第五章 传热过程基础
1．用平板法测定固体的导热系数，在平板一侧用电热器加热，另一侧用冷却器冷却，同时在板两侧用热电偶测量其表面温度，若所测固体的表面积为0.02 m 2，厚度为0.02 m ，实验测得电流表读数为0.5 A ，伏特表读数为100 V ，两侧表面温度分别为200 ℃和50 ℃，试求该材料的导热系数。
解：传热达稳态后电热器的加热速率应与固体的散热（导热）速率相等，即
L
t t S
Q 21-=λ 式中 W 50W 1005.0=?==IV Q m 02.0C 50C 200m 02.0212=?=?==L t t S ，，，
将上述数据代入，可得
()()()()C m W 333.0C m W 5020002.002.05021??=??-??=-=t t S QL λ 2．某平壁燃烧炉由一层400 mm 厚的耐火砖和一层200 mm 厚的绝缘砖砌成，操作稳定后，测得炉的内表面温度为1500 ℃，外表面温度为100 ℃，试求导热的热通量及两砖间的界面温度。设两砖接触良好，已知耐火砖的导热系数为10.80.0006t λ=+，绝缘砖的导热
系数为20.30.0003t λ=+，W /(m C)??。两式中的t 可分别取为各层材料的平均温度。
解：此为两层平壁的热传导问题，稳态导热时，通过各层平壁截面的传热速率相等，即 Q Q Q ==21 （5-32）
或 2
3221211b t t S b t t S Q -=-=λλ （5-32a ） 式中 115000.80.00060.80.0006 1.250.00032
t t t λ+=+=+?=+ 21000.30.00030.30.00030.3150.000152
t t t λ+=+=+?=+ 代入λ1、λ2得
2
.0100)00015.0315.0(4.01500)0003.025.1(-+=-+t t t t 解之得
C 9772?==t t
()()()C m W 543.1C m W 9770003.025.10003.025.11??=???+=+=t λ
则 ()22111m W 2017m W 4
.0977*******.1=-?=-=b t t S Q λ 3．外径为159 mm 的钢管，其外依次包扎A 、B 两层保温材料，A 层保温材料的厚度为50 mm ，导热系数为0.1 W /(m·℃)，B 层保温材料的厚度为100 mm ，导热系数为1.0 W /(m·℃)，设A 的内层温度和B 的外层温度分别为170 ℃和40 ℃，试求每米管长的热损失；若将两层材料互换并假设温度不变，每米管长的热损失又为多少？
解：
()()m W 150m W 100159100502159ln 0.11159502159ln 1.014017014.32ln 21ln 212
3
21212
1=++?++?+-??=+-=r r r r t t L Q πλπλ
A 、
B 两层互换位置后，热损失为
()()m W 5.131m W 100159100502159ln 1.01159502159ln 0.114017014.32ln 21ln 212
3
21212
1=++?++?+-??=+-=r r r r t t L Q πλπλ
4．直径为57mm 3.5φ?mm 的钢管用40 mm 厚的软木包扎，其外又包扎100 mm 厚的保温灰作为绝热层。现测得钢管外壁面温度为120-℃，绝热层外表面温度为10 ℃。软木和保温灰的导热系数分别为0.043?W/(m ℃)和0.07?W/(m ℃)，试求每米管长的冷损失量。 解：此为两层圆筒壁的热传导问题，则
()()m
W 53.24m W 04.00285.01.004.00285.0ln 07.010285.004.00285.0ln 043
.011012014.32ln 1ln 1π223212121-=+++++--??=+-=r r r r t t L Q λλ 5．在某管壳式换热器中用冷水冷却热空气。换热管为Φ25 mm×2.5 mm 的钢管，其导热系数为45 W/(m·℃)。冷却水在管程流动，其对流传热系数为2 600 W/(m 2·℃)，热空气在壳程流动，其对流传热系数为52
W/(m 2·℃)。试求基于管外表面积的总传热系数K ，以及各分热阻占总热阻的百分数。设污垢热阻可忽略。
解：由o o o o m i i
11K d d b d d αλα=++ 查得钢的导热系数 )C m W 452??=λ
2.5b =mm o 25d =mm ()mm 20mm 5.2225i =?-=d
mm 5.22mm 22025m =+=
d ()()C m W 6.50C m W 02
.02600025.00225.045025.00025.0521122o ??=???+??+=K 壳程对流传热热阻占总热阻的百分数为
o
o o o 1
50.6100%100%100%97.3%152
K K αα?=?=?=
管程对流传热热阻占总热阻的百分数为
o
o o i i
i i o 50.60.025100%100%100% 2.4%126000.02
d K d d d K αα??=?=?=? 管壁热阻占总热阻的百分数为
o
o o m
m o 0.00250.02550.6100%100%100%0.3%1450.0225
bd bd K d d K λλ???=?=?=? 6．在一传热面积为40
m 2的平板式换热器中，用水冷却某种溶液，两流体呈逆流流动。冷却水的流量为30 000kg/h ，其温度由22 ℃升高到36 ℃。溶液温度由115 ℃降至55 ℃。若换热器清洗后，在冷、热流体流量和进口温度不变的情况下，冷却水的出口温度升至40
℃，试估算换热器在清洗前壁面两侧的总污垢热阻。假设：（1）两种情况下，冷、热流体的物性可视为不变，水的平均比热容为4.174
kJ/(kg·℃)；（2）两种情况下，i o αα、分别相同；（3）忽略壁面热阻和热损失。
解：求清洗前总传热系数K
()()C 7.52C 22
5536115ln 225536115m ?=?-----=?t ()()()C m W 231C m W 7
.52403600223610174.430000223m ??=????-???=?=t S Q K 求清洗后传热系数K '
由热量衡算
h p,h 12c p,c 21()()W C T T W C t t -=-
h p,h 12c p,c 2
1()()W C T T W C t t ''-=- c p,c 2121h p,h ()W C T T t t W C ''=-
- ()()C 9.37C 22402236551151151212211?=???
????----=-'---=t t t t T T T ()()C 1.38C 22
9.3740115ln 229.3740115m ?=?-----='?t ()()()C m W 8.410C m W 1
.38403600224010174.430000223??=????-???=K 清洗前两侧的总传热热阻
W C m 109.1W C m 8.4101231111232S ???=????
? ??-='-=-∑K K R 7．在一传热面积为25
m 2的单程管壳式换热器中，用水冷却某种有机溶液。冷却水的流量为28
000kg/h ，其温度由25 ℃升至38 ℃，平均比热容为4.17 kJ/(kg·℃)。有机溶液的温度由110 ℃降至65 ℃，平均比热容为1.72 kJ/(kg·℃)。两流体在换热器中呈逆流流动。设换热器的热损失可忽略，试核算该换热器的总传热系数并计算该有机溶液的处理量。
解：p,c 4.17C = kJ/(kg·℃)
c p,c 21()Q W C t t =-
()W 1022.4W 25381017.43600
2800053?=-???= 求m t ?
