6.倒置容器搞1.6m，内部充满200℃的热空气，外界为0℃的冷空气，试计算：⑴Ⅰ-Ⅰ，Ⅱ-Ⅱ，Ⅲ-Ⅲ截面处的几何压头与静压头各为多少？⑵三种情况下的能量总和为多少？⑶将三种情况图示并加以讨论。解：(1)求三截面的几何压头和静压头。
倒置容器内热空气(200℃)的密度为：ρh= 1.293×273/(273+ 200)= 0.75kg/m3
冷空气(0℃)的密度为ρa= 1.293kg/m n3。
先求三截面的几何压头。
取Ⅰ-Ⅰ截面为基准面，则h g1= 0
h g2= 9.81×0.4×(1.293- 0.75)= 2.13(Pa)
h g3= 9.81×1.6×(1.293- 0.75)= 8.52 (Pa)
再求三截面的静压头。
由于容器倒置，底部与大气相通，则h s3= 0，又由于容器内部的空气处于静止状态，则：
h k1= h k2= h k3= 0，h l= 0，故有：h s1+ h g1= h s2+ h g2= h s3+ h g3
简化后，得：h s1= h s2+ h g2= h g3
对于Ⅰ-Ⅰ：h s1= h s3+ h g3= 0+ 8.52=8.52(Pa)
对于Ⅱ-Ⅱ：h s2= h s1-h g2=8.52-2.13=6.39(Pa)
对于Ⅲ-Ⅲ：h s3= 0(Pa)。
(2)三种情况下三个截面的能量总和，即(h s+ h g)，经计算都是8.52Pa。三截面的能量分布，见下图。
从图可以看出：倒置容器中的三个截面，几何压头与静压头之间相互转换，但各截面的能量总和不变：Ⅰ-Ⅰ截面的静压头变成了Ⅱ-Ⅱ截面的几何压头和静压头以及Ⅲ-Ⅲ截面的几何压头。
7.炉子高3m，内部充满1000℃的热烟气，外界为20℃的冷空气，忽略气体运动速度的变化及能量损失，计算当0压面在窑底、窑中、及窑顶时，各截面的静压头和几何压头各为若干，并将此三种情况分别绘图表示。
解：将窑顶、窑中和窑底三个截面分别称之为Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ和Ⅲ-Ⅲ截面。
先计算窑内热烟气(标态密度取1.3kg/m3)和窑外冷空气的密度：
ρh= 1.3×273/(273+ 1000)= 0.28kg/m3
ρa= 1.293×273/(273+ 20)= 1.205kg/m3
由于忽略窑内气体的流速变化和能量损失，故两气体的柏努利方程简化为：
h s1+ h g1= h s2+ h g2= h s3+ h g3
取窑顶Ⅰ-Ⅰ为基准面，则各截面的几何压头分别为：h g1= 0(Pa)
h g2= 9.81×1.5×(1.205- 0.28)= 13.6(Pa)
h g3= 9.81×3×(1.205- 0.28)= 27.2(Pa)
(1)当零压面处于窑底时，有：h s3= 0(Pa)，又因h g3= 27.2(Pa)，据柏努利方程，有：
h s1= h s3+ h g3- h g1=0+27.2-0=27.2(Pa)
h s2= h s3+ h g3- h g2=0+27.2-13.6=13.6(Pa)
此时，各截面能量总和(h s+ h g)为27.2(Pa)。
(2)当零压面处于窑中时，有：h s2= 0(Pa)，又因h g2= 13.6(Pa)，据柏努利方程，有：
h s1= h s2+ h g2- h g1= 0+ 13.6- 0= 13.6(Pa)
h s3= h s2+ h g2- h g3= 0+ 13.6-27.2= -13.6(Pa)
h g3= 27.2(Pa)。
此时，各截面的能量总和为13.6(Pa)。
(3)当零压面处于窑顶时，有：h s1= 0(Pa)，又因h g1= 0(Pa)，据柏努利方程，有：
h s2= 0+0-13.6= -13.6(Pa)，h g2= 13.6(Pa)
h s3= h s1+ h g1- h g3= 0+0-27.2= -27.2(Pa) ；h g3= 27.2(Pa)。
此时，各截面的能量总和为0(Pa)。
上述三种情况下的能量分布，见下图。
9.热空气在6m高的竖直管道内运动，温度为200℃，外界空气温度为20℃，气体运动过程的摩擦阻力为12Pa，试计算：
⑴当管内气体由下向上运动时，在Ⅱ-Ⅱ截面测的静压头为85Pa，Ⅰ-Ⅰ截面的静压头为多少，并将两截面间的能量转换关系绘制成图。
⑵当管内气体由上向下运动时，在Ⅰ-Ⅰ截面测的静压头为120Pa，Ⅱ-Ⅱ截面的静压头为多少，并将两截面间的能量转换关系绘制成图。
解：管内热空气温度200℃，则其密度为：ρh= 1.293×273/(273+ 200)= 0.746kg/m3
管外空气温度20℃，则其密度为：ρa= 1.293×273/(273+ 20)= 1.205kg/m3
取Ⅰ-Ⅰ为基准面，则：h g1= 0，又：h g2= 9.81×6×(1.205- 0.746)= 27(Pa)
因两截面直径相同，故两截面动压头相等。
（1）当管内气体由下向上运动时，据两气体柏努利方程，有：
h s2+ h g2+ h k2= h s1+ h g1+ h k1+ h l2-1简化后，得：
h s1= (h s2+ h g2)- h l2-1= (85+ 27)- 12= 100(Pa)
此时，能量转换关系为：hg →hk →hl1-2
↘hs
(2)当管内气体由上向下运动时，有：h s1= h s2+ h g2+ h l1-2
故：h s2= h s1－h g2－h l1-2= 120-27-12= 81(Pa)
此时的能量转换关系为：h s→h k→hl1-2
↘ hg
10.图示的竖直渐缩管道流过热空气，标态流量qvn为4320?/h，温度为100℃，外界空气温度为20℃，气体由上向下流动，其能量损失为18Pa，测得Ⅰ-Ⅰ截面处静压为168Pa，计算Ⅱ-Ⅱ截面处流体静压头？解：温度为100℃的热空气由上而下流过竖直渐缩管道，由已知(标态流速和气体实际温度) 可计算出u1= 8.35m/s，u2= 13.05m/s。
100℃时热空气的密度为：ρh= 1.293×273/(273+ 100)= 0.946kg/m3
管外20℃空气的密度为1.205kg/m3。
取Ⅰ-Ⅰ截面为基准面，则h g1= 0，又：h g2= 9.81×10×(1.205- 0.946)= 25.4(Pa)
据两气体的柏努利方程：h s1+ h g1+ h k1= h s2+ h g2+ h k2+ hl1-2
代入数据，得：168+0+0.946×8.352/2= h s2+25.4+0.946×13.052/2+18
从而求得：h s2= 77(Pa)5%
[例4]如图所示的倒焰窑，高为3.2m，
窑内烟气温度1200℃，烟气标态密度1.3kg/mn3，
外界空气温度20℃，空气标态密度1.293kg/mn3。
当窑底静压头分别为0Pa、-17Pa和-30Pa时，若不
计烟气的流动阻力损失，求上述三种情况下窑顶以
下空间静压头和几何压头的分布情况。
解：(1)列出冷热两气体的
柏努利方程，：hs1 + hg1 = hs2 + hg2
取窑顶Ⅱ-Ⅱ为基准面，hg2 = 0，上式简化为：
hs1 + hg1 = hs2
代入具体公式进行计算hg1=Hg(ρa-ρf)
Ρa=ρa,o(To/T)=1.293(273/293)=1.20kg/m3
Ρf=ρf,o(To/T)=1.30(273/1473)=0.24kg/m3
hg1=3.2*9.81*(1.20-0.24)=30pa
当hs1=0 hs2=hg1=30pa 当hs1=-17 hs2=-17+30=13pa 当hs1=-30 hs2=-30+30=0pa
[例5]热气体沿竖直管道流动，如图所示，
密度ρh为0.75kg/m3，外界空气密度为1.2kg/m3，
Ⅰ-Ⅰ截面动压头12Pa，Ⅱ-Ⅱ截面动压头30Pa，沿
程压头损失15Pa，Ⅰ-Ⅰ截面相对静压头200Pa。
