混合气体的体积分数、质量分数和在C t kPa p27,400==时的比体积;解15.试证明:对于理想气体的绝热过程,若比热容为定值,则无论过程是否可逆,恒有()211T T k R w g --=式中:1T 和2T 分别为过程初终态的温度;证明对于理想气体的绝热过程,有又⎪⎩⎪⎨⎧==-k c c R c c Vp g V p得1-=k R c g V故()211T T k R w g --=证毕第四章理想气体的热力过程1.某理想气体初温K T 4701=,质量为kg 5.2,经可逆定容过程,其热力学能变化为kJ U 4.295=∆,求过程功、过程热量以及熵的变化;设气体()35.1,.4.0==k K kg kJ R g ,并假定比热容为定值;解由⎪⎩⎪⎨⎧==-kc c R c c V p g V p 得()[]()()()K kJ T T mc S K T mc U T T T mc T mc U K kg kJ k R c V V V V gV 568.04704.573ln 143.15.2ln3.573470143.15.24.295.143.1135.14.01121212=⨯==∆=+⨯=+∆=-=∆=∆=-=-=2.一氧化碳的初态为K T MPa p 493,5.411==;定压冷却到K T 2932=;试计算kmol 1的一氧化碳在冷却过程中的热力学能和焓的变化量,以及对外放出的热量;比热容取定值;答案kJ kJ U 441082.5,10154.4⨯=∆H ⨯=∆3.氧气由MPa p C t 1.0,3011==被定温压缩至MPa p 3.02=;1试计算压缩单位质量氧气所消耗的技术功;2若按绝热过程压缩,初态与终态与上述相同,试计算压缩单位质量氧气所消耗的技术功;3将它们表示在同一副v p -图和s t -图上,试在图上比较两者的耗功;解()[]K kg kJ M R R g.26.032314.8===155.863.01.0ln 30326.0ln 211,-=⨯==p p T R w g T t 23两过程在v p -图和s T -图上的表示分别如图3-37a 和3-37b 所示;图中过程线T 21-为定温过程,s 21-为绝热过程线;从v p -图中可以看到,绝热过程耗功比定温过程耗功多出曲边三角形面积s T 221--;4.使将满足以下要求的理想气体多变过程在v p -和s t -图上表示出来先画出4个基本热力过程:1气体受压缩、升温和放热;2气体的多变指数8.0=n ,膨胀; 3气体受压缩、降温又降压; 4气体的多变指数2.1=n ,受压缩; 5气体膨胀、将压且放热; 答案如图3-38a 和图3-38b 所示的v p -图和s T -图上,1-1,1-2,1-3,1-4和1-5分别为满足1,2,3,4和5要求的多变过程线;5.柴油机汽缸吸入温度C t 601=的空气33105.2m -⨯,经可逆绝热压缩;空气的温度等于燃料的着火温度;若燃料的着火温度为C720,问空气应被压缩到多大的体积答案3421063.1m V -⨯=6.有kg 1空气,初态为C t MPa p27,6.011==,分别经下列三种可逆过程膨胀到MPa p 1.02=,试将各过程画在v p -图和s t -图上,并求各过程始态温度、做工量和熵的变化量:1定温过程;225.1=n 的多变过程;3绝热过程;答案123v p -图和s T -图如图3-39所示; 7.一容积为32.0m 的贮气罐,内装氮气,其初压力MPa p 5.01=,温度C t 371=;若对氮气加热,其压力、温度都升高;贮气罐上装有压力控制阀,当压力超过MPa 8.0时,阀门便自动打开,防走部分氮气,即罐中维持最大压力为MPa 8.0,问当贮气罐中氮气温度为C 287时,对罐内氮气共加入多少热量 设氮气比热容为定值;解()[]K kg kJ M R R g .297.028314.8=== 由T mR pV g =开始过程是定容过程,则8.容积为36.0m V =的空气瓶内装有压力MPa p 101=,温度为K T 3001=的压缩空气,打开压缩空气瓶上的阀门用以启动柴油机;假定留在瓶中的空气进行的是绝热膨胀;设空气的比热容为定值,)./(287.0K kg kj R g =;1.问过一段时间后,瓶中空气从室内空气吸热,温度有逐渐升高,最后重新达到与室温相等,即又恢复到K 300,问这时空气瓶中压缩空气的压力3p 为多大答案1kg m K T 6.15,1.2712-=∆=2MPa p 75.73=9.是导出理想气体定值比热容的多变过程的初、终态熵变为解:主要步骤与公式由⎪⎩⎪⎨⎧==-k c c R c c Vp g V p 得1-=k kR c g p 10.压力为kPa 160的kg 1空气,K 450定容冷却到K 300,空气放出的热量全部被温度为17℃的大气环境所吸收;求空气所放出热量的饿有效能和传热过程、的有效能损失,并将有效能损失表示在s T -图上;解由于放出的热量全部被环境吸收,使热量有效能全部变成了无效能,故有效能损失有效能损失如图3-40的s T -图上阴影面积所示;11.空气进行可逆压缩的多变过程,多变指数,3.1=n耗功量为kg kj /95.67,求热量和热力学能变化;答案kJ U kJ Q 85.50,95.16=∆-= 第六章水蒸气1.湿饱和蒸汽,85.0,9.0==x MPa p ,试由水蒸气表求u s v h t 和,,,,; 答案kg kJ h C t s 99.2468,389.175==2.过热蒸汽,425.0.3==t MPa p ℃,根据水蒸气表求u s h v ,,,和过热度D ,再用s h -图求上述参数; 答案查表:kg kJ h kg mv 7.3286,103638.03== 查图:kg kJ h kg m v 3290,105.03==3.开水房用开水的蒸汽与20=t℃同压下的水混合,试问欲得t 5的开水,需要多少蒸汽和水解设需蒸汽为kg m V ,则水为V w m m m -=;由MPa p 1.0=,查得kg kJ h kg kJ h 14.2675,52.417=''='C t 20=时,kg kJ h 96.832=根据热力学第学一定律4.