有机物 110 → 65
水 38 ← 25
————————————————
t ? 72 40
C 4.54C 40
72ln 4072m ?=?-=?t ()()C m W 3.310C m W 4
.54251022.4225
??=????=K ()()
h kg 10963.1kg 452.5s kg 651101072.11022.4435
21h h ?==-???=-=K T T c Q W p 8．在一单程管壳式换热器中，用水冷却某种有机溶剂。冷却水的流量为10 000 kg/h ，其初始温度为30 ℃，平均比热容为4.174 kJ/（kg·℃）。有机溶剂的流量为14 000 kg/h ，温度由180 ℃降至120 ℃，平均比热容为1.72 kJ/（kg·℃）。设换热器的总传热系数为500
W/(m 2·℃)，试分别计算逆流和并流时换热器所需的传热面积，设换热器的热损失和污垢热阻可以忽略。
解： ()()kW 3.401h kJ 104448.1h kJ 12018072.114000621h =?=-??=-=T T Wc Q p 冷却水的出口温度为
C 61.64C 30174.410000104448.161c c 2?=????
? ??+??=+=t c W Q t p 逆流时
()()C 102.2C 90
39.115ln 39.25C 3012061
.64180ln 3012061.64180m ?=?=
?-----=?t 223m m 854.7m 2
.102500103.401=??=?=t K Q S 逆
并流时
()()C 97.94C 150
39.55ln 61.94C 3018061
.64120ln 3018061.64120m ?=?=
?-----=?t 223m m 452.8m 97
.94500103.401=??=?=t K Q S 逆
9．在一单程管壳式换热器中，用冷水将常压下的纯苯蒸汽冷凝成饱和液体。已知苯蒸汽的体积流量为1 600 m 3/h ，常压下苯的沸点为80.1 ℃，气化热为394 kJ/kg 。冷却水的入口温度为20 ℃，流量为35 000 kg/h ，水的平均比热容为4.17 kJ/(kg·℃)。总传热系数为450
W/(m 2·℃)。设换热器的热损失可忽略，试计算所需的传热面积。
解：苯蒸气的密度为
()
33m kg 692.2m kg 1.8027308206.0781=+??==RT PM ρ h kg 2.4307h kg 692.21600h =?=W
W 1071.4h kJ 10697.1h kJ 3942.430756h ?=?=?==γW Q
c p,c 21()Q W C t t =-
23535000 4.1710(20) 4.71103600
t =??-=? 解出 231.6t =℃
求m t ?
苯 80.1 → 80.1
水 31.6 20
————————————————
t ? 48.5 60.1
C 1.54C 5
.481.60ln 5.481.60m ?=?-=?t 225
m m 3.19m 1
.544501071.4=??=?=t K Q S
10．在一单壳程、双管程的管壳式换热器中，水在壳程内流动，进口温度为30 ℃，出口温度为65 ℃。油在管程流动，进口温度为120 ℃。出口温度为75 ℃，试求其传热平均温度差。
解：先求逆流时平均温度差
油 120 → 75
水 65 30
t ? 55 45
C 8.49C 4555ln 4555ln 1
2
12m ?=?-=???-?='?t t t t t 计算P 及R
211165300.38912030t t P T t --=
==-- 122112075 1.2866530
T T R t t --===-- 查图5-11（a ）得
Δt 0.875?=
C 6.43C 8.49875.0m
Δt m ?=??='?=?t t ? 11．某生产过程中需用冷却水将油从105 ℃冷却至70 ℃。已知油的流量为6 000 kg/h ，水的初温为22 ℃，流量为2 000 kg/h 。现有一传热面积为10 m 2的套管式换热器，问在下列两种流动型式下，换热器能否满足要求：
（1） 两流体呈逆流流动；
（2） 两流体呈并流流动。
设换热器的总传热系数在两种情况下相同，为300
W/(m 2·℃)；油的平均比热容为1.9 kJ/(kg·℃)，水的平均比热容为4.17 kJ/(kg·℃)。热损失可忽略。
解：本题采用NTU -ε法计算
（1）逆流时
C W 7.3166C W 109.2360060003h h ?=??=
p c W C W 7.2316C W 1017.4360020003c c ?=???=
p c W min R max 2316.70.7323166.7
C C C === min min 30010() 1.2952316.7
KS NTU C ?=== 查图得 0.622ε=
min 11()Q C T t ε=-
()W 10196.1W 221057.2316622.05?=-??=
C 70C 2.67C 7.316610196.11055h h 12?
?????-=-=p c W Q T T 能满足要求 （2）并流时
R 0.732C =
min () 1.295NTU =
查图得 0.526ε=
()W 10011.1W 221057.2316526.05?=-??=Q
C 70C 1.73C 7.316610011.110552?
??-=T 不能满足要求 12．在一单程管壳式换热器中，管外热水被管内冷水所冷却。已知换热器的传热面积为5 m 2，总传热系数为1 400 W/(m 2·℃)；热水的初温为100 ℃，流量为5 000 kg/h ；冷水的初温为20 ℃，流量为10 000 kg/h 。试计算热水和冷水的出口温度及传热量。设水的平均比热容为4.18
kJ/(kg·℃)，热损失可忽略不计。
解： C W 5806C W 1018.4360050003h h ?=???=
p c W C W 11611C W 1018.43600100003c c =???=
p c W 5.011611
6.5805max min R ===C C C min min 14005() 1.215805.6
KA NTU C ?=== 查图得 0.575ε=
传热量 min 11()Q C T t ε=-
()W 1067.2W 201006.5805575.05?=-??=
122111000.57510020
T T T T t ε--===-- 解出 254T =℃
212R 12200.510054
t t t C T T --===-- 解出 243t =℃
13．水以1.5 m/s 的流速在长为3 m 、直径为mm 5.2mm 25?φ的管内由20 ℃加热至40 ℃，试求水与管壁之间的对流传热系数。
解：水的定性温度为
C 30C 2
40202b2b1f ?=?+=+=
t t t 由附录六查得30°C 时水的物性为 ρ＝995.7 kg/m 3，μ=80.07×10