求气体由上而下运动和由下而上运动时Ⅱ-Ⅱ截面
的相对静压头各为多少？并说明能量转换关系。
解：(1)气体由上而下运动时：
取Ⅰ-Ⅰ截面为基准面，则hg1 = 0，Ⅱ-Ⅱ截面处的
几何压头为：hg2 = gz(ρa –ρh)，即：
hg2 = 10×9.81×(1.2- 0.75)= 44 (Pa)
根据柏努利方程：
hs1 + hg1 + hk1 = hs2 + hg2 + hk2 + hl1-2
代入数据：200 + 0 +12 = hs2 + 44 + 30+ 15
故：hs2 = 123(Pa)
能量转换关系为：hs→hk→hl
↘hg
(2)当气体由下而上运动时:
根据柏努利方程，有：
hs2 + hg2 + hk2 = hs1 + hg1 + hk1 + hl2-1
取Ⅰ-Ⅰ截面为基准面，hg1 = 0，
则hs2+hg2+hk2=hs1+(hk2-hk1)-hs2-1
200-hs2=44+18-15
hs2=153pa
能量转换关系为h k→hl
↘hg→hs
10.为了测定石棉板的导热系数，选定一厚度为20mm的石棉板做试件，试件两表面的温度分别为180℃和30℃，测得通过试件的热流量为10.6W，求石棉板的导热系数？
解：设为一维稳定导热。
已知Φ = 10.6(W)，δ = 20mm = 0.02m，石棉板面积为F = 0.2×0.2 =0.04m2，t1 = 180℃，t2 = 30℃。
据Φ = (t1 - t2)×F×(λ/δ)，得：石棉板的导热系数为：
λ = Φδ/[(t1 - t2)F]= 10.6×0.02/[(180 - 30)×0.04] = 0.035(W/m·℃)
11.窑墙由耐火粘土砖砌成，内表面温度1200℃，外表面温度40℃，窑墙厚度为0.48m，求通过该墙壁的热流密度，并计算在距内墙0.12m、0.24m、0.36m处的温度？
解：查附录4可知，该耐火粘土砖的导热系数与温度的关系为：
λ = 0.698 + 0.64×10-3 t m
又：t m = (1200 + 40)/2 = 620℃故，此温度区间的平均导热系数为：
λ = 0.698 + 0.64×10-3×620 = 1.1
又据：q = (λ/δ)×(t1 - t2) 得通过该墙壁的热流密度为：
Q = (λ/δ)×(t1 - t2) = (1.1/0.48)×(1200 - 0)= 2646(W/m2)
因耐火砖内温度的分布呈线性关系，故距内墙0.12m、0.24m、0.36m处的温度分别为：
1200 - (1200 - 40)×0.12/0.48 = 910℃
1200 - (1200 - 40)×0.24/0.48 = 620℃
1200 - (1200 - 40)×0.36/0.48 = 330℃
12.窑墙砌筑材料厚度及导热系数如下：
粘土砖轻质粘土砖红砖
厚度δ（mm）230 113 240
导热系数λ（W/(m·℃)） 1.29 0.44 0.58
内表面温度1000℃，外表面温度20℃
⑴计算各层热阻；⑵通过该墙的热流密度；⑶不同材料的界面温度；⑷其他条件不变，去掉轻质粘土砖，欲使热损失与原来相同，红砖的厚度应为多少？
解：(1)计算各层的热阻
据：R t = δ/λ，有：R t1 = δ1/λ1 = 0.23/1.29 = 0.1783
R t2 = δ2/λ2 = 0.113/0.44 = 0.2568
R t3 = δ3/λ3 = 0.24/0.58 = 0.4138
(2)计算通过该墙的热流密度
q = (1000 - 20)/(0.1783 + 0.2568 + 0.4138)= 1154(W/m2)
(3)计算界面温度
粘土砖与轻质粘土砖之间的界面温度为：1000 - 1154×0.1783 = 794℃
轻质粘土砖与红砖之间的界面温度为：794 - 1154×0.2568 = 498℃
(4)假设红砖与粘土砖的导热系数不变，在去掉轻质粘土砖之后,欲使热损失不变，设这时红砖的厚度应为δ，据：q = Δt/ΣR t有：Q = (1000 - 20)/(0.23/1.29 + δ/0.58)
由此可得：δ = 0.389m 即，此时红砖的厚度要389mm厚才行。
14.蒸汽管内、外直径分别为150mm和159mm，各种保温层厚度及导热系数如下：
厚度（mm）导热系数（W/(m·℃)）
钢材 4.5
第一保温层 5 0.1
第二保温层80 0.09
第三保温层 5 0.12
管道内表面温度170℃，保温层最外表面温度30℃，试计算该蒸汽管每米长热损失及保温层内的温度分布。解：(1)计算直径
d1 = 150mm，d2 = 159mm，d3 = 169mm，d4 = 329mm，d5 = 339mm。
(2)计算各层热阻
据：R t,l = *1/(2πλ)]×㏑(d2/d1)
已知λ1 = 45，λ2 = 0.1，λ3 = 0.09，λ4 = 0.12，代入数据，计算各层热阻，得：
R t,l1 = *1/(2πλ1)]×㏑(d2/d1) ≈ 0
R t,l2 = *1/(2πλ2)]×㏑(d3/d2) = 0.0971
R t,l3 = *1/(2πλ3)]×㏑(d4/d3) = 1.1786
R t,l3 = *1/(2πλ4)]×㏑(d5/d4) = 0.0397
(3)计算每米长的热损失
q l = (t1- t5)/(R t,l1 + R t,l2 + R t,l3 + R t,l4)= (170- 30)/(0+0.0971+1.1786+0.0397)
=106(W/m)
(4)计算保温层内的温度分布
t2 = t1 - q l · R t,l1 = 170 - 106×0 = 170℃
t3 = t1 - q l · (R t,l1 + R t,l2)= 170 - 106(0 + 0.0971) = 160℃
t4 = t1- q l · (R t,l1 + R t,l2 + R t,l3)= 170 - 106(0 + 0.0971 + 1.1786) = 35℃
16.温度为27℃的空气沿表面温度为14℃、高为2.8m的竖壁冷却，计算对流换热系数及热流密度。
解：据公式：Nu m = C · (Gr · Pr)m n
取空气与壁面的平均温度为定性温度，即t m = (30+ 140)/2 = 85℃
由此定性温度，查附录1，得：λ= 0.0309，υ= 21.64×10-6(m2/s)，Pr=0.691
定形尺寸为：l = h= 2.8m。
根据：Gr = β g Δt l3/υ2得：
Gr= 9.81×1/(273+ 85)×110×2.83/(21.64×10-6)2= 14.13×1010
以及：Gr · Pr = 14.13×1010×0.699= 9.764×1010查表2-1，得：C = 0.1，n = 1/3
故：Nu m = C · (Gr · Pr)m n= 0.1×(9.764×1010)1/3= 460.5
又据：Nu = αl/λ，有：α= Nu·λ/l
故：α= 460.5×0.0309/2.8 = 5.082
由此可计算出通过该竖壁每平方壁面的自然对流换热量，为：
q = α( t f - t w) = 5.082 ×(140 - 30) = 559(w/m2)
19.空气以5m/s的速度在热风管道内流动，管径60mm、管长4m，管壁平均温度为40℃，空气温度为100℃，求热风与管壁之间的换热量？
解：先确定是否为强制对流换热，即先求Re f是否处在104~12×104范围内。
由t f = 100℃，查附录1，得：
λ= 0.0321，υ= 23.13×10-6(m2/s)，Pr = 0.688
又据：Re f = ul/υ，定形尺寸l取管径，得：
Re f = 5×0.06/23.13×10-6 = 1.297×104，故空气在管内的流动为湍流。
