热工基础与窑炉-B卷答案

山东科技大学2012—2013学年第一学期

《热工基础与窑炉》考试试卷（B卷）答案

班级 姓名 学号

一、填空题（共20分，每空1分）

1、在工程热力学中，为了分析问题方便起见，和力学中取分离体的方法一样，通常把分析对象从周围物体中分割出来，工程热力学把它们叫做 热力系统 。 2、1摩尔物体温度升高1K(或1oC)所需热量称为物体的

3、所谓分压力是在与混合气体相同的时，给予容器壁的压力。

4、理想气体的比热容仅是

5、湿空气的绝对湿度指1m3的 湿空气 中所含水蒸气的质量。

6、理想气体基本热力过程中如果状态参数满足pvn常数的关系，则此可逆过程又称为n称为，当n→∞时，此过程为过程。

7、将接近主流速度，与主流速度之比为

8、锅炉中工质水的实际循环可简化成理想的郎肯循环，郎肯循环包括4个可逆过程，分别是水泵中的可逆绝热压缩过程，水与水蒸气在锅炉中的可逆定压加热过程，水蒸气在汽轮机中的可逆绝热膨胀过程，乏汽在冷凝器中的定压放热过程。

9、温度场中沿不同的方向温度的变化率是不同的，沿等温面法线方向的变化率线，指向温度升高方向的温度变化率称为 温度梯度 。

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二、判断 （共5分，每题1分）

1、可逆过程工质可以回复到初始状态，而不可逆过程不可回复到初始状态。（×）

2、气体被压缩时一定要消耗外功。（√）

3、可以从单一热源取热，并使之完全转变为功而不产生其他影响。（×）

4、气体或蒸汽绝热节流前后焓值相等，因此绝热节流过程是一个可逆等焓过程。（×）

5、辐射力是指物体单位表面积在单位时间内向半球空间所有方向发射出去的全部波长的辐射能的总量。（√）

三、名词解释（共15分，每题3分）

1、可逆过程

答：如果系统经历了一个过程后，可沿原过程的路线反向进行，回复到原状态，而且不在外界留下任何影响，则该过程称为可逆过程。

2、热力系统

答：工程热力学通常选取一定的工质或空间作为研究对象，称之为热力系统，简称为系统。

3、稳定流动

答：流体在流经流道任何一点时，其全部参数都不随时间而变化的流动过程称为稳定流动。

4、热容量

答：物体温度升高1K（或者1℃）所需要的热量称为该物体的热容量，简称热容。

5、光谱辐射力

答：辐射力是指物体单位表面积在单位时间内向半球空间所有方向发射出去的包含λ的单位波长范围内的辐射能。

四、简答题（共30分，每题5分）

1、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。

2、黑体辐射的三大定律分别是？其各自阐述的主要内容是？

答：黑体辐射三大定律及其阐述的主要内容分别是：

（1）普朗克定律，揭示了黑体辐射力按波长的分布规律。

（2）斯忒藩-玻尔兹曼定律，给出了黑体辐射力的计算公式。

（3）兰贝特定律，给出了黑体表面发出的辐射能在所面对的半球空间不同方向上的分布规律。

3、什么是熵流，熵产的因素是什么？

答：熵流是系统与外界换热而对系统熵变的“贡献”，即由于热量流入流出系统引起的系统熵变部分。

熵产是过程不可逆因素造成的，任何不可逆因素都会造成熵产。

4、导热微分方程的单值性条件中的边界条件有那几类？出了边界条件外的单值性条件还有哪些？ 答：边界条件有三类，分别是第一类边界条件：给出物体边界上的温度分布及其随时间变化规律；第

二类边界条件：给出物体边界上的热流密度分布及其随时间变化的规律；第三类边界条件给出物体表面进行对流换热的流体温度tf及表面传热系数h。

5、影响对流换热的主要因素有哪些？

答：（1）流体运动产生的原因。

（2）流体的运动状体。

（3）流体的物理性质。

（4）换热面的形状和位置。

（5）流体有无相变。

6、与隧道窑想比，辊道窑有什么特点？为什么辊道窑比隧道窑节能？

答：

与隧道窑相比，辊道窑的特点是：采用由许多平行排列的、转动的辊子组成的辊道来代替窑车作为被烧制坯件的运载工具，坯件可直接放在辊道上，也可放在垫板上。辊道窑比隧道窑节能是因为隧道窑中的窑车消耗了很多热量，窑具消耗的热量也较多，而在辊道窑中，这些热量损失就可大大降低。另外，辊道窑的中空结构、无匣钵的裸烧方式也使其内的传热速率和传热效率大大增加。同时，辊道窑广泛采用轻质保温耐火材料也进一步降低了热量损失。所以，陶瓷产品在辊道窑中的烧成热耗比在隧道窑中的烧成热耗低得多。

五、计算题（共30分，每题6分）

1、质量为1275kg的汽车在以60000m/h速度行驶时被刹车制动，速度降至20000m/h，假定刹车过程中0.5kg的刹车带和4kg钢刹车鼓均匀加热，但与外界没有传热，已知刹车带和刹车鼓的比热容分别是1.1kJ/(kg•K)和0.46kJ/(kg•K)，求刹车带和刹车鼓的温升。

解：汽车速度降低，动能转化为刹车带和刹车鼓的热力学能，没有传热，也没有做功。

60000m16.67m/s、c25.56m/s。根据能量守恒3600s

2mcar(c2c12)(U2U1)0；U2U1(mscV,smbcV,b)(t2t1) 2

2mcar(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C

2、由3molCO2、2molN2和4.5molO2组成的混合气体，混合前它们的各自压力都为0.6895MPa。混合物的压力p=0.6895MPa，温度t=37.8 oC，求混合后各自的分压力。

解：n=nco2+nO2+nN2=3+4.5+2=9.5mol

xco2nonN34.52、xo22、xN22n9.5n9.5n9.5

3pco2xco2p0.6895MPa0.2177MPa9.5 4.5po2xo2p0.6895MPa0.3266MPa9.5

2pN2xN2p0.6895MPa0.1452MPa9.5nco2

3、有2.268kg某种理想气体，初温T1=477K，在可逆定容过程中，其热力学能变化为ΔU=316.5kJ。若气体定比热容可取定值，Rg=430J/(kg•K)、κ=1.35，求：过程的功、热量和熵的变化量。 QUW,因W=0，所以Q=U=316.5kJ=mcV(T2T1)

430J/(kgK)1228.6J/(kgK)11.351

316.5kJ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、一卡诺热机在温度为873K和313K的两个热源之间，若该热机每小时从高温热源吸热36×104kJ，试求（1）热机的热效率；（2）热机产生的功率；（3）热机每小时排向冷源的热量。

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 3600s

5、热电厂有一外径为100 mm的过热蒸汽管道（钢管），用热导率为0.04 W/(mK)的玻璃绵保温。已知钢管外壁面温度为400 C，要求保温层外壁面温度不超过50 C，并且每米长管道的散热损失要小于160 W，试确定保温层的厚度。

解：根据圆筒壁稳态导热计算公式：

qtw1tw240050＝160 22lnln2d120.040.1

解得d2173.3mm

所以保温层厚度为l(d2d1)36.65mm 2