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
系数为0.10 W/(m K)。已知管子外表面温度为250 C,保温层外表面的
温度为38C，试求单位管长的热损失。
9．一定量的空气,经过下列四个可逆多变过程组成的循环。试求：(1)填充
F表所缺数据；(2)循环净功；(3)该循环的热效率。
10、厚为36 mm的无限大平壁，两侧表面温度分别为50 C和20 C。已知平壁材料的导热系数为入=0.56( 1+0.0018t) W/(m K)(其中t的单位为C )，试计算通过平壁的热流密度。
11、绝热容器由隔板分成两部分，左边为压力600kPa,温度为300K的空气；
右边为真空，容积是左边的5倍。如将隔板抽去，空气迅速膨胀，充满整个容器。
试求：该过程中1千克空气的热力学能、温度和熵的变化。【空气R g=287J/(kg K)]
12、外径为100 mm，表面温度为100 C，黑度为0.76的圆筒壁，被水平放置于一温度为20 C的大房间中。已知圆筒壁外表面与空气的纯对流换热系数为7.03W/(m 2 K)，试计算单位长度圆筒壁散失到房间中的总热量。
综合复习题参考答案
一、判断下列说法是否正确，并说明理由。
1、不正确。原因：熵是状态参数，不管循环是否可逆，工质的熵变均为零。
2、不正确。原因：功是过程量，其数值与工质所经历的中间途径有关。即使初终态相同，但若经历的途径不同，功值是不同的。
3、不正确。原因：气体吸热Q>0，而U=Q-W，理想气体U=mc v T,贝U T
是否大于零还取决于W的大小。
4 、正确。原因：摄氏度与热力学温度的温差相等，t = T。
5 、不正确。原因：工质也可进行绝热膨胀。
6、正确。原因：卡诺定理二
7 、不正确。原因：在可逆过程中，工质的熵增意味着工质经历一个吸热过程。但在不可逆过程中，由于不可逆因素引起的熵产恒大于零。因此即使是绝热过程，工质的熵增也可能大于零。
8、不正确。原因：湿蒸汽的压力与温度是互相对应的数值，不是相互独立的
参数，故仅知其压力和温度不能决定其状态，必须再另有一个独立参数才行，如干度x。
9、不正确。原因：同一物体内任一点在同一瞬间只有一个温度值，不可能具有两个以上的温度。
二、简答题
1．答：应该搅拌碗中的稀饭。这是一个传热过程。相对而言，稀饭侧的对流换热系数较小、换热热阻较大。搅拌稀饭时增大了其对流换热系数，最大限度的降低总传热热阻，可显著地增强传热，加速冷却速率。
2．答：不对。因为对于圆筒壁的保温，存在一个临界热绝缘直径d c 问题。当圆筒壁外径大于临界热绝缘直径d c 时，加保温层一定能降低散热量；但当圆筒壁
