1、热工基础题库一、判断 题（每题 1 分，共 80 分）：1.表压力和真空度都不能作为状态参数。（ ）2.热力学中，压力、温度和比容称为基本状态参数。（ ）3.容器中气体的压力不变，则压力表的读数也绝对不会改变。（ ）4.可逆过程必定是准静态过程，而准静态过程并不一定是可逆过程。（ ）5.只有可逆过程 p-v 图上过程线下的面积表示该过程与外界交换的容积功。（ ）6.若工质吸热，其热力学能一定增加。（ ）7.工质膨胀时必须对工质加热。（ ）8.系统经历一个可逆定温过程，由于温度没有变化，故与外界没有热量交换。（ ）9. 对可逆与不可逆绝热过程，都有 w = u 和 wt =h，说明可逆和不可逆绝
2、热过程的功量相等。（ ）10.不管过程是否可逆，开口绝热稳流系统的技术功总是等于初、终态的焓差。（ ）11.没有容积变化的系统一定与外界没有功量交换。（ ）12.理想气体的比热容一定是常数。（ ）13.气体常数与气体的种类及所处的状态无关。（ ）14.理想气体的热力学能、焓、熵都是温度的单值函数。（ ）15.功量可以转换为热量，但热量不可以转换为功量。（ ）16.机械能可以全部转换为热能，而热能绝不可能全部转换为机械能。（ ）17.热效率较高的发动机，循环净功也一定较大。（ ）18. 在相同的初终态之间进行可逆与不可逆过程，则不可逆过程中工质熵的变化大于可逆过程中工质熵的变化。（ ）19.工质
3、完成一个不可逆循环后，其熵的变化大于零。（ ）20.熵减小的过程是不可能实现的。（ ）21.系统熵增大的过程必为吸热过程。（ ）22.理想气体多变过程的技术功是膨胀功的n 倍。（ ）23.理想气体在定熵膨胀过程中，其技术功为膨胀功的倍。（ ）24.绝热过程熵变为零。（ ）25.可逆绝热过程熵变为零。（ ）26.单独能量品质升高的过程是不可能发生的。（ ）27.等量的高温热量与低温热量具有相同的品质。（ ）28.自发过程是不可逆过程，但非自发过程是可逆过程。（ ）29.熵产是否为零是判断过程是否可逆的判据。（ ）30.因为熵是状态参数，所以熵流和熵产也都是状态参数。（ ）31.熵产是由不可逆因素
4、引起的熵增。（ ）32.孤立系统熵增原理表明：孤立系统内各部分的熵都是增加的。（ ）33.蒸气的压力越大，对应的饱和温度越高。（ ）34.水的汽化潜热在任何情况下都相等。（ ）35.在水蒸气的定压汽化过程中，温度保持为饱和温度不变，因此其焓也不变。（ ）36.焓变计算公式h = cp T 适用于理想气体和蒸气。（ ）37.在湿蒸气区，定压线与定温线重合。（ ）38.水蒸气的过热度越高，其性质越接近理想气体。（ ）39.可通过等压降温或等温升压的方式将未饱和湿空气变成饱和湿空气。（ ）40.若湿空气的比湿度（含湿量）不变，当温度升高时，其吸湿能力增强。（ ）41.若湿空气中水蒸气的分压力不变，
5、当温度升高时，其相对湿度降低。（ ）42.气体流经渐缩喷管，其出口截面的压力一定等于背压。（ ）43.气体流经渐缩喷管，其出口截面的流速不可能超过当地音速。（ ）44.渐缩喷管出口截面的压力为临界压力时，其流量等于最大流量。（ ）45.气体流经缩放喷管，其出口截面的压力恒等于背压。（ ）46.气体流经缩放喷管，其流量恒等于最大流量。（ ）47.绝热节流前后焓不变，因此绝热节流过程是等焓过程。（ ）48.压气机定温压缩过程耗功最小，定熵压缩过程耗功最大。（ ）49.活塞式压气机的余隙容积越大，产气量越少，但单位工质的理论耗功量不变。（ ）50.压气机的压力比越大，容积效率越低。（ ）51.当需要
6、压气机压力比较大时，应采取多级压缩。（ ）52.多级压缩时，最佳分级压力（最佳压力比）是按照耗功最小的原则确定的。（ ）53.增大内燃机的压缩比和定容升压比都有利于提高循环的热效率。（ ）54.增大内燃机的定压预胀比有利于提高循环的热效率。（ ）55.蒸气压缩制冷循环中用干压缩代替湿压缩是为了避免压缩机穴蚀。（ ）56.不同温度的等温线绝不会相交。（ ）57.热流线不一定总与等温线垂直相交。（ ）58.热流密度的方向始终与温度梯度的方向相反。（ ）59.热对流和对流换热描述的是相同的概念。（ ）60.雷诺数表示流体的惯性力和浮升力的比值。（ ）61.雷诺数表示流体的惯性力和粘性力的比值。（ ）