已知水蒸气kg kj h MPa p /1300,2.0==,试求其s t v ,,;答案()K kg kJ s C t kg m v .5452.3,30.120,3158.03===5.kg 1蒸汽,95.0,0.211==x MPa p ,定温膨胀至MPa p 1.02=,求终态s h v ,,及过程中对外所做的功;解()kg kJ w 0.683=6.进汽轮机的蒸汽参数为435,0.311==t MPa p ℃;若经可逆膨胀绝热至MPa p .2=,蒸汽流量为s kg /0.4,求汽轮机的理想功率为多少千克:答案kW P 31066.4⨯=7.一刚性容器的容积为MPa 3.0,其中51为饱和水,其余为饱和蒸汽,容器中初压为MPa 1.0;欲使饱和水全部汽化,问需要加入多少热量终态压力为多少若热源温度为500℃,试求不可逆温差传热的有效能损失;设环境温度为27℃;8.容积为336.0m 的刚性容器中贮有350=t ℃的水蒸气,其压力表度数为kPa 100;现容器对环境散热使压力下降到压力表度数为kPa 50;试求:1.确定初始状态是什么状态2.求水蒸气终态温度;3.求过程放出的热量和放热过程的有效能损失;设环境温度为20℃,大气压力为MPa 1.0;答案1过热蒸汽;2C t8.1452=此结果为利用教材热工基础与应用后附录A-7所得;利用较详细水蒸气热表或s h -图答案应为C 1913kJ I kJ Q 8.35,6.82=-=同上,kJ I kJ Q 2.27,1.59=-=9.气轮机的乏汽在真空度为kPa 96干度为88.0=x 的湿空气状态下进入冷凝器,被定压冷却凝结为饱和水;试计算乏汽体积是饱和水体积的多少倍,以及kg 1乏汽2在冷凝器中放出的热量;设大气压力为MPa 1.0; 答案kg kJ q V V 2140,1005.3411=⨯='10.一刚性绝热容器内刚性各班将容器分为容积相同的B A ,两部分;设A 的容积为316.0m ,内盛有压力为MPa 1.0、温度为300℃的水蒸气;B 为真空;抽掉隔板后蒸汽蒸汽自由膨胀达到新的平衡态;试求终态水蒸气的压力、温度和自由膨胀引起的不可逆有效能损失;设环境温度为20℃,并假设该蒸汽的自由膨胀满足常数=pV ;解1由==1122V p V p 常数 得()MPa V V p p 5.0210.12112=⨯== (2) 由C t MPa p 300,0.111==,查得 由kg m v MPa p 3225161.0,5.0==,查得11.利用空气冷却蒸汽轮机乏汽的装置称为干式冷却器;瑞哦流经干式冷却器的空气入口温度为环境温度201=t ℃,出口温度为352=t ℃;进入冷凝器的压力为kPa 0.7,干度为8.0,出口为相同压力的饱和水;设乏汽流量为h t /220,空气进出口压力不变,比热容为定值;试求:1.流经干式冷却器的焓增量和熵增;2.空气流经干式冷却器的熵变以及不可逆传热引起的熵产; 解1由8.0,0.7==x kPa p 查算得对空气()()K kg kJ c K kg kJ R p g .004.1,.287.0==根据热力学第一定律有2()()()()K kW S kW t t c q a p a m a 18.3910177.12035004.110818.75312,=∆⨯=-⨯⨯⨯=-=∆H 3()()K kW S K kW S g V 63.1417.377=∆-=∆39.500,0.911==t MPa p ℃的水蒸汽进入气轮机中作绝热膨胀,终压为kPa p 502=;汽轮机相对内效率式中s h 2——为定熵膨胀到2p 时的焓;试求1.每kg 蒸汽所做的功;2.由于不可逆引起熵产,并表示在s T-图上; 答案由C t MPa p 500,0.911==查得()K kg kJ s kg kJ h .656.6,338511==由()kPa p K kg kJ s s 0.5,.656.6212===查得kg kJ h s 20302=由sT h h h h 2121--=η 得()kg kJ h 22202=()kg kJ w sh 1165=(3) 由kg kJ h kPa p 2220,522==查得过程如图所示;第七章湿空气1.设大气压力为MPa 1.0,温度为25℃,相对湿度为%55=ϕ,试用分析法求湿空气的露查d h -图校核点温度、含湿量及比焓,并之;答案解析法()()a kg kJ h a kg kg d C t d 15.53,011.0,8.14===查d h -图:2.空气的参数为%30,20,1.01===ϕC t MPa p b ,在加热器中加热到85℃后送入烘箱取烘干物体/从烘箱出来时空气温度为353=t ℃,试求从烘干物体中吸收kg 1水分所消耗的赶空气质量和热量;解由%,30,2011==ϕC t 查d h -图得由C t d d 85,212==得3.设大气压力为MPa 1.0,温度为30℃,相对湿度为8.0;如果利用空气调节设备使温度降低到10℃去湿,然后再加热到20℃,试求所的空气的相对湿度;答案%53=ϕ4.一房间内空气为MPa 1.0,温度为5℃,相对湿度为%80;由于暖气加热使房间温度升至18℃;试求放暖气后房内空气的相对湿度;答案%32=ϕ5.在容积为3100m 的封闭室内,空气的压力为MPa 1.0,温度为25℃,露点温度为18℃,试求室内空气的含湿量,和相对湿度;若此时室内放置若干盛水的敞口容器,容器的加热装置使水能保持25℃定温蒸发至空气达到室温下饱和空气状态;试求达到饱和空气状态的空气含湿量和水的蒸发量;解1由C t 25=查得由C t d 18=查得MPa p V 002064.0=所以%65=ϕ2%1002=ϕ6.