－5 Pa·s ，λ=0.6176W /(m C)??，Pr =5.42 则 4i b 50.02 1.5995.7e 3.731080.0710
d u R ρ
μ-??===??（湍流）
传热的三种基本方式 赵世强 08化工一班 0803021039 合肥学院 化学与材料工程系 合肥 230022 摘要：传热是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递过程。由于物体内或系统内的两部分之间的温度差而引起，净的热流方向总是由高温处向低温处流动。 关键词：传热，温度差，热传导，对流传热，辐射传热 引言 化学工业与传热的关系尤为密切，化工生产中的很多过程与单元操作都需要进行加热获冷却，而这些传热过程往往都是通过一定的换热设备来实现的。如何设计价格低廉、运行经济的换热设备以完成所要求的换热任务，是化学工程师经常遇到的问题。这就要求通晓热量传递的基本原理，又要求具有能够定量计算传递速率的能力。 1 热传导 热量从物体内部温度较高的部分传递到温度较低的部分或者传递到与之相接触的、温度较低的另一物体的过程称为热传导，简称导热。 特点：物质间没有宏观位移，只发生在静止物质内的一种传热方式。 1.1 傅立叶定律 描述导热现象的物理定律为傅里叶定律，其数学表达式为 dQ t q k n dS ?==-? 式中 Q ——传热速率单位时间传递的热量，/J s ； q ——热通量单位传热面积的传热速率，2/()J m s ?，矢量，方向为传热面的法线方向dQ q dS = ； S ——与导热方向垂直的传热面积； 负号表示q 与温度梯度方向相反； k ——导热系数, 单位为/()W m K ?。 物性之一：与物质种类、热力学状态（T 、P ）有关
物理含义：代表单位温度梯度下的热通量大小，故物质的k 越大，导热性能越好。 1.2 热导率（导热系数） 定义式：dQ dS k dt dn =- 单位温度梯度的热通量, /(K)W m ? k 表征物质导热能力的大小，是物质的物性之一。 k 金属非金属固体液气由实验测定，一般k k k k >>>金属非金属固体液体气体 1.2.1 气体的导热系数 a 随温度的升高而增大； b 气体k 很小，对导热不利，但有利于保温、绝热； c 混合物11131n i i i i m n i i i k y M k y M ===∑∑ 1.2.2 液体的导热系数 液态金属的k 比一般液体的要高大多数液态金属的k 随T 升高而减小。 在非金属液体中，水的最大。除水和甘油外，绝大多数液体的k 随T 升高而略有减少,k k >纯液体溶液溶液。 溶液的k ：0.9m i i k a k =∑ 或 m i i k a k =∑ 1.2.3 固体的导热系数 纯金属：k 随T 升高而减小，随纯度升高而增大 非金属：k 随ρ升高而增大，随T 升高而增大 对大多数匀质的固体，k 值与温度大致成线性关系，即 0(1)k k t β=+ 2 热对流（又称对流） 对流传热是指由于流体的宏观运动，流体各部分之间发生相对位移、冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。流体中质点发生相对位移而引起热交换。对流传热仅发生在流体中，因此它与流体的流动状态密切相关。在对流传热时，必然伴随着流体质点间的热传导。
热力学与传热学》综合复习题 一、判断说明下列说法是否正确，并说明理由。 1、某种理想气体经过一个不可逆循环后，其熵的变化值大于零。 2、功的数值仅仅取决于工质的初态和终态，与过程无关。 3、理想气体吸热后，温度一定升高。 4、牛顿冷却公式中的△ t可以改为热力学温度之差△ T。 5、工质进行膨胀时必须对工质加热。 6、在温度同为T i的热源和同为T2的冷源之间工作的一切不可逆循环，其热效率必小于可 逆循环。 7、工质的熵增就意味着工质经历一个吸热过程。 8、已知湿蒸汽的压力和温度，就可以确定其状态。 9、同一温度场中两条等温线可以相交。 二、简答题1．有人将一碗热稀饭置于一盆凉水中进行冷却。为使稀饭凉的更快一些，你认为他应该搅拌碗中的稀饭还是盆中的凉水？为什么？ 2．对于高温圆筒壁来说，加保温层一定能降低对外散热量，对吗？为什么？ 3．在寒冷的北方地区，建房用砖采用实心砖还是多孔的空心砖好？为什么？4．同一物体内不同温度的等温线能够相交，对吗？为什么? 5、在某厂生产的测温元件说明书上，标明该元件的时间常数为 1 秒。从传热 学角度，你认为此值可信吗？为什么？ 三、计算题 1. 一循环，工质从高温热源吸热 3.4氷06 kJ,输出功率1.1 X O6 kJ。试计算该循环的热
效率n。若循环是在温度分别为577 C和30 C的恒温热源间完成的，试计算该循环的热效率n 与同温限下卡诺循环的热效率n之比。 2 .可视为理想气体的空气在活塞中从 1 bar、20C经历一可逆绝热过程后，压 力升为6bar。已知空气的比定压热容C p=1.0 kJ/(kg K)，比定容热容c v=0.71 kJ/(kg K)。试计算该过程终了时空气的温度,每千克空气所作的膨胀功。 3. 有一直径为5cm初始温度为400C的钢球，将其突然放到温度为30C的空 气中。设钢球表面与周围环境间的总换热系数为24 W/(m 2 K)，试计算钢球冷却到 180 C所需的时间。已知钢球的c=480 J/(kg K), p =7753 kg/用，入=33 W/(mK)。 3 4. 将氧气压送到容积为2m 的储气罐内,初始时表压力为 0.3bar ,终态时表压力为3bar,温度由11=45C升高到12=80 C。试求压入的氧气质量。当地大气 压 为P b=760mmH,g 氧气R g=260J/(kg K)。 5. 流体受迫地流过一根内直径为25 mm 的直长管,实验测得管内壁面温度为 120 C,流体平均温度为60 C,流体与管壁间的对流换热系数为350 W/(m 2 K)。 试计算单位管长上流体与管壁间的换热量。 6. 相距甚近而平行 放置的两个面积相等的灰体表面,黑度各为0.6 和0.5,温度 各为700C和350C,试计算它们之间的辐射换热量。 7. 一^诺热机工作于500 C和200 C的两个恒温热源之间。已知该卡诺热机 每秒中从高温热源吸收100 kJ,求该卡诺热机的热效率及输出功率。 8．在一根外直径为120mm 的蒸汽管道外包一厚度为25mm 的石棉保温层, 保温层的导热
《热力学与传热学》考试答案