7、62.同样的对流换热现象，也可能有不完全相同的准则式。（ ）63.任何物体，只要其温度高于 0 K ，该物体就具有热辐射的能力。（ ）64.在真空中不能进行辐射换热。（ ）65.两物体辐射换热时，只是高温物体向低温物体放热。（ ）66.两物体的辐射换热量为零，就表示两物体没有辐射换热。（ ）67.辐射换热时，能量的形式会发生变化。（ ）68.黑体的吸收比（率）和反射比（率）都是最大的。（ ）69.一定温度下，黑体的辐射力最大。（ ）70.辐射表面的温度越高，辐射能量中可见光的份额越大。（ ）71.角系数是一个纯几何参数。（ ）72.辐射表面的温度越高，角系数越大。（ ）73.黑体和灰体的表面热
8、阻均为零。（ ）74.角系数越大，辐射换热的空间热阻越小。（ ）75.在两个辐射换热表面间插入遮热板，原来两表面间的辐射换热量减少。（ ）76.遮热板的表面发射率（黑度）越低，遮热效果越差。（ ）77.对流换热系数 h 较小的情况下，可采用表面加肋的方式强化换热。（ ）78.在管道外表面包裹保温层总能起到削弱传热的作用。（ ）79.在管径较小的情况下，需要考虑临界热绝缘直径的问题。（ ）80.在冷、热流体进出口温度相同、传热系数k、及换热面积都相同的条件下，换热器顺流布置和逆流布置的传热效果相同。（ ）二、选择题 （每题 2 分，共 80 分）：1、开口系统是指D的热力系统。A、具有活动边界B
9、、与外界有功量交换C、与外界有热量交换D、与外界有物质交换2、绝热系统是指C的热力系统。A、状态参数不变B、热力学能不变C、与外界没有热量交换D、与外界没有功量和热量交换3、孤立系统是D的热力系统。A、与外界无热量交换B、与外界无功量交换C、与外界无质量交换D、与外界无任何相互作用4、下列说法中正确的是A。A、平衡状态一定是稳定状态B、稳定状态一定是平衡状态C、平衡状态一定是均匀状态D、平衡状态是不存在内部势差的状态5、系统中工质的真实压力是指D。A、 pgB、pbC、pvD、pb + p g 或 pb pv6、在 p v 图上，B所包围的面积代表单位质量的工质完成一个循环时与外界交换的净功量
10、。A、任意循环B、可逆循环C、正向循环D、逆向循环7、公式q = cVT + w 适用于闭口系中C。A、理想气体的可逆过程B、实际气体的任意过程；C、理想气体的任意过程D、任何工质的可逆过程8、气体吸热后热力学能D。A、一定增加B、一定减少C、不变D、可能增加、减少或不变9、在相同的温度变化区间内，理想气体定容过程焓的变化量与定压过程相比A、较大；B、大小相等；C、较小；D、大或小不确定B 。10、对于闭口系，当过程的始态与终态确定后， 下列各项目中哪一个值无法确定A。A、 QB、Q WC、W （当 Q=0 时）D、Q（当 W=0 时）11、理想气体向真空膨胀，该过程所做的膨胀功B。A、 W
11、0B 、 W=0C、W 0D、无法确定12、理想气体向真空膨胀，当一部分气体进入真空容器后，余下的气体继续膨胀。该过程所做的膨胀功A。A、 W 0B 、 W=0C、W 0D、无法确定13、理想气体的C是两个相互独立的状态参数。A、温度与热力学能B、温度与焓C、温度与熵D、热力学能与焓14、如图理想气体的ab 和 cb 过程，下列关系成立的为A 。A、 U abU cbSabScbB、 U abU cbSabScbC、 U abU cbSabScbD、 U abU cbSabScb15、在相同的恒温热源间工作的其他可逆循环的热效率C卡诺循环的热效率。A、大于B、小于C、等于D、小于或等于16、在