一股空气流压力为MPa 1.0,温度为20℃,相对湿度为%30,流量为每分钟315m ;另一股空气流压力也为MPa 1.0,温度为35℃,相对湿度为%80,流量为每分钟320m ;混合后压力仍为MPa 1.0,试求混合后空气的温度、相对湿度和含湿量;解:水蒸气的()[]K kg kJ R v g .462.0,=由%30,2011==ϕC t 查得由%80,3522==ϕC t 查得由热力学第一定律由()()a kg kg d a kg kJ h 0181.0,3.7333==查得第八章气体和蒸汽的流动1.燃气经过燃气轮机中渐缩喷管绝热膨胀,流量为s kg q m /6.0=,燃气参数6001=t ℃,压力MPa p 6.01=,燃气在喷管出口的压力为MPa p 4.02=,喷管进口流速及摩擦损失不计,试求燃气在喷管出口处的流速和出口截面积,设燃气的热力性质与空气相同,取定值比热容;答案:s m A s m c /65.7,/43822==2.空气流经一出口截面积为3210cm A =的渐缩喷管,喷管进口的空气参数、为s m c C t MPa p /150,80,0.2111=== ,背压为MPa p b 8.0=,试求喷管出口处的流速和流经喷管的空气流量;若喷管的速度系数为96.0,喷管的出口流速和流量又为多少解:1.528.0356.0246.28.0)(246.2)3332.344(2)()(2.344004.1210150333204.04.111010322110=<===⨯===⨯⨯+=+=--er k k p v p MPa T T p p K c c T T 所以)(186.1246.2528.002MPa p v p p er er =⨯=⋅==2.3.水蒸气经汽轮机中的喷管绝热膨胀,进入喷管的水蒸气参数525,0.911==t MPa p ℃,喷管背压力为MPa p b 0.4=,若流经喷管的流量为s kg q m /6=,试进行喷管设计计算; 解:由546.044.00.90.41=<==er b v p p 知喷管形状应选缩放型的;由,525,0.911C t MPa p ==s h -图得由,,0.4,),(914.4546.00.912211s s MPa p p s s MPa v p p b cr cr cr =====⨯==和查得4.空气以s m /200的速度在管内流动,用水银温度计测得空气的温度为70℃,假设气流在温度计壁面得到完全滞止,试求空气的实际温度;答案1.50=f t ℃5.压力kPa p 1001=、温度为271=t ℃的空气,流经扩压管时压力提高到kPa p 1802=,问空气进入扩压管是至少有多大流速这时进口马赫数是多少答案956.0,/33211==M s m c6.某单级活塞式压气机每小时吸入温度171=t ℃、压力MPa p 1.01=的空气3120m ,输出空气的压力为MPa p 64.02=;试按下列三种情况计算压气机所许的理想功率:1.定温压缩;2.绝热压缩;3.多变压缩2.1=n ;答案1.kW P T c 19.6,=;2.kW P s c 2.8,=;3.kW P n c 3.7,=7.一台两级压气机,几如压气机的空气温度是171=t ℃,压力为MPa p 1.01=,压气机将空气压缩至MPa p 5.23=,压气机的生产量为h m /503标态下,两级压气机中的压缩过程均按多变指数25.1=n 进行;现以压气机耗功最小为条件,试求:1.空气在低压气缸中被压缩后的饿压力为2p ;2.空气在气缸中压缩后的温度;3.压气机耗功量;4.空气在级间冷却器中放出的热量; 解1.)(5.051.051.05.21213MPa p p p p opt opt =⨯=====ππ 2.KT T T T K p p T T n n 400,)(4005290231225.125.011212==='=⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=- 3.)(9.56)15(125.1290287.018.025.12)1(12)/(180.0)/(6.64627310287.010*********.025.125.01136000kW n T R nq P s kg h kg T R q p q opt n n g m c g v m =-⨯-⨯⨯⨯⨯=--===⨯⨯⨯⨯==-π4.()()()()kW T T c q T T c q p m p m 9.19400290004.118.02122-=-⨯⨯=-=-'=Φ8.某轴式压气机,每秒生产kg 20压力为MPa 5.0的压缩空气;若进入压气机的空气温度为201=t ℃,压力为MPa p 1.01,压气机的绝热效率92.0,=s c η,求出口处压缩空气的温度及该压气机的耗功率; 解)(1.4641.05.02934.114.111212K p p T T k k =⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=--由12121212,T T T T h h h h s c -'-=-'-=η得 9.一离心式压气机每分钟吸入压力为2010011==t kPa p 、℃的空气3200m ;空气离开压气机的温度为502=t ℃,出口截面上的流速为s m /50,空气的比热容()K kg kJ c p ./004.1=,假定与外界无热量交换;试求压气机的耗功率;答案kW P 4.124=10.定容加热汽油机循环在每千克空气加入热量kJ 1000,压缩比5/21==v v ε,压缩过程的初参数为15,100kPa ℃;试求:1.循环的最高压力和最高温度;2.循环的热效率;答案1.K T 1943max =,MPa p 37.3max =;2.%6.52,=s c η 11.一混合加热理想内燃机循环,工质视为空气,已知3.1/,8.1/,12/,50,1.034232111========v v p p v v C t MPa p ρλε ,比热容为定值;试求在此循环中单位质量工质的吸热量、净功量和循环热效率;解循环s T -图如右图所示;1点:2点:3点:4点:5点:12.