据题意：因为是气体被冷却，故：Nu f = 0.023Re f0.8 · Pr f0.4
即：Nu f = 0.023 (12970)0.8×(0.688)0.4 = 38.647
据：Nu = αl/λ，有：α = Nu·λ/l = 38.647×0.0321/0.06= 20.68
故热风与管壁之间的换热量为：
Ф = α(t f - t w) ·F = 20.68(100- 40)×2×3.14×0.03×4 = 935(W)
l/d = 4/0.06 = 66.67＞50，故不需进行修正。
21.两无限平行大平壁，其表面温度分别为20℃和600℃，黑度均为0.8，计算该平行平壁间⑴本身辐射；
⑵投射辐射；⑶吸收辐射；⑷反射辐射；⑸有效辐射；⑹净辐射热量。
解：设温度为20℃的平壁叫Ⅰ平面，温度为600℃的平壁叫Ⅱ平面。
(1)据：E = C (T/100)4 = εC0 (T/100)4，得：
两平壁的本身辐射分别为：
E1 = ε1C0(T1/100)4= 0.8×5.67×[(273 + 20)/100]4= 334(W/m2)
E2 = ε2 C0 (T2/100)4= 0.8×5.67×[(273 + 600)/100]4= 26347(W/m2)
(2)它们之间的净辐射传热量为：
q12 = (E01 - E02)/[(1/ε1) + (1/ε2) - 1]
= C0[(T1/100)4- (T2/100)4]/[(1/ε1)+(1/ε2)-1]
= 5.67×{[(273 + 600)/100]4- [(273+20)/100]4}/1.5= 21677(W/m2)
22.两个相距很近的平行平面，其温度分别为300℃和50℃，黑度均为0.85，试计算：
⑴他们之间的净辐射换热量为多少？
⑵两板之间置一黑度相同的遮热板，其辐射换热量为多少？
⑶两板之间置一黑度为0.228的光泽镀锌铁皮，其辐射换热量为多少？
⑷遮热板黑度为0.04的抛光铝箔，其辐射换热量为多少？
解：(1)据：q12 = (E01 - E02)/[(1/ε1) + (1/ε2) - 1]= C0 [(T1/100)4- (T2/100)4]/[(1/ε1) + (1/ε2) - 1]
得：q12 = 5.67×{[(273 + 300)/100]4- [(273 + 50)/100]4}/(1/0.85 + 1/0.85 - 1) = 4062(W/m2)
(2)当两板间置一黑度相同的遮热板，此时：q12′= q12/2 = 2031(W/m2)
(3)当两板之间置一黑度为0.228的光泽镀锌铁皮时，据：
q12 = C0 [(T1/100)4 - (T2/100)4]/{(1/ε1) + (1/ε2) + 2[(1/εc) - 1]}
得：q12′= 5.67×{[(273 + 300)/100]4 - [(273 + 50)/100]4}/{(1/0.85) + (1/0.85) + 2[(1/0.228) - 1]}= 602(W/m2) (4)当两板之间置一黑度为0.04的抛光铝箔时，同样据：
q12 = C0 [(T1/100)4 - (T2/100)4]/{(1/ε1) + (1/ε2) + 2[(1/εc) - 1]} 得：
q12′= 5.67×{[(273 + 300)/100]4 - [(273 + 50)/100]4}/{(1/0.85) + (1/0.85) + 2[(1/0.04) - 1]}= 109(W/m2)
26.温度为800℃的热空气经热分管道流动，管壁由三种材料组成：
耐火砖δ?=250 mm λ?=4.86 W/(m·℃)
钢管δ?=10 mm λ?=194 W/(m·℃)
隔热层δ?=200 mm λ?=0.73 W/(m·℃)
管内径1000mm，已知管内热空气对内表面总换热系数αt,1=26 W/(m2·℃)，隔热层表面与外界空气间的总换热系数αt,2=6。94 W/(m2·℃)，外界空气温度为15℃，计算通过该热分管道每米长的热损失及管壁温度？
解：(1)计算通过热风管每米长怕热损失
d1= 1000mm = 1m，δ1 = 250mm = 0.25m，
λ1 = 4.86；δ2 = 10mm = 0.01m，λ2 = 194；
= 200mm = 0.2m，λ3 = 0.73。
δ
故：d1 = 1m，d2 = 1.5m，d3 = 1.52m，d4 =1.92m
又已知：αt1 = 26，αt2 = 6.94，t g = 800℃，t a = 15℃。
据多层圆筒壁的综合换热公式：
q l = (t g - t a)/[1/(πd内αt1) + Σ(1/2πλi)㏑(d i+1/d i) + 1/(πd外αt2)]
将以上数据代入，经计算，得：
通过热风管道每米长的热损失为：q l = 7770(W/m)
(2)计算管壁界面温度
耐火砖内壁温度t1，为：t1= t g - q/(πd1αt1) = 800 - 7770/(3.14×1×26)= 705℃
耐火砖外壁温度即钢管的(内外)表面温度，也是隔热层的内侧温度t2，为：
t2= t1 – q / (2πλ1) ·㏑(d i2/d1= 705 – 7770 /(2×3.14×4.86)×㏑(1.5/1)= 602 ℃
隔热层的外侧温度t3，为：t3 = t a + q / (πd4αt2)= 15 + 7770/(3.14×1.92×6.94)= 201℃
27.隧道窑某车位窑墙外表面温度100℃，外界空气温度20℃，外表面与空气间总换热系数为14.54 W/(m 2·℃)，窑墙内表面温度为1450℃，试为此窑墙选择合适的砌筑材料，并计算各层材料的厚度。
解：已知隧道窑某车位处窑墙外表面温度为100℃，外界空气温度为20℃，外表面与空
气间的总换热系数为14.54W / (m2·℃)。
故该窑墙的热流密度为：q= Δt/R t = (100 - 20)/(1/14.54) = 1163(W/m2)
设窑墙由三层材料构成：第一层采用硅砖，厚度δ1 = 460mm = 0.46m；
第二层采用轻质硅砖，厚度δ2 = 460mm = 0.46m
第三层采用红砖，厚度δ3 = 240mm = 0.24m。
红砖最高承受温度为600℃，设其内表面温度为550℃，且无接触热阻，则轻质硅砖的外表面温度也为550℃；又设轻质硅砖的内表面温度(即硅砖的内侧温度)为1150℃。
由此得：红砖的平均温度为：(550 + 100) / 2 = 325℃
轻质硅砖的平均温度为：(550 + 1150) / 2 = 850℃
硅砖的平均温度为: (1450 + 1150) / 2 = 1300℃
据材料的导热系数与温度的关系(附录4)，该三种材料的平均导热系数分别为：
硅砖：0.815 + 0.756×10-3 t= 0.815 + 0.756×10-3×1300 =1.8
轻质硅砖：0.465 + 0.465×10-3t= 0.465 + 0.465×10-3×850 = 0.86
红砖：0.465 + 0.51×10-3 t= 0.465 + 0.51×10-3×325 = 0.63
由此可计算出通过窑墙的热流密度：q′= Δt /ΣR t
代入数据，得：q = (1450 - 100)/ (0.46/1.8 + 0.46/0.86 + 0.24/0.63)= 1152(W/m2)
此计算结果与红砖外墙的对流与辐射传热量(q= 1163)相差仅0.95%。
反算硅砖的内侧温度：t = 1450 - 1152×0.46/1.8 = 1156℃
此温度与原假定温度的相对误差为：(1156 - 1150) / 1150 = 0.5%
再反算红砖的内侧温度：t = 100 + 1152×0.24/0.63 = 539℃
此计算温度与原假定温度的相对误差为：(550 - 539) / 550 = 2% 也在误差允许范围内。