12、两恒温热源之间工作的可逆热机，其热效率的高低取决于D。A、热力循环包围的面积大小；B、高温热源温度；C、低温热源温度；D、高温热源及低温热源温度17、如果热机从热源吸热100 kJ，对外做功 100 kJ，则B。A、违反热力学第一定律B、违反热力学第二定律C、不违反第一、第二定律D、 A和B18、下列说法 正确的是C。A、系统吸热后总是温度升高B、热量绝不能从低温传向高温C、只要过程的初终态相同，状态参数的变化就相同D、只要过程的初终态相同，过程中交换的功量就相同19、热熵流的计算式dS f =QT 适用于C。A、理想气体任意过程B、理想气体可逆过程C、任何工质任意过程D、任何工质可逆过程20
13、、系统经历一个不可逆过程后，其熵变化D。A、必定增加B、必定减少C、保持不变D、可能增加、减少或不变21、系统经历一个不可逆绝热过程后，其熵变化A。A、必定增加B、必定减少C、保持不变D、可能增加、减少或不变22、在水蒸气的汽化过程中，其汽化潜热为A。A、该阶段的焓增B、该阶段的膨胀功C、该阶段的焓增和膨胀功之和D、该阶段的焓增和热力学能增量之和23、饱和湿空气具有下列关系C（ t干球温度、 tw湿球温度、 tD 露点温度）A、 tt tDB、tttwC、t= tD= twD、tw= t twDD24、渐缩喷管在设计工况下工作（p2 = pb），如果喷管进口截面参数及背压保持不变，那么将此喷管
14、截掉一段，其出口流速和流量将按C变化。A、流速减小，流量增加B、流速、流量都减小C、流速不变，流量增加D、流速减小，流量不变25、空气流在定熵滞止后C。A、温度升高、压力降低B、温度降低、压力升高C、温度、压力均升高；D、温度、压力均降低26、理想气体经过绝热节流后, 其温度C。A 、升高B、降低C、不变D、可能升高、降低或不变27、压缩比较高时，采用多级压缩级间冷却的好处是A、减少耗功量，降低出口温度，降低容积效率；B、增加耗功量，提高出口温度，增大容积效率；C、减少耗功量，降低出口温度，增大容积效率；D、增加耗功量，提高出口温度，增大容积效率。C 。28、活塞式压气机的余隙容积越大，容积效
15、率 V 越低，对压气机的理论耗功量和产气量影响为D。A、理论耗功量增加，产气量减小B、理论耗功量减小，产气量减小C、理论耗功量减小，产气量不变D、理论耗功量不变，产气量减小29、柴油机混合加热循环，若要提高其热效率，应在一定范围内适当采用措施B。A、增加压缩比，减小升压比和预胀比B、增加压缩比和升压比，减小预胀比C、增加升压比，减小压缩比和预胀比D、增加压缩比和预胀比，减小升压比30、对压缩蒸气制冷循环，如果提高蒸发温度、降低冷凝温度，其B。A 、耗功量增加、制冷系数降低B、耗功量减小、制冷系数增大C、耗功量和制冷系数均降低D、耗功量和制冷系数均增大31、导热系数是衡量物质导热能力的重要指标，
16、其大小除与材料的成分、分子结构、密度有关外，还与B。A、物体的几何形状有关B、物体的温度和含水率有关C、物体的温度有关，但与含水率无关D、物体的含水率有关，但与温度无关32、非稳态导热的D。A、温度场和热流密度都不随时间变化B、温度场不变，热流密度随时间变化C、热流密度不变，温度场随时间变化D、温度场和热流密度都随时间变化33、集总参数法的适用条件是：Bi 0.1（或 Bi V 0.1M ），意味着C。A 、该物体的体积很小B、该物体的导热系数很大C、该物体表面的对流换热热阻远大于内部的导热热阻D、该物体表面的对流换热热阻远小于内部的导热热阻34、关于对流换热系数，以下说法错误的是D。A、液体
17、的对流换热系数大于气体的对流换热系数B、有相变的对流换热系数大于无相变的对流换热系数C、紊流的对流换热系数大于层流的对流换热系数D、光滑表面的对流换热系数大于粗糙表面的对流换热系数35、一般情况下，强迫对流换热系数C自然对流换热系数。A、小于B 、等于C、大于D、无法比较36、如图所示，两半球内表面之间的辐射角系数X1,2 为B。A 、 1B、 1/2C、1/3D、/2。37、削弱辐射换热的有效方法是加遮热板，遮热板的表面发射率（黑度）越大，削弱辐射换热的效果B。A、越好B、越差C、没有影响D、视遮热板的表面温度而定38、将热电偶置于烟道中测烟气温度（烟气温度高于环境温度），在有、无遮热套筒条
