第一章 热力学基础知识 一、填空题
1．实现 能和 能相互转化的工作物质就叫做 。
2．热能动力装置的工作过程，概括起来就是工质从 吸取热能，将其中一部分转化为 ，并把余下的一部分传给 的过程。
3．热力系统与外界间的相互作用一般说有三种，即系统与外界间的 交换、 交换和 交换。 4．按系统与外界进行物质交换的情况，热力系统可分为 和 两类。
5．状态参数的变化量等于 两状态下，该物理量的差值，而与 无关。 6．决定简单可压缩系统状态的独立状态参数的数目只需 个。 7．1mmHg= Pa；1mmH2O= Pa。
8．气压计读数为750mmHg，绝对压力为2.5×105Pa的表压力为 MPa。
9．用U形管差压计测量凝汽器的压力，采用水银作测量液体，测得水银柱高为720.6mm。已知当时当地大气压力Pb=750mmHg，则凝汽器内蒸汽的绝对压力为 MPa。
10．一个可逆过程必须是 过程，而且在过程中没有 。
11．只有 状态才能用参数坐标图上的点表示，只有 过程才能用参数坐标图上的连续实线表示。
12．热量和功都是系统与外界 的度量，它们不是 而是 量。 13．工质作膨胀功时w 0，工质受到压缩时w 0，功的大小决定于 。 二、名词解释 1．标准状态—— 2．平衡状态—— 3．准平衡过程—— 4．可逆过程—— 5．热机—— 6．热源—— 7．热力系统—— 8．体积变化功—— 9．热力学温标—— 10．孤立系—— 三、判断题
1．物质的温度越高，则所具有的热量愈多。 2．气体的压力越大，则所具有的功量愈大。 3．比体积和密度不是两个相互独立的状态参数。 4．绝对压力、表压力和真空都可以作为状态参数。 6．孤立系内工质的状态不会发生变化。
7．可逆过程是不存在任何能量损耗的理想过程。
8．凝汽器的真空下降时，则其内蒸汽的绝对压力增大。
9．若容器中气体的压力没有改变，则压力表上的读数就一定不会改变。 四、选择题
1．下列各量可作为工质状态参数的是：
（1）表压力； （2）真空； （3）绝对压力。 2．水的三相点温度比冰点温度应：
（1）相等； （2）略高些； （3）略低些。 3．下列说法中正确的是：
（1）可逆过程一定是准平衡过程； （2）准平衡过程一定是可逆过程；
（3）有摩擦的热力过程不可能是准平衡过程。
4．下列过程中属可逆过程的是：
（1）自由膨胀过程； （2）等温传热过程； （3）有摩擦的热力过程。 5．一台功率为600MW的汽轮发电机组连续工作一天的发电量为：
（1）1.44×107kJ； （2）5.184×109kJ； （3）1.44×107kWh。 6．测量容器中气体压力的压力表读数发生变化一定是因为： （1）有气体泄漏； （2）气体的热力状态发生变化； （3）大气压力发生变化； （4）以上三者均有可能。 五、问答题
1．火电厂为什么采用水蒸气作为工质？
2．能否说气体的某一个分子具有一定的温度和压力？温度和压力究竟是宏观量还是微观量？ 3．准平衡过程和可逆过程有何联系与区别？ 4．为什么称p-v图为示功图？T-s图为示热图？
5．表压力或真空度能否作为工质的状态参数？若工质的绝对压力不变化，那么测量它的压力表或真空表的读数是否会发生变化？ 六、计算题
1．10kg温度为100℃的水，在压力为1×105Pa下完全汽化为水蒸气。若水和水蒸气的比体积各为0.001m3/kg和1.673 m3/kg。试求此10kg水因汽化膨胀而对外所作的功（kJ）。
2．设一容器被刚性壁分为两部分，分别装有两种不同的气体。在容器的不同部分装有压力表，如图1-1所示。若压力表A的读数为5.7×105Pa，压力表B的读数为2.2×105Pa，大气压力为0.98×105Pa。试确定压力表C的读数以及容器内两部分气体的绝对压力各为多少？