故计算结果可用，即隧道窑该车位窑墙的砌筑材料可设计为三层材料构成：第一层为厚460mm的硅砖，第二层为厚460m的轻质硅砖，第三层为厚240mm的红砖。
28.热烟气进入换热器前温度为1000℃，出换热器温度为870℃，空气经换热器由20℃加热至350℃。
⑴计算在顺流、逆流、正交逆流时的对数平均温度差。
⑵若已知要求换热量为4.4x10 5 W，换热器传热系数为25.56 W/(m2·℃)，计算在顺流、逆流所需换热面积各为多少？
解：(1)求顺流与逆流时的对数平均温差顺流时：
Δt′= 100 - 20 = 980℃；Δt′′= 870 - 350 = 520℃
故此时的对数平均温差为：
Δt m = (Δt′- Δt′′) / ㏑(Δt′/Δt′′)= (980 - 520) / ㏑(980/520) = 726℃
逆流时：Δt′= 1000 - 350 = 650℃；Δt′′= 870 - 20 = 850℃
故此时的对数平均温差为：
Δt m = (Δt′- Δt′′) / ㏑(Δt′/Δt′′)= (650 - 850) / ㏑(650/850) = 746℃
(2)求换热面积
当要求换热量为4.4×105W时，据Φ = KΔt m · F得换热面积为：F = Φ/ (KΔt m)
又已知换热器传热系数K为25.56W/(m2·℃)，则顺流时需传热面积为：
F1 = Φ/ (KΔt m)= 4.4×105/(25.56×726) = 23.7113m2
逆流时需传热面积为：
F2 =Φ/ (KΔt m)= 4.4×105/(25.56×746) = 23.0756m2
第三章
7.已知空气干球温度为30℃，湿球温度25℃，用I-X图求该湿空气的湿含量、热含量、相对湿度、露点温度及水蒸气分压？
解：根据空气干球温度t=30℃，湿球温度t w=25℃
在I-X图上确定状态点A的位置，由此读出其状态参数：
湿含量X= 0.018Kg/Kg干空气，热含量I = 18Kcal/Kg干空气，相对湿度φ= 67%，露点t d,p23.5℃，水蒸汽分压为P w = 22mmHg柱。
8.用20℃、相对湿度50％的空气与50℃、相对湿度80％的热气体以1：3的比例混合，用计算法与作图法求出混合气体的湿含量、热含量及干球温度？
解：据：冷空气的干球温度t=20℃和相对湿度φ= 50%，在I-X图上得其状态点D。
又据：热气体的干球温度t = 50℃和相对湿度φ= 80%
在I-X图上得另一状态点E，联接DE，混合气体的状态点应在DE连线上。
设混合气体的状态点为F，因n = 1︰3，故：EF / FD = 1︰3
由此可确定F点的位置，据此可得F点的状态参数：
湿含量X=0.052(Kg/Kg干空气)，热含量I=42.5(Kj/Kg干空气)，干球温度t=43.5℃
现场热工A(考卷）
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
江苏省建设工程质量检测人员岗位合格证考核试卷 （现场热工)(A卷） (满分１０0分,时间8０分钟） 姓名考试号单位 一、单项选择题（每题1分，共计40分） 1、DGJ32/J ２３－2006 《民用建筑节能工程现场热工性能检测标准》适用于本省新建、扩建、改建的节能工程外围护结构热工性能的现场。 A．公共建筑 B.民用建筑 C.工业建筑 D．所有建筑 2、热箱法指用标定防护热箱对构件进行和传热系数的方法。 A．导热系数 B.热阻 C.热流值 D.温差 ３、DGJ32／J 23－200６规定屋顶、墙体、楼板内外表面温度测点各不得少于个。 A.１ B．２ C.３ D．４ 4、DGJ32/J 23-2０06规定热阻检测在自然通风状态下持续时间应不小于。 A.１d B.2d Ｃ.3d D．4ｄ 5、公式q=C·ΔE中,ΔE表示。 Ａ.热流计系数Ｂ.传热系数Ｃ．热电势Ｄ.热阻 6、 DGJ３２／Ｊ 23-20０６规定隔热性能检测时传感器的数量应以每 m2的室内面 积一个测头为宜。 A．5~10 B.１0~15 Ｃ．１５~20 D. ２0~25 7、 DＧJ32/J 23-２006规定门窗气密性检测密封板宜采用组合方式，应有足够的。 A．强度 B.牢度 C.刚度 D.硬度 8、DGＪ32／J 2３-２006规定门窗气密性正负压检测前，分别施加三个压差脉冲，加压 速度约为 Pa/ｓ。 A.30 B.４0 C.50 Ｄ.6０ 9、ＤＧJ３2/J 23－200６规定门窗气密性检测,测量空气渗透量时每级压差作用时间不 少于 s，记录升降压Ｐａ测量值。
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
热工控制系统试卷1 一、名词解释（10分，每题2分） 1、峰值时间—— 2、被控对象—— 3、自平衡率ρ—— 4、稳态偏差—— 5、超调量—— 二、填空题（15分，每空1分） 1、锅炉燃烧过程自动调节的基本任务是 、 、 。 2、自动控制系统按给定值变化规律分类，可分为 调节系统、 调节系统和 调节系统。 3、衡量控制系统控制品质的指标主要有 、 、 。 4、主汽温度控制对象的动态特性特点为 、 、 。 5、给水控制对象的动态特性特点为 、 、 。 三、简答题（20分，每题5分） 1、串级控制系统比单回路控制系统为什么更适合对具有大惯性大迟延的被控对象进行控制？ 2、在主汽温串级调节系统中，惰性区动态特性的特点是什么，对主回路的要求是什么？ 3、在热工控制系统中，为什么不采用纯积分作用的调节器？ 4、锅炉给水控制对象动态特性有什么特点，如何克服“虚假水位”现象？ 四、已知3个二阶系统的闭环极点在复平面上的分布如下图所示，按表格形式比较它们的性能。（6分） 五、某系统的闭环特征方程为()4 3 2 5816200D s s s s s =++++=，判断此闭环系统的稳
定性，并确定特征方程的特征根在复平面上的分布情况。（5分）
六、某系统方框图如下图所示，求其传递函数()() () C s G s R s = 。（10分） 七、某系统的开环传递函数为()() 2 43K G s s s s = ++，绘制系统的根轨迹图，并确定使闭环系统稳定的K 值的范围。 （10 分） 八、某系统的开环零、极点分布如下图，其中-P 为极点，-Z 为零点，试绘制系统的根轨迹图。（4分） 九、某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线如下图所示，写出系统的开环传递函数表达式()G s 。 （10分） 十、已知某系统的开环传递函数()() 3 1 151G s s =+，要求使系统的衰减率0.75ψ=（m ＝ 0.221），求比例调节器的比例系数