在相同的初态及循环最高压力与最高温度相同的条件下,试在s T -图上利用平均温度的概念比较定容加热、定压加热及混合加热的内燃机理想循环的热效率;答案s T -图如图所示若定容加热理想循环热效率为V t ,η,定压加热理想循环热效率为p t ,η,混合加热理想循环热效率为t η,则有p t t V t ,,ηηη<<13.在燃气轮机的定压循环中,工质视为空气,进入压气机的温度271=t ℃,压力MPa p 1.01=,循环增压比4/12==p p π;在燃烧事中加入热量,经绝热膨胀至MPa p 1.04=;设比热为定值;1.画出循环的s T -图;2.求循环的最高温度;3.求循环的净功量和热效率;4.若燃气轮机的相对内效率为91.0,循环的热效率为多少答案1.s T -图如图所示;2.K T T 11763max ==;3.%7.32,/8.2390==t kg kJ ηω;4.%28=t η14.对于燃气轮机定压加热理想循环,若压气机进出口空气参数为MPa p 1.01=,271=t ℃,燃气轮机进出口处燃气温度10003=t ℃,试向增压比π最高为多少时,循环净功为0 答案157max =π15.某锅炉每小时生产t 4水蒸气;蒸汽出口的表压为MPa p g 122=,温度3502=t ℃;设给水温度401=t ℃,锅炉效率8.0=B η,煤的发热量热值kg kJ q p /1097.24⨯=,试求每小时锅炉的耗煤量;答案耗煤量h kg q c m /448,=16、填空题:1用水银温度计测量高速流动的气流温度,设温度计上读数为t ,气流温度为f t ,则二者的大小关系为____________;2在喷管的气体流动中,气体压力不断__________,流速____,马赫数 ______; 3有一减缩喷管,空气进口压力为MPa p 11=,背压MPa p b 3.0=,册出口压力=2p ;4现设计一喷管,若进口过热蒸汽压为MPa p 91=,背压为MPa p b 2=,此喷管的形状应选择; 17、压力为MPa 1.0、温度为C 015的空气,分别以s m /100,s m /200,和s m /400的流速流动,当空气滞止时,问空气的滞止温度和滞止压力各为多少18、某减缩喷管进口氮气压力为MPa p 6.61=,温度C t 0960=,背压为MPa p b 0.4=试求出口截面流速;19.某减缩喷管出口截面积为225mm ,进口空气参数C t Pa p 011300,5.0==,初速s m c /1781=,问背压为多大时达到最大质量流量该值是多少20.压力为MPa 1.0,温度C 030的空气经扩压管后压力升高至MPa 16.0,问空气进入扩压管的初速是多少21.压力MPa p 0.91=、温度C t 01550=的水蒸气,经节流阀后压力降为MPa P 6.82=,然后进入喷管作可逆膨胀至压力为MPa p 63=;设环境温度为K T 3000=,流量s kg q m /32=问:1该喷管为何形状;2喷管出口流速及截面积为多少;3因节流引起的熵产及有效能损失为多少第九章蒸汽动力循环1.蒸汽动力循环的主要设备是什么各起什么作用2.提高蒸汽动力循环热效率的主要措施与方法有那些3.在蒸汽压缩制冷循环中,如果用膨胀代替节流阀,有何优缺点4.试画出蒸汽再循环的s T -图;5.某朗肯循环,水蒸气初参数为C t MPa p 011500,4==,背压为MPa p 004.02=;试求循环吸热、放热量、汽轮机做功和循环热效率;6.某蒸汽动力循环,水蒸气的初参数为C t MPa p 011530,5.4==,背压为MPa p 005.02=,汽轮机相对内效率88.0=Tη,试求循环吸热量、放热量、汽轮机做功量和循环热效率;7.某蒸汽压缩制冷循环,制冷剂为氟里昂134a,蒸发器的出口温度为C 045.26-,冷凝器的出口温度C 030;试求:1循环制冷量和压气机耗功量; 2制冷系数; 3循环热效率;8.某蒸汽动力循环装置为郎肯循环;蒸汽的初压为MPa p 0.41=,背压为MPa p 005.02=,若初温分别为300℃和500℃,试求蒸汽在不同初温下的循环热效率t η及蒸汽的终态干度2x ; 解:1.由MPa p 0.41=,3001=t ℃,查过热蒸汽表得 由MPa p 005.02=,查饱和水和饱和蒸汽表得 由12s s =得又kg kJ h h /22.13723='= 忽略泵功34h h =2.过程和上一问相同,最后结果是%39=t η,832.02=x9.某朗肯循环,水蒸气初温为5001=t ℃,背压为MPa p 005.02=,试求当初压分别为MPa 0.4和MPa 0.6时的循环热效率及排汽干度; 答案10.某蒸汽动力厂按再热循环工作,锅炉出口蒸汽参数为500,1011==t MPa p ℃,汽轮机排汽压力MPa p 004.02=;蒸汽在进入汽轮机膨胀至MPa 0.1时,被引出到锅炉再热器中再热至500℃,然后又回到汽轮机继续膨胀至排汽压力;设汽轮机和水泵中的过程都是理想的定熵过程,试求: 1.由于再热,使乏汽干度提高多少 2.由于再热,循环的热效率提高了多少解:1.由500,1011==t MPa p 查得由)./(5954.6,0.11K kg kJ s s MPa p a a ===查得 由500,0.1==b b t MPa p ℃查得由)(7597.7,004.022K kg kJ s s MPa p b •===且kg kJ h 3.1212=' 由)(5954.6,004.012K kg kJ s s MPa p a •===查得忽略泵功kg kJ h h h 3.121234='== 2忽略泵功()()210h h h h w w b a T -+-===()())(17060.23378.347628078.3372kg kJ =-+- =()())(3.392128078.34763.1218.3372kg kJ =-+- 无再热时第十章制冷循环1.某蒸气压缩制冷装置如图5-26所示;制冷剂为氨,蒸发器出口氨的温度为C t ︒-=151,在冷凝器中冷凝后的氨为饱和液,温度C t ︒=251;试求: 蒸发器中氨的压力和冷凝器中氨的压力; 循环的制冷量L q ,循环净功0w 和制冷系数ε;若该装置的制冷能力为h kJ L 41042⨯=Φ,氨的流量为多大解1T-s 图参阅图5-26b 由Ct ︒-=151,查氨的hp -lg 图得。