18、件下测得的温度分别为T1 和 T2，判断下列四种情况中 正确的是D。A、 T1=T2烟气真实温度C、 T1T2烟气真实温度39、为强化传热采用的错误措施是A、提高流体的流速C、改良流体的物性B、T1 = T2 烟气真实温度D、T2 T1烟气真实温度D 。B、在对流换热系数较小的一侧壁面加肋D、在对流换热系数较大的一侧壁面加肋40、下列说法正确的是C。A、平板和圆管加厚都能强化传热B、平板和圆管加厚都定能削弱传热。C、平板加厚定能削弱传热，而圆管加厚不一定D、平板加厚定能强化传热，而圆管加厚不一定。三、简答题（每题5 分，共 50 分）1、某定量工质经历了1-2-3-4-1循环，试填充下表所缺的
19、数据（兰色）：过程Q/kJW/kJU/kJ1-21390013902-30395-3953-4-10000-10004-10-552、如图所示， b、c 两状态点在同一条等温线上，试判断： uab 与 uac 谁大？ sab 与 sac谁大？答： uab=usab sac ac ；3、有一循环发动机， 工作于热源 T1=1000K 和冷源 T2=400K 之间，若该热机从热源吸热 1360 kJ，对外作功 833 kJ。问该热机循环是可逆的？不可逆的？还是根本不能实现的？解： tw083361.25 %q1 1360T21400tc160 %T11000违背了卡诺定理ttc结论：该循环根本不可
20、能实现。（也可用克劳修斯积分不等式或孤立系熵增原理求解）4、压力 p =0.3MPa、温度 t=24的空气，经喷管射入压力为 0.1 MPa 的大气中，问应采用何11种喷管？答：对于空气1.4 ，临界压力比 =0.528由题意知：入口处 cf1很小， 可认为 p1p0 0.3 MPapb 0.1 MPa0.10.528pb / p10.3应选择缩放型喷管。5、在 lg p h 图上画出蒸气压缩制冷的理论循环图，并用线段分别标出单位质量制冷剂的制冷量 q2 和压缩机的耗功量w（答案见下图）0。6、对流换热计算中，定型尺寸是对对换热过程有明显影响或起主要作用的尺寸。试写出矩形槽道（设槽宽为B、流体
21、深度为 H）和同心套管环状通道（设环状通道内径为d1，外径为 d2）的当量直径计算式。解：矩形槽道当量直径：de= 4A/U = 4BH/（2H+B）1d 22d12同心套管环状通道当量直径：d e4A / U 44d2d1d2 d17、用比较法测得某一表面在 800K 时的辐射力恰等于黑体 400K 时的辐射力，试求该表面的黑度。解：黑体的辐射力：EbT 4灰体的辐射力： ET 4由题意，有T4T412T144该表面的黑度：40040.0625T240.58008、如图所示， 1、2 表面在同一平面上， 均垂直于表面 3，F 1 = 2 m2，F 2 = 4 m2 ，F 3 = 6 m2,
22、现已求得 X3,2 = 0.16，X3，1+2 = 0.18，求 X1， 3解：利用角系数的可加性，有：X3， 1+23， 13,2= X+ X求得： X3,1= X3， 1+2 X3,2=0.180.16=0.02再利用角系数的相对性，有：F 1 X1， 3=F 3 X3,1所以X1，3=F33,1 1X/F =6 0.02/2=0.069、写出冷热流体通过单层平壁传热时单位面积传热量q 的计算式。答：q k(tf1(tf1 tf 2 )(tf1tf 2 )tf 2 )11rkh1h210、对管径较小的管道， 在包裹附加层削弱传热时， 为什么会出现包裹附加层后传热反而增强的现象？什么情况下才