长沙理工大学考试试卷 试卷编号002 拟题教研室（或教师）签名叶昌教研室主任签名 一、填空（本题总分20分，每空题1分） 1、减少气体在流动过程中的局部阻力损失途径可归纳为圆平直缓少五个字。 2、隧道窑内正压有利于还原气氛的形成，而负压有利于氧化气氛的形成。 3、隧道窑钢架结构的作用是平衡拱顶对窑墙的横向力。 4、坯体在隧道窑低温阶段升温速度主要是根据坯体的入窑水分来决定的。 5、温度梯度是一沿等温线法线方向的矢量，它的正方向朝着温度升高的方向。 6、空气的湿度表示方法主要有：绝对湿度、相对湿度、湿含量。 7、有一重油其牌号为200#，则200表示的是（11）。 8、影响对流换热的主要因素有（12），（13），（14），（15）。 9、在两块无限大平行平板之间设置遮热板时，其隔热效果与遮热板的(16) 无关，与遮热板的(17) 有关。 10、H2、CO及气态烃类的燃烧是按（18）反应进行的，在反应感应期内不断生成高能量的（19），并不放出大量热量，故气体燃料燃烧有（20）现象。 二、是非判断题（你认为正确的打“√”错误的打“×”，共12分） 1、流体与管道壁处层流底层厚度增加时，对流换热过程增强。 2、隧道窑内阻力损失是靠消耗窑内动压头来弥补的，因此如果窑内阻力损失大，就会使窑内的正 压和负压都大。 3、在平壁导热过程中，若平壁材料的温度系数β为正值，则表示低温区内材料的导热系数比高温区 的小，平壁内温度分布曲线是向上凸的。 4、一般情况下，固体燃料的挥发分越高，则其着火温度越低，灰渣不完全燃烧热损失愈小，热值相 应也愈高。 5、气体的黑度随着气体的分压与气体层有效厚度乘积的增加而增大，随着温度的升高而减小。 6、在电阻炉中，一般要求电热体具有较高的比电阻和较小的电阻温度系数。 三、选择题（请把正确答案写在括号内，多选不给分，共24分） 1、已知煤干燥无灰基C daf=80%,收到基时水分组成M ar=5%，灰分组成A ar =10%，则收到基 时C ar的百分含量为（） a. 76 b. 72 c. 68 d. 69.6 2、热气体在收缩形垂直管内向上流动时，下面有关叙述正确的是（） a. 静压头补偿了动压头的增量和压头损失； b. 部分几何压头在向上流动过程中逐步转变成了静压头； c. 热气体向上流动时，几何压头实际上是一种压头损失；
1--------4 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 1.29310 100108.91951021332414 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 3 222m 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）不可逆过程的功不能用pdV W ? = 2 1 计算，本题用外界参数计算功是一种 特例（多数情况下外界参数未予描述，因而难以计算）。 （2）系统对外做功97.999 J ，用于提升重物的功量为V p g ?2，另一部分V p b ?是克服
1、在汽轮机检修后，热工需要重新安装轴系TSI探头，在安装探头时，轴位移的安装必须推轴并严格控制安装误差，而安装轴振探头时只要求间隙电压在合适范围内即可，请问轴振探头安装要求为什么比轴位移探头安装要求松 答：轴振测量原理为测量的是峰峰值，探头的安装位置不影响轴振的测量，只需在探头的检测范围内，且不与轴系转动部位摩擦即可，而轴位移测量的直接是位移（距离）信号，必须准确。 答出峰峰值2分，探头检测范围或摩擦1分，距离或位移2分。 2、火力发电厂常用化学仪表有哪些（烟气分析仪除外） 答：硅表、钠表、氧表、电导、PH、氢气纯度、氢中氧、氧中氢、酸碱浓度计、总磷表、余氯表 3、影响脱硝调节品质的因素有哪些 答：烟气流量测量、氨气流量测量、CEMS仪表测量迟延及校准（NOx、O2）、锅炉燃烧系统变化（或负荷变化、启停磨煤机、煤质变化、氧量控制差异、烟道内流体分布不均匀等）、催化剂特性变化、喷氨喷嘴堵塞情况、喷氨调节阀调节特性变化。 答出以上点各得1分 4、为确保控制系统故障时机组安全运行，单元机组至少应设计独立于分散控制系统什么配置。 答：1、后备监视仪表（0.5分）：锅炉汽包电接点水位计，水位电视监视器（直流炉除外），炉膛火焰电视监视器等；（举例0.5分举出一个实例即可） 2、双后备操作按钮（0.5分）：必须有两个独立的操作按钮节点串接，每个按钮输出两副以上接点，在送入DCS系统的同时，直接连至独立于DCS控制对象执行部分继电器的逻辑回路（0.5分）。如：紧急停炉按钮，紧急停机按钮，发电机解列按钮。（举例0.5分举出一个实例即可） 3、单后备操作按钮（0.5分）；接点信号在送入DCS系统的同时，直接作用于DCS控制对象的单个强电控制回路（0.5分）。如：手动启座锅炉安全门按钮（机械式除外），汽包事故放水门手动按钮，凝汽器真空破坏门按钮，交、直流润滑油泵启动按钮，停汽泵按钮，启动柴油机按钮。（举例0.5分举出一个实例即可） 《火电厂热控系统可靠性配置与事故预控》34 5、简述热工保护系统应遵守的“独立性”原则。 答：1、机、炉保护系统的逻辑控制器应单独冗余设置； 2、保护系统应有独立的I/O通道，并有电隔离措施，冗余的I/O信号应通过不同的I/O 模件引入； 3、触发机组跳闸的保护信号的开关量仪表和变送器应单独设置，当确有困难而需与其他系统合用时，其信号应首先进入保护系统； 4、机组跳闸命令不应通过通讯总线传送。 《火电厂热工自动化系统试验》 324 每个要点1分，意思点到即可。 6、述中国大唐集团《二十五项反措》对分散控制系统配置的基本要求P104 答： 1 DCS系统配置应能满足机组任何工况下的监控要求（包括紧急故障处理），CPU负荷率应控制在设计指标之内并留有适当裕度。 2 主要控制器应采用冗余配置，重要I/O点应考虑采用非同一板件的冗余配置。冗余配置的过程控制单元、通讯接口、通讯环路必须处于良好的热备用工作状态。 3 系统电源应设计有可靠的两路供电电源（如一路为UPS电源，一路为保安电源)，并可自动切换，切换时间应小于5 ms（应保证控制器不能初始化)。操作员站如无双路电源切换装
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 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 则： 。1分 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。 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 。 B 隔板 A 自由膨胀 12iso T T R S S S S S ?=?+?+?+?W R 0S ?=22t t,C 1111Q T Q T ηη==-=-iso 0S ?=iso 0 S ?=
热能０２级《工厂热工设备》期末考试参考答案 一、解释下列概念和术语（每题２分，共２０分） １．火焰炉内热过程 火焰炉内气体流动、燃料燃烧和传热、传质过程的综合，是以传热为中心的物理和物理化学过程，以物理过程为主。 ２．火焰 具有一定的外形和长度、明亮轮廓的炽热的正在燃烧的气流 股。 ３．炉温 炉子测温热电偶所反映的温度，是某种意义上的综合温度。 ４．定向辐射传热 炉气对炉衬、炉料的的辐射换热量不同的炉内辐射传热现象，分直接定向辐射传热和间接定向辐射传热两种。 ５．炉子热平衡 根据热力学第一定律建立起来的、表示在一定时间内炉子热 量收入和热量支出在数量上的平衡关系。 ６．热量有效利用系数 有效热／总供热量 ７．热量利用系数 留在炉膛的热量／总供热量 ８．炉底强度，有效炉底强度（钢压炉底强度）
单位炉底面积单位时间内的产量叫做炉底强度；如果只 考虑钢坯覆盖的那部分炉底面积，就叫做有效炉底强度（钢压炉底强度）。 ９． 钢的加热速度 金属表面升温速度；加热单位厚度金属所需要的时间；单位时间加热金属厚度。 １０． 钢的加热温度，钢的加热均匀性 加热完后钢的表面温度，钢的外部和中心温度的一致程度。 二、填空（每题２分，共３０分） １．火焰炉内的气体运动大致可以分为（气体射流运动）〔１分〕及（主要由它引起的气体回流运动）〔１分〕两大部分。 ２．炉内气体再循环率r 的定义式为（ ），再循环倍率的定义式为（ ）。 a o r m m m r h kg h kg h kg ＋＝） ／气体质量流率（）＋从喷嘴周围供入的／流率（从喷嘴流出气体的质量）／再循环气体流率（再循环率＝ r a o r m m m m r h kg h kg h kg h kg ＋＋＝｝）／再循环气体流率（）＋／体质量流率（＋从喷嘴周围供入的气）／量流率（｛从喷嘴流出气体的质）／／再循环气体流率（再循环率＝‘ （１分） a o r a o m m m m m R h kg h kg h kg h kg h kg ＋＋＋＝｝）／气体质量流率（）＋从喷嘴周围供入的／量流率（｛从喷嘴流出气体的质）｝／ ／）＋再循环气体流率（／体质量流率（＋从喷嘴周围供入的气） ／量流率（｛从喷嘴流出气体的质再循环倍率＝ （１分）