习题及部分解答第一篇工程热力学第一章基本概念1.指出下列各物理量中哪些是状态量,哪些是过程量:答:压力,温度,位能,热能,热量,功量,密度。
2.指出下列物理量中哪些是强度量:答:体积,速度,比体积,位能,热能,热量,功量,密度。
3.用水银差压计测量容器中气体的压力,为防止有毒的水银蒸汽产生,在水银柱上加一段水。
若水柱高200mm,水银柱高800mm,如图2-26所示。
已知大气压力为 735mm Hg, 试求容器中气体的绝对压力为多少kPa ?解:根据压力单位换算4.锅炉烟道中的烟气常用上部幵口的斜管测量,如图2-27所示。
若已知斜管倾角〉=30 :,压力计中使用匸=0.8g/cm3的煤油,斜管液体长度L= 200mm,当地大气压力P b =0.1MPa,求烟气的绝对压力(用 MPa表示)解:5.一容器被刚性壁分成两部分,并在各部装有测压表计,如图2-28所示,其中C为压力表,读数为110kPa,B为真空表,读数为45kPa。
若当地大气压P b =97kPa,求压力表A的读数(用kPa表示)p gA =155kPa6•试述按下列三种方式去系统时,系统与外界见换的能量形式是什么。
(1).取水为系统;(2).取电阻丝、容器和水为系统;(3).取图中虚线内空间为系统。
答案略。
7.某电厂汽轮机进出处的蒸汽用压力表测量,起读数为 13.4MPa ;冷凝器内的蒸汽压力用真空表测量,其读数为706mmHg。
若大气压力为0.098MPa,试求汽轮机进出处和冷凝器内的蒸汽的绝对压力(用 MPa表示)口=0.0247MPa; p2 = 0.0039MPa8.测得容器的真空度P v =550mmHg,大气压力p^ 0.098MPa,求容器内的绝对压力。
若大气压变为P b =0.102MPa ,求此时真空表上的读数为多少mmMPa ?p =0.0247MPa, p v =579.8MPa9.如果气压计压力为8氷Pa,试完成以下计算:(1).绝对压力为0.1MPa1时的表压力;(2).真空计上的读数为70kPa时气体的绝对压力;(3).绝对压力为50kPa时的相应真空度(kPa);(4).表压力为0.25MPa时的绝对压力(kPa )。
热工测试作业第一章1-1、测量方法有哪几类,直接测量与间接测量的主要区别是什么?(P1-2) 答:测量的方法有:1、直接测量;2、间接测量;3、组合测量。
直接测量与间接测量的主要区别是直接测量中被测量的数值可以直接从测量仪器上读得,而间接测量种被测量的数值不能直接从测量仪器上读得,需要通过直接测得与被测量有一定函数关系的量,然后经过运算得到被测量的数值。
1-2、简述测量仪器的组成与各组成部分的作用。
(P3-4)答:测量仪器由感受器、中间器和效用件三个部分组成。
1、感受器或传感器:直接与被测对象发生联系(但不一定直接接触),感知被测参数的变化,同时对外界发出相应的信号;2、中间器或传递件:最简单的中间件是单纯起“传递”作用的元件,它将传感器的输出信号原封不动地传递给效用件;3、效用件或显示元件:把被测量信号显示出来,按显示原理与方法的不同,又可分模拟显示和数字显示两种。
1-3、测量仪器的主要性能指标及各项指标的含义是什么?(P5-6)答:测量仪器的主要性能指标有:精确度、恒定度、灵敏度、灵敏度阻滞、指示滞后时间等。
1、精确度:表示测量结果与真值一致的程度,它是系统误差与随机误差的综合反映;2、恒定度:仪器多次重复测试时,其指示值的稳定程度,通常以读数的变差来表示;3、灵敏度:以仪器指针的线位移或角位移与引起这些位移的被测量的变化值之间的比例来表示。
4、灵敏度阻滞:又称感量,是以引起仪器指针从静止到作极微小移动的被测量的变化值。
5、指示滞后时间:从被测参数发生变化到仪器指示出该变化值所需的时间。
1-4、说明计算机测控系统基本组成部分及其功能。
(P6-7)答:计算机测控系统基本组成部分有:传感器、信号调理器、多路转换开关、模/数(A/D)和数/模(D/A)转换及微机。
1、信号调理器:完成由传感器输出信号的放大、整形、滤波等,以保证传感器输出信号成为A/D转换器能接受的信号;2、实现多路信号测量,并由它完成轮流切换被测量与模/数转换器的连接;3、采样保持器:保证采样信号在A/D转换过程中不发生变化以提高测量精度;4、A/D转换器:将输入的模拟信号换成计算机能接受的数字信号;5、D/A转换器:将输入的数字信号换成计算机能接受的模拟信号。
热工测试作业第一章11、测量方法有哪几类,直接测量与间接测量得主要区别就是什么?(P12) 答:测量得方法有:1、直接测量;2、间接测量;3、组合测量。
直接测量与间接测量得主要区别就是直接测量中被测量得数值可以直接从测量仪器上读得,而间接测量种被测量得数值不能直接从测量仪器上读得,需要通过直接测得与被测量有一定函数关系得量,然后经过运算得到被测量得数值。
12、简述测量仪器得组成与各组成部分得作用。
(P34)答:测量仪器由感受器、中间器与效用件三个部分组成。
1、感受器或传感器:直接与被测对象发生联系(但不一定直接接触),感知被测参数得变化,同时对外界发出相应得信号;2、中间器或传递件:最简单得中间件就是单纯起“传递”作用得元件,它将传感器得输出信号原封不动地传递给效用件;3、效用件或显示元件:把被测量信号显示出来,按显示原理与方法得不同,又可分模拟显示与数字显示两种。
13、测量仪器得主要性能指标及各项指标得含义就是什么?(P56)答:测量仪器得主要性能指标有:精确度、恒定度、灵敏度、灵敏度阻滞、指示滞后时间等。