图1-1
3．用U形管压力计测定容器中气体的压力。为防止水银蒸发，在水银柱上面加一段水。如图1-2所示。测量结果，水银柱高800mm，水柱高500mm。气压计读数为780mmHg，试计算容器中气体的绝对压力为多少Pa？
图1-2
4．如果气压计读数为750mmHg，试完成以下计算： （1）表压力为0.5×105Pa时的绝对压力；
（2）真空表上读数为400mmH2o时的绝对压力（Pa）； （3）绝对压力为2.5×105Pa时的表压力。
5．用斜管压力计测量锅炉烟道中烟气的真空，如图1-3所示，斜管的倾斜角α=30°，压力计的斜管中水柱长度L=160mm，当地气压计读数为pb=740mmHg。求烟气的绝对压力（以毫米汞柱表示）。
图1-3
第二章 热力学第一定律 一、填空题
1．系统的总储存能包括 和 的总和。
2．热力学能是物体因分子 而具有的能量，包括 和 两部分，前者是 的函数，后者是 的函数，所以热力学能是 参数。
3．空气经一热力过程后热力学能增加67kJ，并消耗外功1257kJ，则此过程为 过程。（填吸热或放热） 4．一元稳定流动的能量方程式是（1kg工质） ，它适用于 过程。 5．焓的定义式为 ，其物理意义是 。
6．推动功只有在工质 时才有意义。技术功等于 和 的代数和，所以技术功只对 系统才有意义。
7．稳定流动能量方程式用于汽轮机时可简化为 ，应用于锅炉时可简化为 。
8．为了确定高压下稠密气体的性质，取2kg气体在25MPa下从350K定压加热到370K，气体初、终状态的体积分别为0.03m3和0.035m3,加入气体的热量为700kJ，则初、终状态下气体热力学能的差值等于 。 9．已知国产12.5万kW汽轮机高压缸进口的蒸汽焓h1=3461.46kJ/kg，出口焓h2=3073.97kJ/kg,蒸汽流量为380t/h,则汽轮机高压缸产生的功率为 kW。 二、名词解释 1．流动净功—— 2．焓——
3．稳定流动—— 三、判断题
1．工质进行膨胀时必须对其进行加热。 2．气体膨胀时一定对外作功。
3．系统对外作功后，其储存能量必定减少。 4．系统放热，温度必定降低。
5．由于功是过程量，故推动功也是过程量。
6．闭口系能量方程和开口系稳定流动能量方程的本质是不一样的。 7．由于Q和W都是过程量，故(Q-W) 也是过程量。
8．无论过程可逆与否，闭口绝热系统的膨胀功总是等于初、终态热力学能的差值。 四、选择题
1．膨胀功扣除流动净功即为：
（1）轴功； （2）技术功； （3）输出的正功。 2．开口系统中，推动功究竟属于下面哪一种形式的能量： （1）进、出系统中，流体本身所具有的能量；
（2）后面的流体对进、出系统的流体为克服界面阻碍而传递的能量；
（3）系统中工质进行状态变化由热能转化而来的能量。
3．气体在某一热力过程中吸热50kJ，同时热力学能增加90kJ，则此过程为： （1）压缩过程； （2）膨胀过程； （3）体积保持不变。 4．下列说法中正确的是：
（1）气体吸热时热力学能一定增加；
（2）气体一定要吸收热量后才能对外做功； （3）气体被压缩时一定消耗外功。
5．下列热力学第一定律的表达式中正确的是：
(1)q??h??vdp (2)?q?dh??w (3)Q??U??pdv
1122
五、问答题
1．判断下列各式是否正确，并说明原因？若正确，指出其应用条件： （1）q=Δu+Δw； （2）δq=du+δw； （3）δq=dh-vdp.