山东大学 热工基础课后习题解答 第一章 思考题 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。 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。 习 题 1-1 解： kPa bar p b 100.61.00610133.37555==??=- 1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+= 2. kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-= 3. kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==-=-= 4. kPa bar p p p b v 6.50506.0 5.000 6.1==-==- 1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。由于有引风机的抽吸，锅炉 设 备的烟道中的压力将略低于大气压力。如果微压机的斜管倾斜角?=30α， 管内水 解：根据微压计原理，烟道中的压力应等于环境压力和水柱压力之差 mmHg Pa gh p 35.79805.0102008.91000sin 3==????=-αρ＝水柱 mmHg p p p b 65.74835.7756=-=-=水柱 1-3 解： bar p p p a b 07.210.197.01=+=+= bar p p p b 32.005.107.212=-=-= bar p p p b C 65.032.097.02=-=-= 1－4 解： kPa H p p p b 2g mm 15745760＝＝－＝＝汞柱真空室- kPa p p p a 36236021=+=+=真空室 kPa p p p b 19217036212=-=-=
华北电力大学珠海函授站2014-2015学年第一学期期末考试 《热工控制原理及系统》复习题 一、单项选择题（本大题共8小题，每小题1分，共8分。从每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的号码写在题干后面的括号内。） 1. 如果系统中加入一个微分负反馈，将使系统的超调量p σ（ ）。 A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 不定 2. 由电子线路构成的控制器如图所示，（ ）是PD 控制器。 A B C D 3. 欲改善系统动态性能，一般采用（ ）。 A. 增加附加零点 B. 增加附加极点 C. 同时增加附加零、极点 D. A 、B 、C 均不行而用其它方法 4. 设系统的传递函数为G(s)=225525 s s ++，则系统的阻尼比为（ ）。 A. 25 B. 5 C. 12 D. 1 5. 主导极点的特点是（ ）。 A. 距离实轴很远 B. 距离实轴很近 C. 距离虚轴很远 D. 距离虚轴很近 6. 单回路控制系统控制通道纯迟延时间τ增大，被控量动态偏差（ ）。 A. 一定增大 B. 一定减小 C. 不变 D. 可能增大，也可能减小 7. 关于数字式电液调节系统，下列叙述不正确的是（ ）。 A. 调节系统中外扰是负荷变化 B. 调节系统中内扰是蒸汽压力变化 C. 给定值有转速给定与功率给定 D. 机组启停或甩负荷时用功率回路控制 8. 在三冲量给水调节系统中，校正信号是（ ）。 A. 汽包水位信号 B. 蒸汽流量信号 C. 给水流量信号 D. 给水压力信号。 二、填空题（本大题共8小题，每空1分，共8分） 1. 系统在外加作用的激励下，其输出随时间变化的函数关系叫（ ）响应。 2. 线性系统稳定的充分必要条件是它的特征方程式的所有根均在复平面的（ ）部分。 3. 开环传递函数的极点和零点均位于s 左半平面的系统，称为（ ）。 4. ω从0变化到+∞时，惯性环节的频率特性极坐标图在第四象限，形状为（ ）。 5. 奈氏判据是用系统的（ ）幅相频率特性曲线来判断闭环系统的稳定性。 6. 当控制系统存在经常变化、可以测量但不可控的（ ）时，可考虑采用前馈--反馈控制系统。 7. 串级控制系统中的主回路是（ ）控制系统，而副回路是随动控制系统。 8. 根据运行经验，汽包锅炉在实现自动控制时可以组成给水自动控制系统，（ ）自动控制系统和燃烧自动控制系统等几个相对独立的控制系统。 三、问答题(本大题共12小题，每小题5分，共60分)
热工基础参考答案 （开卷部分） 三、计.算题（45分） 1. (15分)（1）如右图 （3分） （2）1 1.412 1.4211300.154446K p T T p κκ--??=?=?= ??? max 327334461176K 1.004 H p q T T T c ==+=+= (4分) （3）1 1.411.4443311176791.4 K 4p T T p κκ --????=?=?= ? ????? 02134()() 1.004(1176791.4446300.15)239.7 kJ/kg T c p p w w w c T T c T T =-=---=?--+= 01 1.411.4 11110.3274t H w q κκηπ--==-=-= (4分) （4） ()()4'33411760.911176791.4826 K T T T T T η=--=-?-= '4'132826300.15110.281176446 t T T T T η--=- =-=-- (4分) 2. (15分) （1） 因为冷流体的出口温度（60℃）大于热流体的出口温度，所以是逆流。 （5分） （2） '""'o 1212'"1 2"'12()()(10760)(3217)28 C 10760ln ln 3217m t t t t t t t t t ------?===---- （5分） （3）()()"'22220.44178601771861.6 W m m A t q c t t κΦ=?=-=??-= 271861.6=285.2 (W/m .K)928 m A t κΦ==?? （5分） 3. (15分)（1）管道外表面A 1对水泥沟表面A 2的角系数为：X 1,2=1
热控专业考试题库 一、选择题 1.气动调节阀门的控制装置通常由（）构成。 （A）电信号放大器、电/气转换器、气动定位器；（B）电信号放大器、气动定位器、阀位变送器；（C）电信号放大器、电/气转换器、阀位变送器；（D）电/气转换器、气动定位器、阀位变送器答：（D） 2.用热电阻测温时，用三线制接法的主要优点( )。 (A)抵消线路电阻的影响；(B)减少环境温度变化引起线路电阻变化对测量结果的影响；(C)减少线路电阻和 接触电阻；(D)提高测量精度；答：（B） 3.汽轮机安全监测系统的简称是（）。 （A）DEH （B）ETS （C）TSI （D）DCS 答：（C） 4.在热工保护回路中，对同一热工信号进行检测，采用（）的误动频率最高。 （A）信号串联法（B）信号并联法 （C）信号串并联法（D）三选二信号法答：（B） 5.我厂用EJA压力变送器输出的电信号是( )。 (（A）0～10mA DC (（B）4～20mA DC (C)1～5V DC (D)4～20mA AC 答（B） 6.氧化锆氧量计要得到准确的测量结果，其工作温度必须在( )。 (（A）100℃；（B）500℃；（C）850℃；（D） 1200℃。答：（C） 7.热电偶补偿导线的作用是( )。 （A）延伸热电偶冷端（B）补偿冷端温度变化（C）便于信号传输 (（D）提高测量的准确性答：（A） 8.在控制过程中手/自动切换时最基本的要求是（）。 （A）手/自动可互相跟踪（B）无扰动（C）切换时的扰动量必须在规定的范围内（D）根据当时 的运行工况而定答：（B） 9.双金属温度计的感温元件，测温时必须（）。 ( A）浸没1/3 (B）浸没1/2 (C）全部浸没 (D）浸入任意长度。答：（C） 10.梯形图编程时，线圈出现在梯级中的（）。 （A）任何地方（B）前部（C）中部（D）尾部答：（D） 11.万用表在短期不使用的情况下应将（）。 （A）电源关掉并将切换开关拨至电阻档；（B）电源关掉并交切换开关拨至电流档；（C）电源关掉并将切 换开关拨至电压档；（D）将表棒取下就行答：（C） 12.集散控制系统中，信息传输是存储转发方式进行的网络拓扑结构，属于（）。 （A）星形；（B）树形；（C）环形；（D）总线形答：（C） 13.各种DCS系统其核心结构可归纳为“三点一线”结构，其中一线指计算机网络，三点分别指（）。