23、能保证包裹附加层后总可以起到减少热损失的作用。答：管道包裹附加层虽在传热过程串联热路上增加了一个导热热阻，但同时增加了外表面的对流换热面积， 使外表面的对流换热热阻减小。 如果增加的导热热阻小于对流换热热阻的减小量，包裹附加层后反而会强化传热。 因此，只有在包裹层超过一定厚度的前提下， 才能起到削弱传热的作用。四、计算题1、气球直径为 0.4 m，球内充有压力为150 kPa的空气，由于太阳辐射加热，气球直径增大到0.45 m，若球内气体压力正比于气球的直径，试求过程中气体对外的做功量W。（ 10 分）解：已知 D1= 0.4 m时， 1，且气球内压力正比于气球直径，即p = kD，可求p =
24、150 kPa得： k =375 kPa/mdW pdVkD d (D3 )2kD 3dD6D 2kD 3dDk(D24D14 )WD1282.27 kJ答：过程中气体对外作功量为2.27 kJ。2、如图所示的气缸内充以空气，活塞面积A100cm2，距底面高度 H 10 cm，活塞及其上重物的总质量m1 195 kg，当地大气压力pb102 kPa，环境温度 t0 27 C。当气缸内的气体与外界处于热平衡时， 把活塞重物拿去100 kg，活塞将会突然上升， 最后达到新的热力平衡。假定活塞与气缸壁之间无摩擦，气缸壁为良导热材料， 求活塞上升的距离H和气体的换热量。（取2）（15 分）Qg9.8
25、m/s解：（ 1）确定空气的初始状态参数p1pbpg1pbm1 g102195 9.8 103A100 10 4293.1 kPaVAH10010 4 1010 210 3 m31T1(27327)300 K（ 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m g(195100)9.8 10 3p2pbpg2pb210210 4195.1 kPaA100T2T1300 KVVp110 3293.11.502310-3 m321p2195.1活塞上升距离H(V2V1)(1.50231)10 30.0502
26、3 m5.023 cmA100104对外做功量Wp2V195.1103(1.5023 1)10 397.999 J由闭口系能量方程， Q=U+W ，因 T2 = T1 ，故 U = 0。所以求得气体与外界的换热量为Q =W=97.999 J2讨论：（1）本题活塞上升过程为不可逆过程，其功不能用WpdV计算，本题是一种1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 pg 2 V （有用功），另一部分 pb V 是克服大气压力所做的功。3、水在绝热混合器中与水蒸汽混合而被加热，水流入的
27、压力为200，温度为，比焓kPa20为 84 kJ/kg，质量流量为 100kg/min ；水蒸汽流入的压力为 200kPa，温度为 300，比焓为 3072 kJ/kg，混合物流出的压力为 200 kPa，温度为 100，比焓为 419 kJ/kg。问每分钟需要多少水蒸汽。 （ 10 分）解：此绝热混合器所围空间为一稳流系，根据能量方程：QH1c2mg zW2sQ0,1c20,mg z 0, W 02sH0(m1m2 )h (m1h1m2 h2 ) 0m2m1(hh1 )12.63 kg/minh2h答：每分钟需要 12.63 kg 水蒸气。4、有 5g 氩气，经历一热力学能不变的状态变化过
28、程，初始状态p15， 1=600K，=6.010Pa T膨胀终了的容积V2=3V1，氩气可作为理想气体。已知氩气的Rg=0.208 kJ/(kgK) ， cp=0.523kJ/(kgK) ，求：（ 1）终了状态的温度T2、压力 p2；（ 2）过程中系统热力学能、焓和熵的变化量。（10 分）解：由题意： U = 0T2 = T1 = 600 K由理想气体气体状态方程，有：p1V1p2V23 p2V1p21 p12.0 105 PaT1T2T13U =H = 0SmsmRg ln V2mRg ln p20.0050.208 ln 3V1p11.142610 3 kJ / K1.1426 (J/K)