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《热力学与传热学》考试答案 一、判断题 1．循环净功越大，则循环的热效率也愈大。（） 2．经过一个不可逆循环后，工质熵的变化为零。（） 3．若容器中气体的绝对压力没有改变，则其压力表的读数就不会改变。（） 4、闭口系与外界无物质交换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统。（） 5、功的数值仅仅取确于工质的初态和终态，与过程无关。（） 6、气体膨胀时一定对外作功。（） 7、比热容仅仅是温度的单值函数。（） 8、对于一种确定的理想气体，(c p-c v)一定为一定值。（） 二、填空题 1．在两个恒温热源之间有两个可逆循环，其中一个循环的工质是理想气体、热效率为ηA；另一循环的工质是等离子气体，热效率为ηB。试比较这两个循环热效率的大小。 三、简答题 hl的形式，二者有何区别？ 1．Nu数和Bi数均可写成 λ 2．冬天，在相同的室外温度条件下，为什么骑摩托车比步行时感到更冷些，一般要戴皮手套和护膝？ 3．试比较在其它条件相同时，下列情况管内对流换热系数的相对大小。（请用符号“<”、“=”、“<”表示）（1）层流紊流（2）水空气（3）光滑管粗糙管（4）直管弯管（5）层流入口段层流充分发展段4．在p-v图中有一可逆过程1-2，工质为理想气体。试判断其过程热量q、过程功w 以及热力学能变化?u的正负。 5．已知H2O在压力为p=1.0MPa时饱和温度为t s=179.88?C。试判断H2O在下列情况下的状态：（1）p=1.0MPa、t=200?C；（2）p=1.0MPa、t=160?C；（3）p=1.0MPa、干度x=0.6。 6．写出努塞尔数（Nu）的表达式及物理意义。 7．有人将一碗热稀饭置于一盆凉水中进行冷却。为使稀饭凉的更快一些，你认为他应该搅拌碗中的稀饭还是盆中的凉水？为什么？ 8．对于高温圆筒壁来说，加保温层一定能降低对外散热量，对吗？为什么？
第一章传质过程基础 一、选择与填空（30分，每空2分）https://www.doczj.com/doc/f11187714.html,/month.200807.html 1. 传质通量与_____相对应。 A. ； B. ； C. ； D. 。 2. 传质通量j A与_____相对应。 A.； B.； C.； D. 。 3. 传质通量与_____相对应。 A. ； B. ； C. ； D. 。 4. 等分子反方向扩散通常发生在_______单元操作过程中；一组分通过另一停滞组分的扩散通常发生在_______单元操作过程中。 5. 描述动量和质量传递类似律的一层模型是________________；两层模型是 _____________；三层模型是_______________。 6. 通常，气体的扩散系数与_____________有关，液体的扩散系数与_____________有关。 7. 表示_____________________对流传质系数，表示_______________________对流传质系数，它们之间的关系是__________________。 8. 对流传质系数与推动力_____相对应。 A. ； B. ； C. ； D. 。
9. 推动力与对流传质系数_____相对应。 A. ； B. ； C. ； D. 。 二、计算题（40分，每题20分） 1. 在一根管子中存在有由CH4（组分A）和He（组分B）组成的气体混合物，压力为1.013×105 Pa、温度为298K。已知管内的CH4通过停滞的He进行稳态一维扩散，在相距0.02m的两端，CH4 的分压分别为Pa及Pa，管内的总压维持恒定。扩散条件下，CH4 在He中的扩散系数为m2/s 。试求算CH4的传质通量。 2. 298 K的水以0.5 m/s的主体流速流过内径为25mm的萘管，已知萘溶于水时的施密特数为2330，试分别用雷诺、普兰德—泰勒、卡门和柯尔本类比关系式求算充分发展后的对流传质系数。 三、推导题（30分，每题15分） 1. 对于A、B 二组元物系，试采用欧拉（Euler）方法，推导沿x、y方向进行二维分子传 质时的传质微分方程。设系统内发生化学反应，组分A的质量生成速率为kg/（m3·s） 2. 试利用传质速率方程和扩散通量方程，将转换成。 一、选择与填空（30分） 1. 吸收操作的原理是__________________。 2. 对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当总压增大时，亨利系数将_____，相平 衡常数将_____，溶解度系数将_____。 A. 增大； B. 不变； C. 减小； D. 不确定。 3. 在吸收操作中，以液相浓度差表示的吸收塔某一截面上的总推动力为_____。
传热学基础知识 本文由淹死的鱼张冰贡献 ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 传热学基本知识 摘要：本节主要介绍导热，对流换热，辐射换热及稳定传热的基本概念，基本计算方法等内容。 2.1稳定传热的基本概念 2.1.1温度场 温度场：是某一时刻空间中各点温度分布的总称。一般来说，温度场是空间坐标和时间的函数，即 t = f (x, y, z,η ) 式 t ?温；中度 x, y, z ?空坐；间标 η?时。间上式表示物体内部在x，y，z三个方向和在时间上均发生变化的三维非稳态温度场。如果温度场不随时间变化，则上式变为：t = f (x, y, z) 该式所表达的内容是温度场内各点的温度不随时间变化，这样的温度场就是稳态温度场，它只是空间坐标函数。 此外，如果温度场内温度的变化仅与两个或一个坐标有关，则称为二维或一维稳态温度场。随时间变化为非稳态温度场，不随时间变化为稳态温度场。 2.1.2等温面于等温线 等温面：同一时刻在温度场中所有温度相同的点连接构成的面。等温
线：不同的等温面与同一平面相交所得到一簇曲线。同一时刻两个不同等温线不会彼此相交。在任意时刻，标绘出物体中所有等温面（线），即描绘了物体内部温度场。 2.1.3温度梯度 事实证明两个等温线之间的变化以垂直于法线方向上温度的变化率最大，这一温度最大变化率称为温度梯度。用grad t来表示。即： ?t ?t =n ?n→0 ?n ?x 式 n ?法方上单向；中线向的位量?t 示发方温的向数?表沿现向度方倒。?n gradt = n lim gradt = i ?t ?t ?t + j +k ?x ?y ?z 温度梯度在直角坐标系中可表示为： 式 i, j和分是 , y和轴向单向。中 k 别 x z 方的位量温度梯度的负值，称为温度降度。 2.1.4导热定律 单位时间内通过单位给定界面的导热量，称为热流量，记作q，单位W/m2. 傅立叶定律（导热基本定律）： q = ?λgradt 上式表明，热流量是一个向量（热流向量），它与温度梯度位于等温面同一法线上，但是指向温度降低的方向，上式中的负号就表示热流量和温度梯度的方向相反，永远顺着温度降低的方向。适用于连续均匀和各向同性材料的稳态和非稳态导热过程。 2.1.5导热系数 导热系数的定义式：导热系数在数值上等于温度降低 1 / m 时单位时间每单位导热面积的导热量。℃ 2 单位是。导热系数是材料固有的