诚信应考,考试作弊将带来严重后果！ 湖南大学课程考试试卷
2. 理想气体只有取定值比热容时，才能满足迈耶公式g v p R c c =-。……（ ） 3. 不可逆过程不能T-s 图上表示，所以也不能计算过程的熵变量。………… （ ） 4. 卡诺循环的热效率一定大于其它循环的热效率。…………………………（ ） 5. 稳定流动能量方程适用于所用工质的稳定流动情况，不论过程是否可逆，有无耗散效应。……………………（ ） 6. 自发过程都是不可逆过程，非自发过程都是可逆过程。…………………（ ） 7. 活塞式压气机应采用隔热措施，使压缩过程接近绝热过程。………………（ ） 8. 经不可逆循环，系统与环境无法完全恢复原态。……………………………（ ） 9. 熵产大于0的过程必为不可逆过程。………………………………………（ ） 10. 实际气体绝热自由膨胀之后，其热力学能不变。…………………………（ ） 三、选择题（每小题2分，共20分） 1. 理想气体可逆吸热过程，下列哪个参数一定增加：（ ）。 A.热力学能； B.熵； C.压力； D.温度 2. ? +?=pdv u q 适用于 （ B ） A 理想气体可逆过程 B 一切气体可逆过程 C 理想气体一切过程 D 理想气体准静态过程 3. 下面参数中，量纲不相同的有（ B ） A. 比热容 B. 比焓 C. 质量气体常数 D. 比熵 4. 若空气进行可逆定压加热过程，则：（ C ）。 A.空气作功量大于其热力学能增量； B.空气作功量等于其热力学能增量； C.空气作功量小于其热力学能增量； D.无法确定 5. 下列三种状态的空气，哪种状态的熵最大（ A ）。 A. 100oC ，20bar ； B. 200oC ，10bar ； C. 100oC ，10bar ； D. 150oC ，15bar 6. 某制冷机在热源1T =300K 及冷源2T =250K 之间工作，其输入功W 为25kJ ，从冷源吸热量Q ,2为110kJ ，此制冷机是（ C ）。
一．选择题（每题1分，共计30分。） 1.精度为0.5级的温度表，测量范围为50～800℃，该表的允许基本误差是（ A ）。 A、±3.75℃； B、±4℃； C、±4.25℃； D、±0.35℃。 2.有一压力测点，如被测量最大压力为10MPa，则所选压力表的量程应为（ A）。 A、16MPa； B、10MPa； C、25Mpa； D、20MPa 。 3.标准化节流装置是（ A）。 A、文丘利管； B、偏心孔板；Ｃ、翼形动压管； D、毕托管。 4.氧化锆氧量计要得到准确的测量结果，其工作温度必须在（ B）。 A、500℃左右； B、850℃左右； C、1200℃左右； D、 600℃左右。 5.在计算机控制系统中，计算机的输入和输出信号是（ B ）。 A、模拟信号； B、数字信号； C、4-20mA的标准信号； D、开关信号。 6.补偿导线的正确敷设应从热电偶起敷到（ C ）为止。 A、就地接线箱； B、二次仪表； C、和冷端补偿装置同温的地方； D、控制室。 7.在三冲量给水调节系统中，校正信号是（ A ）。 A、汽包水位信号； B、蒸汽流量信号； C、给水流量信号 D、给水压力信号。 8.热工仪表的质量好坏通常用（ B ）等三项主要指标评定。 A、灵敏度、稳定性、时滞； B、准确度、灵敏度、时滞； C、稳定性、准确性、快速性； D、精确度、稳定性、时滞。 9.锅炉灭火保护动作最主要作用是（ C ） A、跳一次风机 B、跳引送风机 C、切断所有燃料 D、切断所有一二次风源。 10.在协调控制系统的运行方式中负荷调节反应最快的方式是（ D ）。 A、机炉独立控制方式 B、协调控制方式 C、汽轮机跟随锅炉方式 D、锅炉跟随汽轮机方式 11.DCS系统的备用电源的切换时间应小于（ D ）ms，以保证控制器不初始化。 A、1； B、2； C、3； D、5。 12.关于单元机组自动调节系统中常用的校正信号，下列叙述中错误的是（ B ） A、送风调节系统中用烟气氧量和给定值的偏差作为送风量的校正信号； B、给水调节系统中用给水压力和给定值的偏差作为送风量的校正信号； C、在燃料量调节系统中用机组实际输出的功率和负荷要求的偏差来校正燃烧率；
11-1 某种玻璃对波长0.4~2.5 μm 范围内的射线的透射比近似为0.95，而对其它波长射线的透射比近似为0，试计算此玻璃对温度为1500 K 、2000 K 和6000 K 的黑体辐射的透射比。 解：由题意： 当温度为1500K 时， K m T ?=?=μλ6004.015001 K m T ?=?=μλ37505.215002 查黑体辐射函数表，有%0)0(1 =-T b F λ,%385.43)0(2 =-T b F λ 此玻璃的透射比为：%216.41)95.0)0()0(1 2 =-? --T b T b F F λλ（ 当温度为2000K 时， K m T ?=?=μλ8004.020001 K m T ?=?=μλ50005.220002 查黑体辐射函数表，有%0)0(1 =-T b F λ,%41.63)0(2 =-T b F λ 此玻璃的透射比为：%2395.60)95.0)0()0(1 2 =-? --T b T b F F λλ（ 当温度为6000K 时， K m T ?=?=μλ24004.060001 K m T ?=?=μλ150005.260002 查黑体辐射函数表，有%05.14)0(1 =-T b F λ,%885.96)0(2 =-T b F λ 此玻璃的透射比为：%693.78)95.0)0()0(1 2 =-? --T b T b F F λλ（ 当温度为6000K 时， K m T ?=?=μλ24004.060001 K m T ?=?=μ λ150005.260002 查黑体辐射函数表，有%05.14)0(1 =-T b F λ,%885.96)0(2 =-T b F λ 此玻璃的透射比为：%693.78)95.0)0()0(1 2 =-? --T b T b F F λλ（ 11-2 某黑体辐射最大光谱辐射力的波长8.5max =λμm ，试计算该黑体辐射在波长1~5 μm 范围内的辐射能份额。
题库及答案500热控专业试题． 热控专业考试题库 一、选择题 1.气动调节阀门的控制装置通常由（）构
成。 （A）电信号放大器、电/气转换器、气动定位器；（B）电信号放大器、气动定位器、阀位变送器；（C）电信号放大器、电/气转换器、阀位变送器；（D）电/气转换器、气动定位器、阀位变送器答：（D） 2.用热电阻测温时，用三线制接法的主要优点( )。 (A)抵消线路电阻的影响；(B)减少环境温度变化引起线路电阻变化对测量结果的影响；