1、精确度:表示测量结果与真值一致得程度,它就是系统误差与随机误差得综合反映;2、恒定度:仪器多次重复测试时,其指示值得稳定程度,通常以读数得变差来表示;3、灵敏度:以仪器指针得线位移或角位移与引起这些位移得被测量得变化值之间得比例来表示。
4、灵敏度阻滞:又称感量,就是以引起仪器指针从静止到作极微小移动得被测量得变化值。
5、指示滞后时间:从被测参数发生变化到仪器指示出该变化值所需得时间。
14、说明计算机测控系统基本组成部分及其功能。
(P67)答:计算机测控系统基本组成部分有:传感器、信号调理器、多路转换开关、模/数(A/D)与数/模(D/A)转换及微机。
1、信号调理器:完成由传感器输出信号得放大、整形、滤波等,以保证传感器输出信号成为A/D转换器能接受得信号;2、实现多路信号测量,并由它完成轮流切换被测量与模/数转换器得连接;3、采样保持器:保证采样信号在A/D转换过程中不发生变化以提高测量精度;4、A/D转换器:将输入得模拟信号换成计算机能接受得数字信号;5、D/A转换器:将输入得数字信号换成计算机能接受得模拟信号。
热工自动检测技术习题(附答案)一、单选题(共40题,每题1分,共40分)1、在测量误差的分类当中,误差大小和符号固定或按一定规律变化的是( )。
A、基本误差B、粗大误差C、随机误差D、系统误差正确答案:D2、配热电阻的动圈仪表现场安装时,用三线制接法的主要优点是( )。
A、减少环境温度变化引起线路电阻变化对测量结果的影响B、提高测量精度C、抵消线路电阻的影响D、减少接触电阻正确答案:A3、测量就是被测量与()比较,而得到测量值的测量方法。
A、标准量B、同性质的标准量C、已知量D、预先选定的单位正确答案:B4、一个工程大气压等于()MPa。
A、1B、10C、0.1D、0.1013正确答案:C5、氧化锆管空气侧铂电极带(),烟气侧铂电极带()。
A、负电,正电B、正电,正电C、负电,负电D、正电,负电正确答案:D6、XCZ-102型动圈式温度指示仪表与热电阻配套使用,可测量-200℃~500℃的温度。
该仪表测量范围是由( )决定的。
A、线路电阻B、桥臂电阻C、热电阻D、以上答案都不对正确答案:B7、对于采用相同的热电偶串联组测量同一温度,是以其热电偶的( )倍来计算对应的被测温度的。
A、1/(n+1)B、nC、1/nD、1正确答案:C8、智能仪表是指以( )为核心的仪表。
A、计算机B、微机C、单板机D、单片机正确答案:D9、热工测量技术包括()A、自动检测B、热工参数测量方法C、测量仪表D、热工参数测量方法及实现仪表正确答案:D10、各种补偿导线的正极绝缘层均为( )。
A、白色B、黑色C、棕色D、红色正确答案:D11、机械量指的是以()量为基础的量。
A、液压B、力的大小C、速度D、位移正确答案:D12、5G4051是一个八选一模拟开关,控制信号是()。
A、000-111B、0-8C、三位二进制数D、二进制数rj正确答案:C13、热电偶的测温原理是基于热电效应,热电势大小和温度之间具有一定的函数关系,下列关系式中( )的写法是错误的。
热工检测技术练习题库及答案一、单选题(共50题,每题1分,共50分)1、测量仪表接入热电偶回路测量热电动势的理论依据是( )。
A、中间导体定律B、参考电极定律C、均质导体定律D、中间温度定律正确答案:A2、热工设备或参数通常用字母代号表示,例如T代表温度,P代表压力,那么F代表()。
A、位移B、振动C、流量D、水位正确答案:C3、一只温度计量程为0—1000℃,量程内指针最大转角为270°,此表灵敏度为()。
A、0.27°/℃B、270°/℃C、0.27℃D、0.27正确答案:A4、以下几种热电阻中,非标准化热电阻是()。
A、以上都不是B、铂热电阻C、锗热电阻D、铜热电阻正确答案:C5、有一精度等级为0.5的测温仪表,测量范围为400~600℃,该表的允许基本误差为( )。
A、±3℃B、3℃C、±1℃D、±2℃正确答案:C6、量程为0-10mV的电子自动电位差计测量桥路,量程电阻阻值为()欧姆。
A、4B、2.74C、2.66D、1.92正确答案:B7、有一镍铬-镍硅热电偶,已知测得的该热电偶热电势分别为E(500,20),E(500,300),E(300,20)则可得它们之间的关系是()。
A、E(500,20)=E(300,20)-E(500,300)B、E(500,20)=E(500,300)-E(300,20)C、E(500,20)=E(500,300)+E(300,20)D、不确定正确答案:C8、铂热电阻的测温范围是( )℃。
A、-200~300B、100~150C、-200~850D、-200~800正确答案:C9、由于工作人员粗心大意所造成的测量误差是( )。
A、系统误差B、粗大误差C、随机误差D、绝对误差正确答案:B10、1151压力变送器正常工作时,电源电压不小于()V,不大于()V。
A、12,45B、没有要求C、24,45D、12,24正确答案:A11、电接点水位计的突出优点是指示值不受()。
热工测试课后练习答案集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#热工测试作业第一章1-1、测量方法有哪几类,直接测量与间接测量的主要区别是什么(P1-2)答:测量的方法有:1、直接测量;2、间接测量;3、组合测量。
直接测量与间接测量的主要区别是直接测量中被测量的数值可以直接从测量仪器上读得,而间接测量种被测量的数值不能直接从测量仪器上读得,需要通过直接测得与被测量有一定函数关系的量,然后经过运算得到被测量的数值。
1-2、简述测量仪器的组成与各组成部分的作用。
(P3-4)答:测量仪器由感受器、中间器和效用件三个部分组成。
1、感受器或传感器:直接与被测对象发生联系(但不一定直接接触),感知被测参数的变化,同时对外界发出相应的信号;2、中间器或传递件:最简单的中间件是单纯起“传递”作用的元件,它将传感器的输出信号原封不动地传递给效用件;3、效用件或显示元件:把被测量信号显示出来,按显示原理与方法的不同,又可分模拟显示和数字显示两种。