《传递工程基础》复习题 第一单元传递过程概论 本单元主要讲述动量、热量与质量传递的类似性以及传递过程课程的内容及研究方法。掌握化工过程中的动量传递、热量传递和质量传递的类似性，了解三种传递过程在化工中的应用，掌握牛顿粘性定律、付立叶定律和费克定律描述及其物理意义，理解其相关性。熟悉本课程的研究方法。 第二单元动量传递 本单元主要讲述连续性方程、运动方程。掌握动量传递的基本概念、基本方式；理解两种方程的推导过程，掌握不同条件下方程的分析和简化；熟悉平壁间的稳态层流、圆管内与套管环隙中的稳态层流流动情况下连续性方程和奈维－斯托克斯方程的简化，掌握流函数和势函数的定义及表达式；掌握边界层的基本概念；沿板、沿管流动边界层的发展趋势和规律；边界层微分和积分动量方程的建立。 第三单元热量传递 本单元主要讲述热量传递基本方式、微分能量方程。了解热量传递的一般过程和特点，进一步熟悉能量方程；掌握稳态、非稳态热传导两类问题的处理；对一维导热问题的数学分析方法求解；多维导热问题数值解法或其他处理方法；三类边界问题的识别转换；各类传热情况的正确判别；各情况下温度随时间、地点的分布规律及传热通量。结合实际情况，探讨一些导热理论在工程实践中的应用领域。 第四单元传量传递 本单元主要介绍传质的基本方式、传质方程、对流传质系数；稳定浓度边界层的层流近似解；三传类比；相际传质模型。掌握传质过程的分子扩散和对流传质的机理；固体中的分子扩散；对流相际传质模型；熟悉分子扩散微分方程和对流传质方程；传质边界层概念；沿板、沿管的浓度分布，传质系数的求取，各种传质通量的表达。
第一部分 传递过程概论 一、填空题： 1. 传递现象学科包括 动量 、 质量 和 热量 三个相互密切关联的主题。 2. 化学工程学科研究两个基本问题。一是过程的平衡、限度；二是过程的速率以及实现工程所需要的设备。 3. 非牛顿流体包括假塑性流体，胀塑性流体，宾汉塑性流体 （至少给出三种流体）。 4．分子扩散系数（ν ，α ，D AB ）是物质的物理性质常数，它们仅与__温度__ ， ___压力 ___和___组成__等因素有关。 5.涡流扩散系数（E ）则与流体的__性质____无关、而与__湍动程度_____，流体在管道中的 ____所处位置____和___边壁糙度_____等因素有关。 6.依据流体有无粘性，可以将流体分为____粘性_______流体和理想_______流体。 7.用于描述涡流扩散过程传递通量计算的三个公式分别为：____ _、_______ 和 ________ __。 8.动量、热量及质量传递的两种基本方式是 对流 和 扩散 ，其中，前者是指由于 流 体宏观流动 导致的传递量的迁移，后者指由于传递量 浓度梯度 所致传递量的迁移。 9.分子传递的基本定律包括 牛顿粘性定律 ， 傅立叶定律 和 费克定律 ，其数学定 义式分别为 dy du μτ-= ， dy dt k A q -=?? ? ?? 和 dy dC D j A AB A -= 。 10. 依据守恒原理运用微分衡算方法所导出的变化方程包括连续性方程、能量方程、运动方 程和对流扩散方程。 11.描述分子传递的现象方程及牛顿粘性定律 、傅立叶定律和费克定律称为本构方程。 12. 依据质量守恒、能量守恒和动量守恒原理，对设备尺度范围进行的衡算称为总衡算或宏 观衡算；对流体微团尺度范围进行的衡算称为微分衡算或微观衡算。 13.通过微分衡算，导出微分衡算方程，然后在特定的边界和初始条件下通过梳理解析方法， 将微分方程求解，才能得到描述流体流动系统中每一点的有关物理量随空间位置和时间的变 化规律。 14. 传递现象所遵循的基本原理为一个过程传递的通量与描述该过程的强度性质物理量的 梯度成正比，传递的方向为该物理量下降的方向。 15.传递现象的基本研究方法主要有三种，即理论分析方法、实验研究方法和数值计算方法。 二、基本概念 1. 流体质点 2. 连续介质 3. 稳态流动、非稳态流动 三、名词解释 1.压力、黏度、通量 2 不可压缩流体，可压缩流体，粘性流体，理想流体，非牛顿流体，非牛顿流体的几种类型？
第五章 传热过程基础 1．用平板法测定固体的导热系数，在平板一侧用电热器加热，另一侧用冷却器冷却，同时在板两侧用热电偶测量其表面温度，若所测固体的表面积为0.02 m 2，厚度为0.02 m ，实验测得电流表读数为0.5 A ，伏特表读数为100 V ，两侧表面温度分别为200 ℃和50 ℃，试求该材料的导热系数。 解：传热达稳态后电热器的加热速率应与固体的散热（导热）速率相等，即 L t t S Q 21-=λ 式中 W 50W 1005.0=?==IV Q m 02.0C 50C 200m 02.0212=?=?==L t t S ，，， 将上述数据代入，可得 ()()()()C m W 333.0C m W 5020002.002.05021??=??-??=-=t t S QL λ 2．某平壁燃烧炉由一层400 mm 厚的耐火砖和一层200 mm 厚的绝缘砖砌成，操作稳定后，测得炉的内表面温度为1500 ℃，外表面温度为100 ℃，试求导热的热通量及两砖间的界面温度。设两砖接触良好，已知耐火砖的导热系数为10.80.0006t λ=+，绝缘砖的导热系数为 20.30.0003t λ=+，W /(m C)??。两式中的t 可分别取为各层材料的平均温度。 解：此为两层平壁的热传导问题，稳态导热时，通过各层平壁截面的传热速率相等，即 Q Q Q ==21 （5-32） 或 2 3221211b t t S b t t S Q -=-=λλ （5-32a ） 式中 115000.80.00060.80.0006 1.250.00032 t t t λ+=+=+?=+ 21000.30.00030.30.00030.3150.000152 t t t λ+=+=+?=+ 代入λ1、λ2得 2 .0100)00015.0315.0(4.01500)0003.025.1(-+=-+t t t t 解之得 C 9772?==t t ())()C m W 543.1C m W 9770003.025.10003.025.11??=???+=+=t λ 则 ()22111m W 2017m W 4 .0977*******.1=-?=-=b t t S Q λ 3．外径为159 mm 的钢管，其外依次包扎A 、B 两层保温材料，A 层保温材料的厚度为50 mm ，导热系数为0.1 W /(m·℃)，B 层保温材料的厚度为100 mm ，导热系数为1.0 W /(m·℃)，
中国石油大学（北京）远程教育学院期末复习题 《工程热力学与传热学》 一. 选择题 1. 孤立系统的热力状态不能发生变化；（×） 2. 孤立系统就是绝热闭口系统；（×） 3. 气体吸热后热力学能一定升高；（×） 4. 只有加热，才能使气体的温度升高；（×） 5. 气体被压缩时一定消耗外功；（√ ） 6. 封闭热力系内发生可逆定容过程，系统一定不对外作容积变化功；（√ ） 7. 流动功的改变量仅取决于系统进出口状态，而与工质经历的过程无关；（√ ） 8. 在闭口热力系中，焓h是由热力学能u和推动功pv两部分组成。（×） 9. 理想气体绝热自由膨胀过程是等热力学能的过程。（×） 10. 对于确定的理想气体，其定压比热容与定容比热容之比cp/cv的大小与气体的温度无关。（×） 11. 一切可逆热机的热效率均相同；（×） 12. 不可逆热机的热效率一定小于可逆热机的热效率；（×） 13. 如果从同一状态到同一终态有两条途径：一为可逆过程，一为不可逆过程，则不可逆 过程的熵变等于可逆过程的熵变；（√ ） 14. 如果从同一状态到同一终态有两条途径：一为可逆过程，一为不可逆过程，则不可逆 过程的熵变大于可逆过程的熵变；（×） 15. 不可逆过程的熵变无法计算；（×） 16. 工质被加热熵一定增大，工质放热熵一定减小；（×） 17. 封闭热力系统发生放热过程，系统的熵必然减少。（×） 18. 由理想气体组成的封闭系统吸热后其温度必然增加；（×） 19. 知道了温度和压力，就可确定水蒸气的状态；（×） 20. 水蒸气的定温膨胀过程满足Q=W；（×） 21. 对未饱和湿空气，露点温度即是水蒸气分压力所对应的水的饱和温度。（√） 二. 问答题 1. 说明什么是准平衡过程？什么是可逆过程？指出准平衡过程和可逆过程的关系。
