熱工基礎與窯爐-B卷答案 - 下載本文

山東科技大學2012—2013學年第一學期

《熱工基礎與窯爐》考試試卷(B卷)答案

班級 姓名 學號

題號 得分 一 二 三 四 五 總得分 評卷人 審核人

一、填空題(共20分,每空1分)

1、在工程熱力學中,為了分析問題方便起見,和力學中取分離體的方法一樣,通常把分析對象從周圍物體中分割出來,工程熱力學把它們叫做 熱力系統 。

2、1摩爾物體溫度升高1K(或1oC)所需熱量稱為物體的 摩爾熱容 。

3、所謂分壓力是在與混合氣體相同的 溫度 下,各組成氣體占有混合氣體的 體積 時,給予容器壁

的壓力。

4、理想氣體的比熱容僅是 溫度 的函數。

5、濕空氣的絕對濕度指1m3的 濕空氣 中所含水蒸氣的質量。

6、理想氣體基本熱力過程中如果狀態參數滿足pvn?常數的關系,則此可逆過程又稱為 多變過程 ,n稱為 多變指數 ,當n→∞時,此過程為 定容 過程。

7、將接近主流速度,與主流速度之比為 0.99 處薄層的厚度定義為流動邊界層厚度。

8、鍋爐中工質水的實際循環可簡化成理想的郎肯循環,郎肯循環包括4個可逆過程,分別是水泵中

的可逆絕熱壓縮過程,水與水蒸氣在鍋爐中的可逆定壓加熱過程,水蒸氣在汽輪機中的可逆絕熱膨脹過程,乏汽在冷凝器中的定壓放熱過程。

9、溫度場中沿不同的方向溫度的變化率是不同的,沿等溫面法線方向的變化率 最大 。沿等溫面法線,指向溫度升高方向的溫度變化率稱為 溫度梯度 。

10、隧道窯根據制品在窯內經歷的溫度變化過程,可沿窯長劃分為三帶:預熱帶、燒成帶、冷卻帶。 11、玻璃池窯通常分四部分:玻璃熔制部分、熱源供給部分、余熱回收部分、排煙供氣部分。 二、判斷 (共5分,每題1分)

1、可逆過程工質可以回復到初始狀態,而不可逆過程不可回復到初始狀態。(×) 2、氣體被壓縮時一定要消耗外功。(√)

3、可以從單一熱源取熱,并使之完全轉變為功而不產生其他影響。(×)

4、氣體或蒸汽絕熱節流前后焓值相等,因此絕熱節流過程是一個可逆等焓過程。(×)

5、輻射力是指物體單位表面積在單位時間內向半球空間所有方向發射出去的全部波長的輻射能的總

量。(√)

三、名詞解釋(共15分,每題3分) 1、可逆過程

答:如果系統經歷了一個過程后,可沿原過程的路線反向進行,回復到原狀態,而且不在外界留下任

何影響,則該過程稱為可逆過程。 2、熱力系統

答:工程熱力學通常選取一定的工質或空間作為研究對象,稱之為熱力系統,簡稱為系統。 3、穩定流動

答:流體在流經流道任何一點時,其全部參數都不隨時間而變化的流動過程稱為穩定流動。 4、熱容量

答:物體溫度升高1K(或者1℃)所需要的熱量稱為該物體的熱容量,簡稱熱容。 5、光譜輻射力

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答:輻射力是指物體單位表面積在單位時間內向半球空間所有方向發射出去的包含λ的單位波長范圍內的輻射能。

四、簡答題(共30分,每題5分) 1、準平衡過程與可逆過程有何區別?

答:無耗散的準平衡過程才是可逆過程,所以可逆過程一定是準平衡過程,而準平衡過程不一定是可

逆過程。

2、黑體輻射的三大定律分別是?其各自闡述的主要內容是? 答:黑體輻射三大定律及其闡述的主要內容分別是:

(1)普朗克定律,揭示了黑體輻射力按波長的分布規律。 (2)斯忒藩-玻爾茲曼定律,給出了黑體輻射力的計算公式。

(3)蘭貝特定律,給出了黑體表面發出的輻射能在所面對的半球空間不同方向上的分布規律。 3、什么是熵流,熵產的因素是什么?

答:熵流是系統與外界換熱而對系統熵變的“貢獻”,即由于熱量流入流出系統引起的系統熵變部分。

熵產是過程不可逆因素造成的,任何不可逆因素都會造成熵產。

4、導熱微分方程的單值性條件中的邊界條件有那幾類?出了邊界條件外的單值性條件還有哪些? 答:邊界條件有三類,分別是第一類邊界條件:給出物體邊界上的溫度分布及其隨時間變化規律;第

二類邊界條件:給出物體邊界上的熱流密度分布及其隨時間變化的規律;第三類邊界條件給出物體表面進行對流換熱的流體溫度tf及表面傳熱系數h。 5、影響對流換熱的主要因素有哪些? 答:(1)流體運動產生的原因。

(2)流體的運動狀體。 (3)流體的物理性質。 (4)換熱面的形狀和位置。 (5)流體有無相變。

6、與隧道窯想比,輥道窯有什么特點?為什么輥道窯比隧道窯節能?