2．对某可逆过程，用焓表示的热力学第一定律表达式是什么？是怎样得来的？
3．简要说明膨胀功、推动功、轴功和技术功四者之间有何联系和区别？如何在p-v图上表示膨胀功和技术功的大小？
4．为什么推动功出现在开口系能量方程式中，而不出现在闭口系能量方程式中？ 六、计算题 1．气体在某一过程中吸入热量12kJ，同时热力学能增加20kJ。问此过程是膨胀过程还是压缩过程？气体与外界交换的功量是多少？
2．某火电厂机组发电功率为25000kW。已知煤的发热量为29000kJ/kg，发电厂效率为28%。试求：
(1) 该电厂每昼夜要消耗多少吨煤？ (2) 每发1kWh电要消耗多少kg煤？
3．一定量气体在汽缸内初容积为0.134m3，可逆地膨胀至终容积0.4m3,气体压力在膨胀过程中保持2×105Pa不变。若过程中加给气体的热量为80kJ，求气体的热力学能变化了多少？ 4．一闭口热力系中工质沿acb途径由状态a变到b时吸入热量80kJ，并对外作功30kJ，如图2-1所示。问：
（1）如果沿途径adb变化时，对外作功10kJ，则进入系统的能量是多少？
（2）当工质沿途径从b返回a时，外界对工质作功20kJ，此时工质是吸热还是放热？其量是多少？
（3）当Ua=0,Ud=40kJ时，过程ad和db中与外界交换的热量各是多少？
5．某蒸汽锅炉给水的焓为62kJ/kg，产生的蒸汽焓为2721kJ/kg。已知锅炉蒸汽产量为4000kg/h，锅炉每小时耗煤600kg，煤的发热量为25000kJ/kg。求锅炉的热效率（锅炉热效率是指锅炉每小时由水变为蒸汽所吸收的热量与同时间内锅炉所耗燃料的发热量之比）？
6．对定量的某种气体加热100kJ，使之由状态1沿途径a变至状态2，同时对外作功60kJ。若外界对该气体作功40kJ，迫使它从状态2沿途径b返回至状态1。问返回过程中工质需吸热还是向外放热？其量是多少？ 7．某台锅炉每小时生产水蒸气30t，已知供给锅炉的水的焓值为417kJ/kg，而锅炉产生的水蒸气的焓为2874kJ/kg。煤的发热量为30000kJ/kg，当锅炉效率为0.85时，求锅炉每小时的耗煤量。 8．某蒸汽动力厂中，锅炉以流量40t/h向汽轮机供汽；汽轮机进口处压力表的读数是9.0MPa，蒸汽的焓是3441kJ/kg。汽轮机出口处真空表的读数是730.6mmHg，出口蒸汽的焓是2248kJ/kg，汽轮机向环境散热为6.81×105kJ/h。若当地大气压是760mmHg，求:（1）进、出口处蒸汽的绝对压力；（2）不计进、出口动能差和位能差时汽轮机的功率。
第三章 理想气体的热力性质及基本热力过程 一、填空题
1．对于1kg理想气体其状态方程式为： ，对于mkg理想气体其状态方程式为： 。
2．空气的通用气体常数R= J/(kmol·K),气体常数Rg= J/（kg·K），标态下的
3
千摩尔体积Vm0= m/Kmol。
3
3．容积为0.8m的气罐内盛有氧气，其压力为5×105Pa，温度为25℃，则罐内氧气的质量为 kg。 4．比热容的值随 、 、 和 的不同而不同。 5．在定压下加热30kg的二氧化碳气体由t1=400℃到t2=1000℃所需要的热量是 kJ。已知
cp4000?0.983kJ/(kgK) ，cp10000?1.122kJ/(kgK)
6．按物量单位的不同，气体的比热容分为三种，即 、 和 。 7．理想气体的热力学能和焓都只是 的函数，所以理想气体无论经历什么过程，其热力学能的变化量在数值上总等于 ，其焓的变化量在数值上总等于 。 8．迈耶方程是指 ，它适用于 气体。 9．理想混合气体的总容积等于 之和。
10．混合气体的成分表示法有三种，即 、 和 ，其中 和 在数值上是相等的。
11．理想混合气体中某一种组成气体的分压力等于混合气体的 与该组成气体的 之乘积。 12．一定数量的理想气体在-20℃时的体积是+20℃时体积的 倍。（设两种情况下的压力是相同的） 13．理想气体的基本热力过程有 、 、 、 等热力过程。
14．定容过程中，V= ,其压力和热力学温度成 比。
15．对理想气体定容加热时，其热力学能将 ，温度会 。 16．定压过程中，p= ，其比体积和热力学温度成 比。
17．定压加热过程中的加热量等于工质 的增量，它适用于任何 。 18．定温过程中，T= ，其压力和比体积成 比。
19．理想气体在定温过程中，因温度不变，其 和 均不变。 20．理想气体定温膨胀时，应加入 ；定温压缩时，要放出 。
21．绝热过程的过程方程式为 。
22．理想气体绝热膨胀时，压力会 ，温度也会 。
23．理想气体被绝热压缩时，热力学能会 ，温度也会 。
24．绝热膨胀过程中工质所作的技术功，等于工质 的减少，它适用于任何 。 25．理想气体在定压过程中，其比体积与 成正比；在定温过程中，其比体积与 成反比。
26．理想气体闭口系经历一定温过程，吸收热量100J，则它的热力学能变化量为 J。 二、名词解释 1．理想气体——
2．定压质量比热容—— 3．平均比热容——