05第五章传热过程基 础
第五章 传热过程基础 1．用平板法测定固体的导热系数，在平板一侧用电热器加热，另一侧用冷却器冷却，同时在板两侧用热电偶测量其表面温度，若所测固体的表面积为0.02 m 2，厚度为0.02 m ，实验测得电流表读数为0.5 A ，伏特表读数为100 V ，两侧表面温度分别为200 ℃和50 ℃，试求该材料的导热系数。 解：传热达稳态后电热器的加热速率应与固体的散热（导热）速率相等，即 L t t S Q 21-=λ 式中 W 50W 1005.0=?==IV Q m 02.0C 50C 200m 02.0212=?=?==L t t S ，，， 将上述数据代入，可得 ()()()()C m W 333.0C m W 5020002.002.05021??=??-??=-=t t S QL λ 2．某平壁燃烧炉由一层400 mm 厚的耐火砖和一层200 mm 厚的绝缘砖砌成，操作稳定后，测得炉的内表面温度为1500 ℃，外表面温度为100 ℃，试求导热的热通量及两砖间的界面温度。设两砖接触良好，已知耐火砖的导热系数为10.80.0006t λ=+，绝缘砖的导热系数为20.30.0003t λ=+，W /(m C)??。两式中的t 可分别取为各层材料的平均温度。 解：此为两层平壁的热传导问题，稳态导热时，通过各层平壁截面的传热速率相等，即 Q Q Q ==21 （5-32） 或 2 3221211b t t S b t t S Q -=-=λλ （5-32a ）
式中 115000.80.00060.80.0006 1.250.00032 t t t λ+=+=+?=+ 21000.30.00030.30.00030.3150.000152 t t t λ+=+=+?=+ 代入λ1、λ2得 2 .0100)00015.0315.0(4.01500)0003.025.1(-+=-+t t t t 解之得 C 9772?==t t ())()C m W 543.1C m W 9770003.025.10003.025.11??=???+=+=t λ 则 ()22111m W 2017m W 4 .0977*******.1=-?=-=b t t S Q λ 3．外径为159 mm 的钢管，其外依次包扎A 、B 两层保温材料，A 层保温材料的厚度为50 mm ，导热系数为0.1 W /(m·℃)，B 层保温材料的厚度为100 mm ，导热系数为1.0 W /(m·℃)，设A 的内层温度和B 的外层温度分别为170 ℃和 40 ℃，试求每米管长的热损失；若将两层材料互换并假设温度不变，每米管长的热损失又为多少？ 解： ()()m W 150m W 100159100502159ln 0.11159502159ln 1.014017014.32ln 21ln 212 3 21212 1=++?++?+-??=+-=r r r r t t L Q πλπλ A 、 B 两层互换位置后，热损失为 ()()m W 5.131m W 100159100502159ln 1.01159502159ln 0.114017014.32ln 21ln 212 3 21212 1=++?++?+-??=+-=r r r r t t L Q πλπλ
中国石油大学 热力学与传热学在线第一阶段作业答案 第1题如果热力系统与外界之间没有任何形式的能量交换，那么这个热力系统一定是（）：您的答案：D 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：根据闭口系统，开口系统，绝热系统，以及孤立系统的含义，可分析填入孤立系统 第2题工质的压力可以用绝对压力，表压力和真空度来表示，以下哪种压力可以作为工质的状态参数 您的答案：A 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：对于热力系统所处的某一确定状态，绝对压力具有确定的数值，但表压力会随环境压力的变化而变化，不能作为状态参数。 第3题若组成热力系统的各部分之间没有热量传递，热力系统将处于热平衡状态。此时热力系统内部一定不存在（）。 您的答案：A 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：温度差是判断系统是否处于热平衡的参量，系统处于热平衡时各部分之间一定没有温度差。 第4题若组成热力系统的各部分之间没有相对位移，热力系统将处于力平衡状态。此时热力系统内部一定不存在（）。
您的答案：B 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：压力差是判断系统是否处于力平衡的参量，处于力平衡的热力系统，必须满足力平衡，各部分之间没有相对运动。 第5题等量空气从相同的初态出发，分别经过可逆绝热过程A和不可逆绝热过程B到达相同的终态，两个过程中空气热力学能变化的关系为（）。 您的答案：C 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：根据热力学能是热力系统的状态参数的特点，可知，空气从相同初始状态出发，到达相同终了状态时，热力学能的变化相同。 第6题热力系统的总储存能包括内部储存能和外部储存能，下列哪种能量是内部储存能。您的答案：A 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：根据储存能，热力学能，宏观动能和宏观位能，功量，热量的区别可知，热力学能是热力系统的内部储存能。 第7题第一类永动机违反了以下哪个基本定律。 您的答案：B 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：第一类永动机是指不消耗任何形式的能量就能够对外作功的机器，其违反了热力学