答:

與隧道窯相比,輥道窯的特點是:采用由許多平行排列的、轉動的輥子組成的輥道來代替窯車作為被燒制坯件的運載工具,坯件可直接放在輥道上,也可放在墊板上。輥道窯比隧道窯節能是因為隧道窯中的窯車消耗了很多熱量,窯具消耗的熱量也較多,而在輥道窯中,這些熱量損失就可大大降低。另外,輥道窯的中空結構、無匣缽的裸燒方式也使其內的傳熱速率和傳熱效率大大增加。同時,輥道窯廣泛采用輕質保溫耐火材料也進一步降低了熱量損失。所以,陶瓷產品在輥道窯中的燒成熱耗比在隧道窯中的燒成熱耗低得多。

五、計算題(共30分,每題6分)

1、質量為1275kg的汽車在以60000m/h速度行駛時被剎車制動,速度降至20000m/h,假定剎車過程中0.5kg的剎車帶和4kg鋼剎車鼓均勻加熱,但與外界沒有傳熱,已知剎車帶和剎車鼓的比熱容分別是1.1kJ/(kg?K)和0.46kJ/(kg?K),求剎車帶和剎車鼓的溫升。

解:汽車速度降低,動能轉化為剎車帶和剎車鼓的熱力學能,沒有傳熱,也沒有做功。

60000m?16.67m/s、c2?5.56m/s。根據能量守恒3600s2mcar(c2?c12)?(U2?U1)?0;U2?U1?(mscV,s?mbcV,b)(t2?t1) 22mcar(c2?c12)1275kg?[(5.56m/s)2?(16.67m/s)2]t2?t1????2(mscV,s?mbcV,b)2?[0.5kg?1.1kJ/(kgK)?4kg?0.46kJ/(kgK)]c1??65.9?C2、由3molCO2、2molN2和4.5molO2組成的混合氣體,混合前它們的各自壓力都為0.6895MPa;旌

物的壓力p=0.6895MPa,溫度t=37.8 oC,求混合后各自的分壓力。

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解:n=nco2+nO2+nN2=3+4.5+2=9.5mol

xco2?nonN34.52、xo2?2?、xN2?2?n9.5n9.5n9.53pco2?xco2p??0.6895MPa?0.2177MPa9.5 4.5po2?xo2p??0.6895MPa?0.3266MPa9.52pN2?xN2p??0.6895MPa?0.1452MPa9.5?nco23、有2.268kg某種理想氣體,初溫T1=477K,在可逆定容過程中,其熱力學能變化為ΔU=316.5kJ。若氣體定比熱容可取定值,Rg=430J/(kg?K)、κ=1.35,求:過程的功、熱量和熵的變化量。

Q??U?W,因W=0,所以Q=?U=316.5kJ=mcV(T2?T1)430J/(kgK)?1228.6J/(kgK)??11.35?1316.5kJ解:T?T?Q?477K??590.6K21mcV2.268kg?1228.6J/(kgK)cV???Tv?590.6K?S?m?cVln2?Rgln2??2.268kg?1228.6J/(kgK)?ln?595.2J/KTv477K11??Rg

4、一卡諾熱機在溫度為873K和313K的兩個熱源之間,若該熱機每小時從高溫熱源吸熱36×

104kJ,試求(1)熱機的熱效率;(2)熱機產生的功率;(3)熱機每小時排向冷源的熱量。

解:

(1)?c?1?T2313K?1??64.1% T1873K(2)P??cqQ1?0.641?(3)qQ2360000kJ?64.1kW

3600s360000kJ?qQ1?P??64.1kJ/s?35.9kW?129240kJ/h

3600s5、熱電廠有一外徑為100 mm的過熱蒸汽管道(鋼管),用熱導率為??0.04 W/(m?K)的玻璃綿保溫。已知

鋼管外壁面溫度為400 ?C,要求保溫層外壁面溫度不超過50 ?C,并且每米長管道的散熱損失要小于160 W,試確定保溫層的厚度。

解:根據圓筒壁穩態導熱計算公式: q?tw1?tw2400?50=?160

1d21d2lnln2??d12??0.040.1 解得d2?173.3mm 所以保溫層厚度為l?(d2?d1)?36.65mm 2第 3 頁/共 3頁





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