4．理想混合气体的分容积—— 5．混合气体的质量分数—— 三、判断题
1．气体常数Rg不仅与气体种类有关，还与气体所处的状态有关。 2．通用气体常数R与气体种类及气体所处状态均无关。 3．理想气体的cp与cv的差值与状态无关。
4．热力学第一定律既可写成δq=du+δw，也可写成δq=cvdT+pdv，两者适用条件相同。 5. 理想气体的定温过程也即是定热力学能和定焓的过程。
6．因为水蒸气是实际气体，所以烟气中的水蒸气不能作为理想气体处理。 7．理想混合气体的容积分数和摩尔分数在数值上是相等的。
8．对于理想气体取定值比热容时，若压力降低的定温过程一定是放热过程。 9．在p-v图上，通过同一状态点的绝热过程线的斜率比定温过程线的斜率大。 10．在T-s图上，通过同一状态点的定容过程线较定压过程线平坦。
11．我们通常说空气的组成中有21%的氧气和78%的氮气，这里氧气和氮气的成分指的是质量成分。 12．理想气体的定温过程中，加热量与膨胀功和技术功三者在数值上是相等的。 13．定压过程的加热量等于工质的焓增，这一结论对于任何工质都是成立的。
14．从同一状态点出发，对同量的空气进行可逆定温压缩与可逆绝热压缩达到相同的终压，则定温压缩过程中所消耗的技术功较多。
15．可逆绝热过程一定是定熵过程。
16．理想气体的定熵膨胀过程中，技术功是膨胀功的κ倍。 四、选择题
1．在p-v图上有一理想气体进行的两个任意热力过程a-b和a-c，已知b点和c点位于同一条定温线上，但pb>pc，试比较两个过程的热力学能变化量大小：
（1）△uab>△uac； （2）△uab=△uac； （3）△uab<△uac。 2．在T-s图上，通过同一状态点的定压过程线比定容过程线： （1）平坦； （2）陡峭； （3）斜率一样。 3．工程中，下列工质不能视为理想气体的是： （1）空气； （2）水蒸气； （3）燃气。
4．我们通常说空气的组成中有21%的氧气和78%的氮气，这里氧气和氮气的成分指的是： （1）质量成分； （2）摩尔成分； （3）容积成分。
5．热力学第一定律的表达式可写为：δq=cvdT+pdv，其适用条件是： （1）理想气体的可逆过程； （2）任何工质的任何过程； （3）理想气体的任何过程； （4）任何工质的可逆过程。
6．对于闭口系统功的计算式W=U1－U2，下列适用条件正确的是： （1）适用于可逆与不可逆的绝热过程； （2）只适用于绝热自由膨胀过程；
（3）只适用于理想气体的绝热过程； （4）只适用于可逆绝热过程。 7．气体的容积比热容是指： （1）容积保持不变时的比热容；
（2）物量单位为一立方米时气体的比热容； （3）物量单位为一千摩尔容积时气体的比热容； （4）物量单位为一标准立方米时气体的比热容。 8．气体常数Rg的大小取决于：
（1）气体的分子量； （2）气体的质量；
（3）气体所处的状态； （4）组成气体分子的原子数。 9．理想气体的定容比热容与定压比热容的大小关系为：
（1）定容比热容大于定压比热容； （2）定容比热容等于定压比热容； （3）定容比热容小于定压比热容； （4）以上三种情况都有可能。 10．已知CO2和N2的压力及温度均相同，则它们的比体积：
11．理想气体可逆绝热过程中的技术功(wt)等于：
（1）h2-h1； （2）u2-u1； （3）h1-h2； （4）u1-u2。 五、问答题
1．何为理想气体？在实际计算中如何决定可否使用理想气体的一些公式？
2．理想气体的热力学能和焓有什么特点？du=cvdT，dh=cpdT是否对任何工质任何过程都正确？ 3．为什么定压比热容大于定容比热容？二者关系是怎样的？
4．如果千摩尔比热容为定值，对相同原子数的两种气体，其容积比热容是否相同？其质量比热容又是否相同？为什么？
5．气体在定容过程和定压过程中，热量都可根据过程中气体的比热容乘以温差来计算，那么定温过程中气体的温度不变，还可根据比热容来计算热量吗？
6．如图3-1所示，同一理想气体经历两任意过程a-b和a-c，b 点及c点位于同一条绝热线上， 试问ΔUab与ΔUac哪个大？若设b 点及c点位于同一条定温线上，结果又如何？
7．如图3-2所示，1-2、4-3各为定容过程，1-4、2-3各为定压过程，试比较q123与q143的大小。
8．夏天，自行车在被太阳晒得很热的公路上行驶时，为什么容易引起轮胎爆破？
9．如图3-3所示，某理想气体在p-v图上经历两个任意热力过程a-b和a-c，假设b点与c点在同一条定容线上，但b点的压力高于c点的压力。问两个过程的功量哪个大？热量谁大谁小？
10．1kg理想气体，先进行绝热膨胀1-2，再进行定容加热2-3，如利用与绝热过程中所作功相当的热量，用来在定容过程中加热气体时，试证明T3=T1。（设比热容为定值） 11．气体常数与通用气体常数有什么联系和区别？
12．热力学第一定律的数学表达式可写成，三者有何不
同？
13．对空气边压缩边进行冷却，如空气的放热量为1kJ，对空气的压缩功为6kJ，则此过程中空气的温度是升高，还是降低?