第三节传热基本方程及传热计算 可知，要强化传热过程主要应着眼于增加推动力和减少热阻， 也就是设法增大 t m 或者 增大传热面积A 和传热系数K 。 在生产上，无论是选用或设计一个新的换热器还是对已有的换热器进行查定，都是建 立在上述基本方程的基础上的， 传热计算则主要解决基本方程中的 Q ，A,K, tm 及有关量的 计算。传热基本方程是传热章中最主要的方程式。 、传热速率Q 的计算 冷、热流体进行热交换时，当热损失忽略，则根据能量守恒原理，热流体放出热 量Qh ，必等于冷流体所吸收的热量 Qc ，即Qn Qc ，称之热量衡算式。 i.i. 无相变化时热负荷的计算 (1) ( 1)比热法 Q m h c ph T 1 T 2 m c C pc t 2 11 式中 Q ――热负荷或传热速率， J .S 1或W ； mh ， mc ――热、冷流体的质量流量， kg.s -1; Cpc,Cph ――冷、热流体的定压比热，取进出口流体温度的算术平均值下的比热， k J . (kg.k ) -1; T 1 ，T 2——热流体进、出口温度，K(° C ); t 1 ，t 2 —冷流体的进出口温度，K(° C )。 (2) 热焓法 Q m(l 1 I 2) (4 — 13) 式中 丨 1 ――物料始态的焓，k J .kg -1； I 2 ――物料终态的焓，k J .kg -1。 2 ?有相变化时热负荷计算 Q Gr (4—14) 式中 G ――发生相变化流体的质量流量， kg.s -1; r ---- 液体汽化(或蒸汽冷凝)潜热， k J .kg -1。 注意：在热负荷计算时，必须分清有相变化还是无相变化， 然后根据不同算式进行计算。 对蒸汽的冷凝、冷却过程的热负荷，要予以分别计算而后相加。 当要考虑热损失时，则有： 从传热基本方程 或 Q kA t m t Q m 1 kA 传热推动力 传热热阻 (4-11) (4-lla) (4-12)
第5章传热过程基础 一、选择题 1．冷热流体进行对流传热，冷流体一侧的对流传热系数α1为100W/（m2·K），热流体一侧的对流传热系数α2等于1000W/（m2·K），总传热系数K接近哪一侧的对流传热系数α值，要提高K，应提高哪一侧的α值（）。 A．接近α1，提高α2 B．接近α2，提高α1 C．接近α1，提高α1 D．接近α2，提高α2 【答案】C 2．下列各种情况下对流给热系数由大到小的正确顺序是（）。 ①空气流速为30m/s时的α ②水的流速为1.5m/s时的α ③蒸汽滴状冷凝时的α ④水沸腾时的α A．③＞④＞①＞② B．④＞③＞②＞① C．③＞④＞②＞① D．③＞②＞④＞① 【答案】C
【解析】因为有相变时的给热系数比无相变时要大，而气相的给热系数又大于液相，所以蒸汽滴状冷凝时的α＞水沸腾时的α＞水的α＞空气的α。 3．强制对流（无相变）流体的对流传热系数关联式来自（）。 A．理论方法 B．量纲分析法 C．数学模型法 D．量纲分析和实验相结合的方法 【答案】D 4．在间壁式传热中，热量从热流体传到冷流体的过程，热阻主要集中在（）。 A．金属壁 B．冷、热流体的层流底层内 C．冷、热流体的主体 D．平均分配在各层 【答案】B 5．在对流传热系数关联式中，反映流体流动状况对对流传热影响的准数是（）。 A．努塞尔特准数Nu B．普朗特准数Pr C．雷诺准数Re D．格拉斯霍夫准数Gr
【答案】C 6．热量传递的基本方式是（）。 A．恒温传热和定态变温传热 B．导热给热和热交换 C．汽化、冷凝与冷却 D．传导传热、对流传热和辐射传热 【答案】D 7．关于辐射传热，下列几种说法中错误的是（）。 A．除真空和大多数固体外，热射线可完全透过 B．热射线和光辐射的本质完全相同，不同的仅仅是波长的范围 C．热射线和可见光一样，都服从折射定律 D．物体的温度不变，其发射的辐射能也不变 【答案】A 【解析】任何物体只要其绝对温度不为零度，都会不停地以电磁波的形式向外界辐射能量，且热辐射线可以在真空中传播，无需任何介质。和可见光一样，当来自外界的辐射能投射到固体表面上时，会发生吸收、反射和穿透现象。 8．蒸汽-空气间壁换热过程为强化传热，下列方案中的（）在工程上是可行的。 A．提高空气流速 B．蒸汽侧管壁上装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝液
《化工传递过程原理（Ⅱ）》作业题 1. 粘性流体在圆管内作一维稳态流动。设r 表示径向距离，y 表示自管壁算起的垂直距离，试分别写出沿r 方向和y 方向的、用（动量通量）＝-（动量扩散系数）×（动量浓度梯度）表示的现象方程。 1．(1-1) 解：()d u dy ρτν = (y ，u ，du dy > 0) ()d u dr ρτν =- (r ，u , du dr < 0) 2. 试讨论层流下动量传递、热量传递和质量传递三者之间的类似性。 2. (1-3) 解：从式（1-3）、（1-4）、（1-6）可看出： A A A B d j D dy ρ =- （1-3） () d u dy ρτν =- （1-4） ()/p d c t q A dy ρα =- （1-6） 1. 它们可以共同表示为：通量 = －（扩散系数）×（浓度梯度）； 2. 扩散系数 ν、α、AB D 具有相同的因次，单位为 2/m s ； 3. 传递方向与该量的梯度方向相反。 3. 试写出温度t 对时间θ的全导数和随体导数，并说明温度对时间的偏导数、全导数和随体导数的物理意义。 3.（3-1） 解：全导数： d t t t d x t d y t d z d x d y d z d θθθθθ????=+++ ???? 随体导数：x y z Dt t t t t u u u D x y z θθ????=+++???? 物理意义： t θ ??——表示空间某固定点处温度随时间的变化率；
dt d θ——表示测量流体温度时，测量点以任意速度dx d θ、dy d θ、dz d θ 运动所测得的温度随时间的变化率 Dt θ——表示测量点随流体一起运动且速度x u dx d θ=、y u dy d θ=、z u dz d θ =时，测得的温度随时间的变化率。 4. 有下列三种流场的速度向量表达式，试判断哪种流场为不可压缩流体的流动。 （1）j xy i x z y x u )2()2(),,(2θθ--+= （2）y x z x x z y x )22()(2),,(++++-= （3）xz yz xy y x 222),(++= 4.（3-3） 解：不可压缩流体流动的连续性方程为：0u ?= （判据） 1. 220u x x ?=-= ，不可压缩流体流动； 2. 2002u ?=-++=- ，不是不可压缩流体流动； 3. 002222()u y z x x y z =??≠??=++=++= ，不可压缩 ，不是不可压缩 5. 某流场可由下述速度向量式表达： k z j y i xyz z y xyz z y x θθθ33),,,(-+=-+= 试求点（2，1，2，1）的加速度向量。 5. （3-6） 解： y x z i j k Du Du Du Du D D D D θθθθ =++ x x x x x x y z u u u D u u u u u D x y z θθ=+++???????? 0()()3()xyz yz y xz z xy θ=++- (13)x y z y z θ=+- y y Du D θ = 23(3)(3)3(31) z z z z Du D θθθθ =-+--=-
工程热力学和传热学 课后答案