1-3、测量仪器的主要性能指标及各项指标的含义是什么(P5-6)答:测量仪器的主要性能指标有:精确度、恒定度、灵敏度、灵敏度阻滞、指示滞后时间等。
1、精确度:表示测量结果与真值一致的程度,它是系统误差与随机误差的综合反映;2、恒定度:仪器多次重复测试时,其指示值的稳定程度,通常以读数的变差来表示;3、灵敏度:以仪器指针的线位移或角位移与引起这些位移的被测量的变化值之间的比例来表示。
4、灵敏度阻滞:又称感量,是以引起仪器指针从静止到作极微小移动的被测量的变化值。
5、指示滞后时间:从被测参数发生变化到仪器指示出该变化值所需的时间。
1-4、说明计算机测控系统基本组成部分及其功能。
(P6-7)答:计算机测控系统基本组成部分有:传感器、信号调理器、多路转换开关、模/数(A/D)和数/模(D/A)转换及微机。
1、信号调理器:完成由传感器输出信号的放大、整形、滤波等,以保证传感器输出信号成为A/D转换器能接受的信号;2、实现多路信号测量,并由它完成轮流切换被测量与模/数转换器的连接;3、采样保持器:保证采样信号在A/D转换过程中不发生变化以提高测量精度;4、A/D转换器:将输入的模拟信号换成计算机能接受的数字信号;5、D/A转换器:将输入的数字信号换成计算机能接受的模拟信号。
热工测试作业第一章1-1、测量方法有哪几类,直接测量与间接测量的主要区别是什么?(P1-2)答:测量的方法有:1、直接测量;2、间接测量;3、组合测量。
直接测量与间接测量的主要区别是直接测量中被测量的数值可以直接从测量仪器上读得,而间接测量种被测量的数值不能直接从测量仪器上读得,需要通过直接测得与被测量有一定函数关系的量,然后经过运算得到被测量的数值。
1-2、简述测量仪器的组成与各组成部分的作用。
(P3-4)答:测量仪器由感受器、中间器和效用件三个部分组成。
1、感受器或传感器:直接与被测对象发生联系(但不一定直接接触),感知被测参数的变化,同时对外界发出相应的信号;2、中间器或传递件:最简单的中间件是单纯起“传递”作用的元件,它将传感器的输出信号原封不动地传递给效用件;3、效用件或显示元件:把被测量信号显示出来,按显示原理与方法的不同,又可分模拟显示和数字显示两种。
1-3、测量仪器的主要性能指标及各项指标的含义是什么?(P5-6)答:测量仪器的主要性能指标有:精确度、恒定度、灵敏度、灵敏度阻滞、指示滞后时间等。
1、精确度:表示测量结果与真值一致的程度,它是系统误差与随机误差的综合反映;2、恒定度:仪器多次重复测试时,其指示值的稳定程度,通常以读数的变差来表示;3、灵敏度:以仪器指针的线位移或角位移与引起这些位移的被测量的变化值之间的比例来表示。
4、灵敏度阻滞:又称感量,是以引起仪器指针从静止到作极微小移动的被测量的变化值。
5、指示滞后时间:从被测参数发生变化到仪器指示出该变化值所需的时间。
1-4、说明计算机测控系统基本组成部分及其功能。
(P6-7)答:计算机测控系统基本组成部分有:传感器、信号调理器、多路转换开关、模/数(A/D)和数/模(D/A)转换及微机。
1、信号调理器:完成由传感器输出信号的放大、整形、滤波等,以保证传感器输出信号成为A/D转换器能接受的信号;2、实现多路信号测量,并由它完成轮流切换被测量与模/数转换器的连接;3、采样保持器:保证采样信号在A/D转换过程中不发生变化以提高测量精度;4、A/D转换器:将输入的模拟信号换成计算机能接受的数字信号;5、D/A转换器:将输入的数字信号换成计算机能接受的模拟信号。
1-5、试述现代测试技术及仪器的发展方向。
(P6、P9)答:计算机、微电子等技术迅速发展,推动了测试技术的进步,相继出现了智能测试仪、总线仪器、PC仪器、虚拟仪器、网络化仪器等微机化仪器及自动化测试系统。
随着计算机网络技术、多媒体技术、分布式技术等手段的迅速发展,测试技术与计算机相结合已成为当前测试技术的主流,测试技术的虚拟化和网络化的时代已经不远了。
第二章2-1、试述测量仪器的动态特性的含意和主要研究内容,它在瞬变参数测量中的重要意义。
(P11、P16)答:测量仪器或测量系统的动态特性的分析就是研究动态测量时所产生的动态误差,它主要用以描述在动态测量过程中输入量与输出量之间的关系,或是反映系统对于随机时间变化的输入量响应特性。
从而能够选择合适的测量系统并于所测参数相匹配,使测量的动态误差限制在试验要求的允许范围内,这便是动态测量技术中的重要研究课题。
在瞬变参数动态测量中,要求通过测量系统所获得的输出信号能准确地重现输入信号的全部信息,而测量系统的动态响应正是用来评价系统正确传递和显示输入信号的重要指标。
2-2、测量系统的输出量与输入量之间的关系可采用传递函数表示,试说明串联环节、并联环节及反馈环节的传递函数的表示方法。
(P13-14)答:串联环节:并联环节:正反馈环节:负反馈环节:2-3、试述常用的一、二阶测量仪器的传递函数及它的典型实例。
(P15-16)答: 常用的一阶测量系统的传递函数: 以热电偶突然放入温度为的介质为例,每一瞬间介质传递给热电偶节点的热量dQ 为 式中,T 为热电偶瞬间温度;h 为热接点表面传热系数;A 为热接点表面积。
在不考虑导热及热辐射损失的情况下,介质传给热接点的热量即为热电偶的储热量。
若热电偶吸收热量dQ 后,温度上升dT ,于是式中, 为热电偶热接点的比定压热容;m 为热接点的质量。
根据热平衡可得经简化后可得 式中,称为测量系统的时间常数。
上式是热电偶(测温传感器)数学模型的一阶线性微分方程,这类传感器称为一阶测量系统,该系统的传递函数为常用的二阶测量系统的传递函数: 以测振仪为例,描述质量m 的运动微分方程为 式中,c 为阻尼;k 为弹性系数;f (t )为干扰力。
上式是一个单质量强迫阻尼振动微分方程。
将其与 比较可得,f (t )相当于x 。
用k 除以两端可得将上式与 相比,其传递函数有相同形式。
这时,1/k 为系统的柔性系数, 为系统的固有频率,为系统的阻尼比。
因而,测振仪属二阶测量系统。