29、5、试求在定压过程中加给理想气体的热量中有多少用来作功？有多少用来改变工质的热力学能（比热容取定值）？(10 分)解： 定压过程总加热量为：q =cpT其中用来改变热力学能的部分为：u= cVT而 cp = cV+Rg定压过程用来作功的部分为：w =RgT6、 2kg 某种理想气体按n=1.2 可逆多变过程膨胀到原有体积的3 倍，稳定地从 300降低到60，膨胀过程中作功418.68 kJ，吸热 83.736 kJ，求：气体的 cp 和 cV 。(10 分)解： 由闭口系能量方程：(15 分 )U QW83.736418.68 334.944 kJUmcV (T2T1 )cVU334.96T1
30、 )2(3330.6978 kJ/(kg K)m(T2573)又 wt nw ，则H Q Wt83.7361.2 418.68 418.68 kJHmc p (T2T1 )c pH418.68m(T2 T1 )0.8723 kJ/(kg K)2(333 573)7、3 kg 温度为 80的热水在绝热容器中与5 kg 温度为 20的冷水等压混合， 水的比热为 4.187kJ/(kgK) ，求此混合过程的熵变， 并根据熵变的计算结果说明为什么混合过程是不可逆过程？（提示：先由热力学第一定律求混合后水的状态）（15 分）解：思路：利用孤立（绝热）系熵增原理进行判断。取该绝热容器为闭口系，设热水用角标
31、H 表示，冷水用角标C 表示，并注意液体cp = cV = c由闭口系能量方程：Q U WQ 0, W 0 U 0即U HU C0mH c（V T2TH 1） mC c（V T2TC 1） 0mH TH 1mC TC13 3535293T2mC35315.5 KmH固体或液体 cp = cV = c， 熵变的计算公式为：dSmcdTT2mcdTT2Scmln1TT1SisoSHSC c mH ln T2c mC ln T2TH 1TC 14.187 3ln 315.55 ln 315.30.1249 kJ / K353293该闭口绝热系的熵增相当于孤立系熵增，Siso0 ，故该混合过程为不可逆
32、过程。8、空气进入喷管前的温度 t=27，压力 p=1.5 bar，出口背压 p = 1bar，空气的 c =1.004 kJ/11bp（ kg K ） ，Rg（kgK），问：（ ）应选何种喷管？（）出口截面的流速为多少？=0.287 kJ/12（ 3）若 A2 = 0.02 m2，喷管的流量为多少？（15 分）解：（1）选喷管（题目没有提到c1 ，可认为其很小）pb10.6670.528p11.5应选渐缩喷管。（2）计算出口截面的流速，由（1）可判断： c 2 ccr11.4 1p211.4T2T1 p13001.5267.2 Kc22(h1 h2 )21.004103 (300 267.2
33、) 256.67 m/s（3) 计算喷管的流量v2Rg T2RgT2287 267.23/kgp2pb1050.7669 mqmA2 c20.02256.676.6937 (kg/s)401.622 (kg/min )v20.76699、某内燃机混合加热循环，压缩始点工质参数p1 =0.85 bar，t1 = 40， =15，燃烧终了的工质参数 t4=2000， p4 =75bar，膨胀终了温度 t5=760 K 。求：（1）在 p-v 图、 T-s 图上绘出其理想循环图；（2）循环中 1kg 工质（工质为空气）的加热量、放热量、循环功及热效率。（ 15 分）解： (1)理想循环的p-v 图、 T-s 图如下：（2）本小题的重点是需求得各状态点的温度，但在求温度的过程中有时需求得各状态点的压力或容积。本题已知 T1、4、和T5，所以只需求得T2、和3TT1点： p =0.85 bar，T=273+40=313K11k2点： p2V1k1.437.6658 barp1p10.85 15V2k1V1k 11.41T2T1V2T1300 15886.253 K3 点： p3p475 barT3T2p3866.253751724.8797 Kp37.66582T4=2000+273=2273K，