第一篇工程热力学 第一章基本概念 一．基本概念 系统：状态参数：热力学平衡态：温度：热平衡定律：温标：准平衡过程： 可逆过程：循环：可逆循环：不可逆循环： 二、习题 1．有人说，不可逆过程是无法恢复到起始状态的过程，这种说法对吗 错 2．牛顿温标,用符号°Ｎ表示其温度单位,并规定水的冰点和沸点分别为100°Ｎ和200°Ｎ，且线性分布。（1）试求牛顿温标与国际单位制中的热力学绝对温标(开尔文温标)的换算关系式；（2）绝对零度为牛顿温标上的多少度 3．某远洋货轮的真空造水设备的真空度为ＭＰａ，而当地大气压力为，当航行至另一海域，其真空度变化为，而当地大气压力变化为。试问该真空造水设备的绝对压力有无变化 4．如图1-1所示，一刚性绝热容器内盛有水，电流通过容器底部的电阻丝加热水。试述按下列三种方式取系统时，系统与外界交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）取虚线内空间为系统。 （1）不考虑水的蒸发，闭口系统。 （2）绝热系统。注：不是封闭系统，有电荷的交换 （3）绝热系统。 图 1-1 5．判断下列过程中那些是不可逆的，并扼要说明不可逆原因。 （1）在大气压力为时，将两块0℃的冰互相缓慢摩擦，使之化为0℃的水。 耗散效应 （2）在大气压力为时，用(0＋dt)℃的热源(dt→0)给0℃的冰加热使之变为0℃的水。 可逆 （3）一定质量的空气在不导热的气缸中被活塞缓慢地压缩（不计摩擦）。 可逆 （4）100℃的水和15℃的水混合。 有限温差热传递 6．如图1-2所示的一圆筒容器，表A的读数为 360kPa；表B的读数为170kPa，表示室I压力高于室II的压力。大气压力为760mmHg。试求: （1）真空室以及I室和II室的绝对压力； （2）表C的读数； （3）圆筒顶面所受的作用力。 图1-2 第二章热力学第一定律 一．基本概念
第一篇工程热力学 第一章基本概念 一．基本概念 系统：状态参数：热力学平衡态：温度：热平衡定律：温标：准平衡过程：可逆过程：循环：可逆循环：不可逆循环： 二、习题 1．有人说，不可逆过程是无法恢复到起始状态的过程，这种说法对吗 错 2．牛顿温标,用符号°Ｎ表示其温度单位,并规定水的冰点和沸点分别为100°Ｎ和200°Ｎ，且线性分布。（1）试求牛顿温标与国际单位制中的热力学绝对温标(开尔文温标)的换算关系式；（2）绝对零度为牛顿温标上的多少度 3．某远洋货轮的真空造水设备的真空度为ＭＰａ，而当地大气压力为，当航行至另一海域，其真空度变化为，而当地大气压力变化为。试问该真空造水设备的绝对压力有无变化 4．如图1-1所示，一刚性绝热容器内盛有水，电流通过容器底部的电阻丝加热 水。试述按下列三种方式取系统时，系统与外界交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）取虚线内空间为系统。 （1）不考虑水的蒸发，闭口系统。 （2）绝热系统。注：不是封闭系统，有电荷的交换 （3）绝热系统。 图 1-1 5．判断下列过程中那些是不可逆的，并扼要说明不可逆原因。 （1）在大气压力为时，将两块0℃的冰互相缓慢摩擦，使之化为0℃的水。 耗散效应 （2）在大气压力为时，用(0＋dt)℃的热源(dt→0)给0℃的冰加热使之变为0℃的水。 可逆 （3）一定质量的空气在不导热的气缸中被活塞缓慢地压缩（不计摩擦）。 可逆 （4）100℃的水和15℃的水混合。 有限温差热传递 6．如图1-2所示的一圆筒容器，表A的读数为 360kPa；表B的读数为170kPa，表示室I压力高于 室II的压力。大气压力为760mmHg。试求: （1）真空室以及I室和II室的绝对压力； （2）表C的读数； （3）圆筒顶面所受的作用力。
中国石油大学（北京）2006-2007学年度第一学期石工2004《工程热力学与传热学》期末试卷——A卷（闭卷） 工程热力学部分 一.判断对错（每题1分，共计6分） 1孤立系统的热力状态不能发生变化；（） 2气体吸热后热力学能一定升高；（） 3一切可逆热机的热效率均相同；（） 4如果从同一状态到同一终态有两条途径：一为可逆过程，一为不可逆过程，则不可逆过程的熵变大于可逆过程的熵变；（） 5知道了温度和压力，就可确定水蒸气的状态；（） 6当湿空气的相对湿度为0时，表示空气中完全没有水蒸气。（） 二.问答题（共计20分） 1将满足空气下列要求的多变过程表示在p-v图和T-s图上 （1）理想气体的定温，定压，定容和定熵过程； （2）n=1.6的膨胀过程，并判断q，w， u的正负。（6分） 2写出两个与热力学第二定律相对应的数学表达式，并对表达式进行简单说明。（4分） 3解释湿空气的露点温度，说明将未饱和湿空气转变为饱和湿空气的方法。（4分） 4分析提高朗肯循环热效率的方法有哪些，解释再热循环的目的。（6分） 三.计算题（共计29分） 1一绝热刚性汽缸（如图），被一导热的无摩擦活塞分成两部分。最初活塞被固定在某一位置上，汽缸的一侧储有压力为0.2 MPa，温度为300K的0.01 m3的空气；另一侧储有同体积，同温度的空气，其压力为0.1 MPa。去除销钉，放松活塞任其自由移动，最后两侧达到平衡。设空气的比热容为定值。试计算： （1）平衡时的温度为多少？ （2）平衡时的压力为多少？ （3）两侧空气的熵变值及整个气体的熵变值为多少？（14分） 2图示为一烟气余热回收方案。设烟气比热容Cp = 1.4 kJ/(kg.K)， Cv = 1.0 kJ/(kg.K)。 试求： （1）烟气流经换热器时传给热机工质的热量；（2）热机放给大气的最小热量Q2； （3）热机输出的最大功W。（本题15分） t t t 热机 大气 =27℃ p =0.1MPa Ｑ １ Ｑ ２ Ｗ 1 =527℃ p 1 =0.1MPa m=6kg 2 =37℃ p 2 =0.1MPa A 0.2 MPa 300K B 0.1 MPa 300K
一、选择题 (82分) 1、 定量气体吸收热量50kJ,同时热力学能增加了80kJ,则该过程是（）。 A、 压缩过程 B、 膨胀过程 C、 熵减过程 D、 降压过程 正确答案： A 学生答案： A 2、 以下系统中,和外界即没有质量交换,又没有能量交换的系统是（）。 A、 闭口系统 B、 开口系统 C、 绝热系统 D、 孤立系统 正确答案： D 学生答案： 3、 下列各热力过程,按多变指数大小排序,正确的是（） A、 定熵过程>定温过程>定压过程>定容过程 B、 定容过程>定熵过程>定温过程>定压过程 C、 定压过程>定容过程>定熵过程>定温过程 D、 定温过程>定压过程>定容过程>定熵过程 正确答案： B 学生答案： 4、 等量空气从相同的初态出发,分别经历可逆绝热过程A和不可逆绝热过程B到达相同的终态,则两过程中热力学能的变化（）。
可逆过程>不可逆过程 B、 二者相等 C、 可逆过程<不可逆过程 D、 无法确定 正确答案： B 学生答案： 5、 对于理想气体的定容过程,以下说法正确的是（）。 A、 定容过程中工质与外界没有功量交换 B、 定容过程中技术功等于工质的体积变化功 C、 工质定容吸热时,温度升高,压力增加 D、 定容过程中工质所吸收的热量全部用于增加工质的焓值 正确答案： C 学生答案： 6、 某液体的温度为T,若其压力大于温度T对应的饱和压力,则该液体一定处于（）状态。 A、 未饱和液体 B、 饱和液体 C、 湿蒸汽 D、 过热蒸汽 正确答案： A 学生答案： 7、 在高温恒温热源和低温恒温热源之间有卡诺热机,任意可逆热机以及任意不可逆热机, 以下说法正确的是（）。 A、 卡诺热机是一种不需要消耗能量就能对外做功的机器