14．能否以气体温度的变化量来判断过程中气体是吸热还是放热？ 六、计算题
53
1．吸风机入口处每小时流过的烟气量为4×10m，此处真空为300mmH2O，烟温为130℃。求此烟气在标准状态下的体积（当地的大气压力为755mmHg）?
3
2．空氧气瓶净重50kg，内部容积为0.048m，充满氧气后，瓶上压力计读数为15MPa，如气压计读数为745mmHg，室温为20℃，求氧气瓶总重量。当氧气瓶内的氧气用去一部分而使压力表的读数降至0.5MPa时，问氧气被用掉多少kg？
3．已知空气的分子量为28.96，空气可视为理想气体。求： （1）空气的气体常数；
（2）在标准状态下空气的比体积和密度。
55
4．1kg某理想气体由t1=20℃，p1=1.04×10Pa压缩到p2=4×10Pa，t2=200℃，已知比热比k=1.3，Rg=0.2986kJ/（kg·K）。试计算其热力学能和焓的变化量。（设比热容为定值）
35
5．5m氧气，在p1=3×10Pa压力下从20℃定容加热到120℃，求加入的热量。（设比热容为定值）
6．锅炉空气预热器将温度为40℃的空气定压加热到300℃。空气的流量为3500m/h（标准状态下）。求每小时加给空气的热量。试按定值比热容和平均比热容分别计算。
4
7．某理想气体混合物的容积分数为：φN2=70%，φO2=20%，φCH4=10%，如果O2的分压力是5×10Pa。试确定： (1) N2及CH4的分压力； (2) 混合气体的气体常数。
8．已知空气由氮气和氧气组成，质量分数为：wN2=0.765，wO2=0.235.试求氧气和氮气的容积分数，空气的气体常数，以及氮气和氧气的分压力。
9．某柴油机定容加热起点的温度为637℃，终点压力p2=1.8p1，加热量Qv=610kJ。求终点温度和汽缸中燃气的质量。取燃气的定值比热容cv=1.1kJ/(kg·K)。
3
10．容积为1m的刚性储气罐中，原有空气的表压力为50kPa和温度为17℃。压气机每分钟从大气（压力为100kPa
3
和温度为17℃）中将0.2m的空气压入罐内。试问罐内空气的表压力达700kPa和温度达50℃需要多少分钟？ 11．将1kg氮气由30℃定压加热到400℃。按平均比热容计算其热力学能和焓的变化量。
3
12．27.8Nm/h的烟气，进入省煤器时的温度t1=500℃，离开时烟气的温度t2=300℃。问烟气在定压下放出多少热
3
量？取定值比热容cp′=1.35kJ/（Nm·K）。
3
13．1kg空气，初态p1=0.1MPa，t1=27℃，经压气机定温压缩，终态v2=0.15m/Kg。求压缩终了时的压力，容积功，技术功和热量。
14．压缩机中空气的初态p1=0.1MPa，t1=27℃，经绝热压缩到t2=207℃。求压缩过程终了时空气的压力，热力学能变化量和容积功。 15．1kg氮气，从初态p1=10MPa，t1=1000℃绝热膨胀到t2=0℃。求终点压力和膨胀功。取cp=1.038kJ/(kg·K)，R=296J/（kg·K）。
16．1kg空气由状态1（1MPa、500℃）经定容冷却到状态2（0.5MPa），再经绝热压缩到状态3（500℃），最后经定温过程回复到原来的状态1。空气的比热容为定值，试确定各过程中的热力学能、焓和熵变化量，以及热量和容积功，并在p-v图和T-s图上画出过程线。
17．锅炉烟气温度为1200℃，经过热器、省煤器、空气预热器冷却至200℃。已知烟气的容积成分为：φCO2=14%，
3
φH2O=8%，φN2=74%，φO2=4%。烟气量为80000m/h（标准状态下），求每小时烟气的放热量。
3