2-4、试述测量系统的动态响应的含意、研究方法及评价指标。
答:含义:在瞬态参数动态测量中,要求通过系统所获得的输出信号能准确地重现输入信号的全部信息,而测量系统的动态响应正是用来评价系统正确传递和显示输入信号的重要指标。
研究方法:对测量系统施加某些已知的典型输入信号,包括阶跃信号、正弦信号、脉冲信号、斜升信号,通常是采用阶跃信号和正弦信号作为输入量来研究系统对典型信号的响应,以了解测量系统的动态特性,依此评价测量系统。
评价指标:稳定时间t s 、最大过冲量A d 。
2-5、试述常用的一、二阶测量仪器的频率响应及内容。
答:一阶测量系统的频率响应函数为,11)(τωωj j H +=一阶测量系统的副频特性和相频特性在时间常数τ确定后也随之确定,且τ越小,频率响应特性越好。
二阶测量系统的频率响应函数为2-6、试说明二阶测量系统通常取阻尼比范围的原因。
11)()()(+==s s X s Y s H τ0T mdT c dQ p =p c mdT c dt T T hA p =-)(0τ11)()()(0+==s s T s T s H τx b y a dt dy a dt y d a 001222=++1,,,0012====b k a c a m a m k n /=ωkm c 2/=ξ8.0~6.0=ξ答:对于二阶系统应使,这样能减少动态误差,系统能以较短的时间进入偏离稳态不到2%~5%的范围内,是系统的动态响应好,当系统的阻尼比ξ在0.8左右时幅频特性近似常数的频率范围最宽,而相频特性曲线也最接近直线。
因而去 可获得较小的误差和较宽的工作频率范围,相位失真也很小,使系统具有较好的稳定性。
而且,此时提高系统的固有频率会使响应速率变得更快。
2-7、某一力传感器拟定为二阶系统,其固有频率为800Hz ,阻尼比为0.14。
问使用改传感器作频率为400Hz 正弦变化的外力测试时,其振幅和相位角各位多少?解:2-8、用一阶系统对100Hz 的正弦信号进行测量时,如果要求振幅误差在10%以内,时间常数应为多少?如果用该系统对50Hz 的正弦信号进行测试时,幅值和相位误差各为多少?解:(1)%10)2100(111)(111)(1)(22≤⨯+-=+-=-=∆πτωτωωA A 则 s 41071.7-⨯≤τ(2)%81.2)1071.7250(111)(111)(1)(242≤⨯⨯⨯+-=+-=-=∆-πωτωωA A2-9、用传递函数为1/(0.0025s+1)的一阶装置进行周期信号测量,若将幅值误差限制在5%以下,试求所能测量的最高频率成分,此时相位差是多少?解:s 0025.0=τ,%5)0025.0(111)(111)(1)(22≤+-=+-=-=∆ωωτωωA A则)/(5.131s rad <ω或Hz f 9.202/=<πω相位差:︒-=⨯-=-=2.18)0025.05.131()(arctg arctg ωτωϕ2-10、某一阶测量装置的传递函数为1/(0.04s+1),若用它测量频率0.5Hz,1Hz,2Hz 的正弦信号,试求其幅值误差。
解:s 04.0=τ,22)2(111)(111)(1)(τπωτωωf A A +-=+-=-=∆(1)当f=0.5Hz 时,(2)当f=1Hz 时,(3)当f=2Hz 时,2-11、对某二阶系统进行动态标定时,测量最大过冲量以及在响应曲线上由n 个周期取平均值的衰减周期 。
试求该系统的阻尼比及系统固有频率。
解:第三章8.0~6.0=ξ8.0~6.0=ξ5.1=d A s T d 2=3-1、测量误差有哪几类?各类误差的主要特点是什么?答:(1)系统误差,特征:有其对应的规律性,它不能依靠增加测量次数来加以消除,一般可通过试验分析方法掌握其变化规律,并按照相应规律采取补偿或修正的方法加以消减。
(2)随机误差,特征:个别出现的偶然性而多次重复测量总体呈现统计规律,服从高斯(GASS)分布,也称正态分布;(3)过失误差;特征:无规律可寻,可以避免3-2、试述系统误差产生的原因及消除方法。
答:按产生的原因可分为:(1)仪器误差:它是由于测量仪器本身不完善或老化所产生的误差。
(2)安装误差:它是由于测量仪器的安装和使用不正确而产生的误差。
(3)环境误差:它是由于测量仪器使用环境条件与仪器使用规定的条件不符而引起的误差。
(4)方法误差:它是由于测量方法或计算方法不当所形成的误差,或是由于测量和计算所依据的理论本身不完善等原因而导致的误差。
(5)操作误差:也称人为误差。
这是由于观察者先天缺陷或观察位置不对或操作错误而产生的误差。
消除系统误差的方法:(1)交换抵消法:将测量中某些条件互相交换,使产生系统误差的原因互相抵消。
(2)替代消除法:在一定测量条件下,用一个精度较高的已知量,在测量系统中取代被测量,而使测量仪器的指示值保持不变。
(3)预检法:是一种检验和发现测量仪器系统误差的常用方法。
可将测量仪器与较高精度的基准仪器对同一物理量进行多次重复测量。
3-3、随机误差正态分布曲线有何特点?(P30)答:1.单峰性。
2.对称性。
3.有限性。
4.抵偿性。
3-4、试述测量中可疑数据判别方法以及如何合理选用。
答:1.莱依特准则;2.格拉布斯准则;3.t检验准则;4.狄克逊准则。
判别法的选择:1.从理论上讲,当测量次数n趋近 (或n足够大)时,采用莱依特准则更为合适;若次数较少时,则采用格拉布斯准则,t检验准则或狄克逊准则。
要从测量列中迅速判别粗大误差时,可采用狄克逊准则。
2.在最多只有一个异常值时采用格拉布斯准则来判别坏值的效果最佳。
3.在可能存在多个异常值时,应采用两种以上的准则来交叉判别,否则效果不佳。
3-5、试述直接测量误差计算的一般步骤。
答:直接测量误差计算的一般步骤:1.计算li的平均值L;2.计算li的偏差vi=li-L;3.计算均方根误差?和极限误差Δ;4.计算算术平均值的均方根误差S和极限差λ;5.计算算术平均值的相对极限误差δ;6.得出被测量的值;7.检查vi中有大于Δ者,应将该次测量看做误差为差错予以剔除,然后按上述步骤重新计算。