(C)减少线路电阻和接触电阻；(D)提高测量精度； 答：（B） 3.汽轮机安全监测系统的简称是（）。（A）DEH （B）ETS （C）TSI （D）DCS 答：（C） 4.在热工保护回路中，对同一热工信号进 行检）的误动频率最高。测，采用（． （A）信号串联法（B）信号并 联法 （C）信号串并联法（D）三选二 信号法答：（B）
5.我厂用EJA压力变送器输出的电信号是 ( )。 (（A）0～10mA DC (（B）4～20mA DC (C)1～5V DC (D)4～20mA AC 答（B） 6.氧化锆氧量计要得到准确的测量结果， 其工作温度必须在( )。 (（A）100℃；（B）500℃；（C）850℃；（D） 1200℃。答：（C）
7.热电偶补偿导线的作用是( )。（A）延伸热电偶冷端（B）补偿冷端温度变化（C）便于信号传输 (（D）提高测量的准确性答：（A） 8.在控制过程中手/自动切换时最基本的要求是（）。 （A）手/自动可互相跟踪（B）无扰动（C）切换时的扰动量必须在规定的范围内（D）根据当时的运行工况而定答：（B）9.双金属温度计的感温元件，测温时必须。）（． ( A）浸没1/3 (B）浸没1/2 (C）全部浸没 (D）浸入任意长度。答：（C） 10.梯形图编程时，线圈出现在梯级中的（）。
试题第1页（共8页） 试题第2页（共8页） ○—○—○— ○—○—○— 密封线 内 不 要 答 题 试卷代号： 座位号 宁夏大学继续教育学院2012—2013年学年度第二学期期末考试 《热工过程自动调节》试题2 2013年4月 一、填空题（每空2分，共20分） 1、传递函数的定义为：在零初始条件下，系统 的拉氏变换和输入的拉氏变 换之比。 2、根据热工对象阶跃响应曲线，热对象动态特性可分为两大类： 和无自平 衡能力对象。 3、系统稳定的必要条件是闭环控制系统特征多项式（设首项系数a n >0）各项系统均 。 4、某标准二阶系统的阴尼比ζ＝0，则其衰减率ψ＝ 。 5、可变逻辑的控制器有可编程逻辑控制器和 。 6、前馈调节系统由于无闭合环路存在，亦称为 。 7、积分作用调节器也称为 。 8、调节器依据 、 和 三个信号进行调节， 称为三冲量调节系统。 二、单项选择题（每小题2分，共20分。从每小题的四个备选答案中， 选出一个正确答案，并将正确答案的号码写在题干后面的括号内。） 1、自动控制系统的稳定性是指遇到阶跃扰动时，过渡过程结束后，被控量是否趋于（ ） ① 有限值 ②零 ③1 ④无穷 2、单回路控制系统控制通道纯迟延时间τ μ 增大，被控量动态偏差（ ） ①一定增大 ②一定减小 ③不变 ④可能增大，也可能减小 3、在过热汽温控制系统中，为克服汽温被控对象的迟延和惯性，常常引入的辅助被控量是（ ） ①过热器入口蒸汽温度 ②过热器出口蒸汽温度 ③减温器出口蒸汽温度 ④减温水流量 4、下列热工对象中，属于有自平衡能力对象的是（ ） ①燃烧率扰动下汽轮机负荷不变时的汽压控制对象 ②燃烧率扰动下汽轮机调门开度不变时的汽压被控对象 ③汽轮机进汽量扰动引起负荷变化时的汽压被控对象 ④给水量扰动下的汽包水位被控对象 5、直流锅炉是一个多输入，多输出的被控对象，其主要输入量为（ ） ①汽温、汽压和蒸汽流量 ②给水量、燃烧率和汽轮机调门开度 ③汽温、汽压和汽轮机调门开度 ④给水量、燃烧率和蒸汽流量 6、0＜ψ＜1是（衰减振荡的调节过程） ①是非周期的调节过程 ②是等幅振荡的调节过程 ③衰减振荡的调节过程
第八章 习 题 8-1. 一大平板，高3m ，宽2m ，厚 0.02m ，导热系数为45 W/(m ·K)，两侧表面温度分别为1001=t ℃、502=t ℃，试求该板的热阻、热流量、热流密度。 解：解：由傅立叶导热定律： 热阻 W K A R /407.745 2302.0=??= ＝ λδm 热流量 W t t A Q w w 67500002 .05010045232 1=? ??-=－＝δ λ 热流密度 2 /1125002 3675000m W S Q q ＝?= = 8-2. 空气在一根内径50mm ，长2.5m 的管子内流动并被加热，已知空气平均温度为80℃， 管内对流换热的表面传热系数为70=h W/(m 2 ·K) ，热5000=q W/m 2 ，试求 管壁温度及热流量。 解：由牛顿冷却公式：()f w t t h q -=得到 C t h q t f w 0 42.1518070 5000=+= += W s q Q 53.2405 .04 5.250002 =?? ??=π ＝ 8-3. 一单层玻璃窗，高1.2m ，宽1m ，玻璃厚0.3mm ，玻璃的导热系数为051.=λ W/(m ·K)，室内外的空气温度分别为20℃和5℃，室内外空气与玻璃窗之间对流换热的表面传热系数分别为51=h W/(m 2 ·K)和202=h W/(m 2 ·K)，试求玻璃窗的散热损失及玻璃的导热热阻、两侧的对流换热热阻。 解：对流换热计算公式： W h h t t s Q f f 9.7120 105 .10003.05 152012.1112 1 21=+ ? ?+ + -? =＋ －＝λ δ 导热热阻为：W K R /000286.005 .10003.01=== λ δ 内侧对流换热热阻为：W K h R /2.05 1112== = 外侧对流换热热阻为：W K h R /05.020 112 3== = 8-4. 如果采用双层玻璃窗，玻璃窗的大小、玻璃的厚度及室内外的对流换热条件与1-3题相同，双层玻璃间的空气夹层厚度为5mm ，夹层中的空气完全静止，空气的导热系数为
目录 实验一流体力学综合实验 (2) 实验二燃料热值的测定（氧弹法） (7) 实验三球体法导热系数的测定. (12) 实验四套管换热器液-液换热实验 (16) 附录1 铜－康铜热电偶分度表 ...... 错误！未定义书签。附录2 精密数字温度温差仪使用方法 . (21)
实验一流体力学综合实验 流体力学综合实验台为多用途实验装置，其结构示意图如图1所示。 图1 流体力学综合试验台结构示意图 1.储水箱 2.上、回水管 3.电源插座 4.恒压水箱 5.墨盒 6.实验管段组 7.支架 8.计量水箱 9.回水管10.实验桌 利用这种实验台可进行下列实验： 一、雷诺实验； 二、能量方程实验； 一、雷诺实验 1．实验目的 （1）观察流体在管道中的流动状态； （2）测定几种状态下的雷诺数； （3）了解流态与雷诺数的关系。 2．实验装置 在流体力学综合实验台中，雷诺实验涉及的部分有高位水箱、雷诺数实验管、阀门、伯努力方程实验管道、颜料水（蓝墨水）盒及其控制阀门、上水阀、出水阀，水泵和计量水箱等，秒表及温度计自备。 3．实验前准备
（1）、将实验台的各个阀门置于关闭状态。开启水泵，全开上水阀门，把水箱注满水，再调节上水阀门，使水箱的水有少量溢流，并保持水位不变。 （2）、用温度计测量水温。 4．实验方法 （1）、观察状态 打开颜料水控制阀，使颜料水从注入针流出，颜料水和雷诺实验管中的水迅速混合成均匀的淡颜色水，此时雷诺实验管中的流动状态为紊流；随着出水阀门的不断的关小，颜料水与雷诺实验管中的水渗混程度逐渐减弱，直至颜料水与雷诺实验管中形成一条清晰的线流，此时雷诺实验管中的流动为层流。 （2）测定几种状态下的雷诺系数 全开出水阀门，然后在逐渐关闭出水阀门，直至能开始保持雷诺实验管内的颜料水流动状态为层流状态。按照从小流量到大流量的顺序进行实验，在每一个状态下测量体积流量和水温，并求出相应的雷诺数。 实验数据处理举例： 设某一工况下具体积流量Q=3.467×10-5m 3/s ，雷诺实验管内径d=0.014m ，实验水温T=5℃，查水的运动粘度与水温曲线，可知微v=1.519×10-6m 2/s 。 流 速 s m F Q V /255.0014.04 10467.325 =??= =-π 雷诺数 207510519.1/225.0014.0/Re 6=??=?=-v d V 线