18．一台锅炉每小时烧煤500kg，燃烧1kg煤产生烟气10m（标准状态）。测得烟囱出口处烟气的压力为100kPa和温度为200℃，烟气流速为3m/s。试求烟囱出口截面积。
3
第四章 热力学第二定律 一、填空题
1．根据循环效果而言，热机循环是将 转变为 的热力循环；而逆向循环是将 转变为 的热力循环。
2．完成一次正向循环后，工质从热源吸热q1，向冷源放热q2，其中只有 部分才能转化为 。
3．热量由高温物体传向低温物体是一种 过程，而热量由低温物体传向高温物体是一种 过程，它的进行需要以 作为补偿条件。
4．不可能制造出一种循环工作的热机，只从 个热源吸取热量，使之完全变为有用功，而其它物体不发生任何 。
5．卡诺循环是由两个可逆的 过程和两个可逆的 过程所组成。
6．在两个恒温热源间工作的一切可逆循环，其热效率仅决定于两热源的 ，而与工质的性质 。
7．卡诺循环的热效率是同温限范围内一切循环热效率的 ，它是其它热机循环中热变功完善程度的 。
8．在可逆过程中，工质吸热，熵 ；工质放热，熵 。（填增大或减小）
9．孤立系统的熵可以 （发生 过程时），或 （发生 过程时），
但不可能 。
10．热力学第二定律的数学表达式为 。
11．在一定温度T下放出的热量Q，对环境温度T0而言，其中可用能部分Qa= ，无效能部分为 。
12．热力学第二定律的克劳修斯表述为：“不可能将热由 物体向 物体传递，而不留下其它 。”
13．在可逆过程中系统熵的增加，意味着系统 ，在孤立系统中熵的增加，则意味着 。 二、名词解释
1．第二类永动机—— 2．熵产—— 3．熵流—— 三、判断题
1．卡诺循环的热效率可以大于1。
2．工质经过一个不可逆循环后，其熵的变化量大于零。 3．自发过程都是不可逆的。
4．不可逆过程中工质熵的变化量无法计算。 5．热不可能全部转化为功。
6．可逆循环的热效率必大于不可逆循环的热效率。 7．定熵过程一定是可逆绝热过程。
8．一台热机工作在T1=900K和T2=300K的两个恒温热源间，热机从高温热源吸热1000kJ，向冷源放热300kJ，则该热机是不可能实现的。
9．热机循环中循环净功愈大，则循环热效率愈高。 10．使系统熵增加的过程一定是不可逆过程。 11．热量不可能由低温物体传向高温物体。 12．若工质从某一初态沿可逆过程和不可逆过程达到同一终态，则不可逆过程中的熵变必定大于可逆过程中的熵变。 13．热力循环就是封闭的热力过程。
14．在绝热房间内，冰箱开门运行能使房间温度下降。 四、选择题
1．关于卡诺循环的热效率,下列说法中正确的是：
（1）可以大于1； （2）可以等于1； （3）只能小于1。
2．工质经过一个不可逆循环后，其熵的变化量：
（1）大于零； （2）等于零； （3）小于零。 3．在一可逆过程中，工质吸热说明该过程一定是：
（1）熵增过程； （2）熵减过程； （3）定熵过程。 4．有摩擦的绝热过程一定是：
（1）熵减过程； （2）熵增过程； （3）定熵过程。 5．公式ηt=1-Q2/Q1的适用条件是： （1）任意热机循环，包括卡诺循环； （2）只适用于卡诺循环；
（3）除卡诺循环外的一切热机循环。
6．热机从热源吸热1000kJ，对外作功1000kJ，其结果是：
（1）违反热力学第一定律； （2）违反热力学第二定律；
（3）违反热力学第一及第二定律； （4）不违反热力学第一及第二定律。 7．某热机循环中，工质从热源（T1=2000K）得到热量Q1，对外作功W0=1500J，并将热量Q2=500J排至冷源（T2=300K），试判断该循环为：
（1）可逆循环； （2）不可逆循环； （3）不可能实现。 8．自发过程的特点是：
（1）系统熵必然减少； （2）需伴随非自发过程才能进行； （3）必为不可逆过程； （4）必为可逆过程。 五、问答题
1．热连续转变为功的条件是什么？转变的限度是什么？
2．利用孤立系统熵增原理，证明热量是自发地由高温物体传向低温物体。 3．比较循环热效率公式ηt=1-Q2/Q1与ηt=1-T2/T1的适用条件。 4．第二类永动机与第一类永动机有何不同？
5．理想气体的绝热自由膨胀过程中系统与外界没有交换热量，为什么熵增大？
6．热力学第二定律能否表达为：“机械能可以全部变为热能，而热能不可能全部变为机械能。”? 六、计算题
1．有一卡诺循环工作于600℃及40℃两个热源之间，设每秒钟从高温热源吸热100kJ。求： (1) 卡诺循环的热效率； (2) 循环产生的功率；
(3) 每秒钟排向冷源的热量。
2．某动力循环工作于温度为1000K及300K的两热源之间，循环为1-2-3-1，其中1-2为定压吸热过程，2-3为可逆绝热过程，3-1为定温放热过程。点1的参数是p1=1MPa，T1=300K，点2的参数T2=1000K，工质为1kg，cp=1.01kJ/（kg.K）。求循环热效率及循环功。
3．某可逆循环，热源温度为1400K，冷源温度为60℃，若Q1=5000kJ。求： （1）高温热源、冷源的熵变化量；
（2）由两个热源组成的系统的熵变化量。
4．某动力厂，热源T1=1650K，冷源T2=300K，求从热源放热800kJ中有多少变为最大的循环功？若此热量先传给T1′=832K的热源，问每800KJ的热量中还有多少变为最大的循环功？若将此厂视为一孤立系，则在不等温传热中系统熵增量及产生的不可逆损失各是多少？
5．某火力发电厂的工质从温度为1800℃的高温热源吸热，并向温度为20℃的低温热源放热，试确定： （1）按卡诺循环工作的热效率；
（2）输出功率为100000kW，按卡诺循环工作时的吸热量和放热量；
（3）由于内外不可逆因素的影响，实际循环热效率只有理想循环热效率的45%。当输出功率维持不变时，实际循环中的吸热量和放热量。 6．某热机在T1=1800K和T2=450K的热源间工作，若每个循环工质从热源吸热1000kJ，试计算：（1）循环的最大功？（2）如果工质在吸热过程中与高温热源的温差为100K，在放热过程中与低温热源的温差为50K，则该热量中传热温差，并由于摩擦使循环功减小10kJ，则热机的热效率变为多少？
7．如果室外温度为-10℃，为保持车间内最低温度为20℃，需要每小时向车间供热36000kJ，求：（1）如采用电热器供暖，需要消耗的电功率是多少？（2）如采用热泵供暖，则供给热泵的电功率至少是多少？并比较两种供热方式哪种更节能？
第五章 水蒸气 一、填空题
1.水蒸气的定压形成过程可分为以下三个阶段： 阶段、 阶段。
2.未饱和水的定压预热阶段所加入的热量叫 热，等于 用水的 乘以 得到。
3.饱和水的定压汽化阶段所加入的热量叫 热，等于 用公式 计算。
4.干饱和蒸汽的定压过热阶段所加入的热量叫 热，等于 5.汽化方式有 和 两种，任何温度下均可发生的汽化叫
阶段和 的焓减去 的焓，也可的焓减去 的焓，也可以 的焓减去 的焓。 ，在饱和温度下液体表面和
内部同时发生的剧烈汽化叫 ，锅炉中水汽化主要是 方式。
6. x=0的定干度线可称为 线（或 线），x=1的定干度线又称为 线（或 线）。
7.水的加热汽化过程在p-v图和T—s图上所表现的相变规律可归纳成：一点( 点)、 两线( 线、 线) 、三区( 区、 区 区) 、五态( 、 、 、 、 )。 8．水和水蒸气的热力性质表有 和 两种。
9．饱和水吸热变为干饱和蒸汽的过程中 和 均不变。
10．蒸汽在汽轮机内的膨胀可近似看作为 过程，如果不考虑摩擦及其它不可逆损耗，可认为这是一个 过程。
11.水蒸气在汽轮机中绝热膨胀作功后，压力将 ，温度将 ，比体积将 。 二、名词解释
1. 饱和状态—— 2. 饱和蒸汽—— 3. 饱和水—— 4. 未饱和水—— 5. 蒸发—— 6. 沸腾——
7. 湿饱和蒸汽—— 8. 过热蒸汽—— 9. 干度——
10. 饱和湿空气—— 11. 未饱和湿空气—— 12. 绝对湿度—— 13. 相对湿度—— 14. 露点——
三、判断题
1．过热蒸汽的温度一定高于湿蒸汽的温度。 2．未饱和水的温度一定很低。
3．水蒸汽的温度高于临界温度时，单靠增加压力不可能使其液化。 4．确定湿蒸汽的状态必须知道干度。
5．在水的临界点，水与水蒸汽具有相同的性质。
6．在水和水蒸气的热力性质表中能够直接查出湿蒸汽的状态参数。 7．在水蒸气的实用h-s图上能够查出未饱和水的状态参数。 8．湿蒸汽的干度可以大于1，可以等于1，也可以小于1。 9．电厂汽包内的蒸汽是过热蒸汽。
10．超临界压力的锅炉设备中是不需要设置汽包的。
11．当压力升高，饱和温度也升高了，故饱和蒸汽的比体积将增大。 12．已知湿蒸汽的压力和温度，就可以确定其状态。 四、选择题
1．液体在汽化阶段的温度将：
（1）升高； （2）不变； （3）降低。
2．0.1MPa时水的饱和温度是99.64℃，问下列属过热蒸汽状态的是：
（1）0.2MPa，104℃； （2）0.08MPa，99.64℃； （3）0.1MPa，99℃。 3．电厂汽包内的蒸汽状态是：
（1）干饱和蒸汽； （2）湿饱和蒸汽； （3）过热蒸汽。
4．实用h-s图上不能查出水蒸汽参数的状态是：
（1）干饱和蒸汽； （2）过热蒸汽； （3）饱和水。 5．下列哪种状态的状态参数不能在水蒸汽表中直接查出： （1）饱和水； （2）过热蒸汽； （3）湿蒸汽。 6．当水蒸汽的压力升高时，h″-h′的值将：
（1）减小； （2）不变； （3）增大。
7．锅炉内工质的温度等于其压力对应的饱和温度时，该工质可能为：
（1）干饱和蒸汽；（2）湿蒸汽；（3）饱和水；（4）以上三种情况都有可能。 五、问答题
1．h-s图上，已知压力如何查出湿蒸汽的温度？
2．水蒸汽的h-s图上，定温线愈往右愈接近水平线，为什么？
3．为什么锅炉汽包里的排污水（高压热水）排放到低压容器（连续排污扩容器）后，部分热水会变为蒸汽？ 4．给水泵入口处水的温度为160℃，那么泵入口处水在什么压力下会汽化？为防止水泵进口的水汽化，压力表读数应维持多少？
5．露点温度的测定对锅炉设备的运行有什么影响？ 6．有没有400℃的水？有没有20℃的过热蒸汽？
7．为什么不能由t和p确定饱和状态的水和水蒸气的其它参数？
8．为什么冬季的晴天虽然气温很低但晒衣服容易干，而夏季闷热潮湿天气则不易干？
9．用什么方法可使未饱和湿空气变为饱和湿空气？如果把20℃时的饱和湿空气在定压下加热到30℃，它是否还是饱和湿空气？ 六、计算题
1．确定下列每一种参数下水和蒸气所处的状态： （1）p=101.3kPa和T=280K；
3
（2）p=350kPa和v=0.37m/kg；
3
（3）T=300K和v=35m/kg；
3
（4）p=500kPa和v=0.45m/kg.
2．给水在210℃下送入锅炉，在定压10MPa下加热成550℃的过热蒸汽。试求： （1）分别求出液体热和过热热； （2）1kg水吸收的总热量。 3．p1=9MPa、t1=500℃的蒸汽进入汽轮机可逆绝热膨胀到p2=0.005MPa。求1kg蒸汽所作的技术功是多少？并作出h—s图。
4．温度为120℃的水进入锅炉，定压下加热成p=1.5MPa，x=0.98的蒸汽，锅炉蒸发量为4000kg/h，燃料发热量为41868kJ/kg，锅炉效率为79％，求每小时燃料消耗量。
5．汽轮机功率为50000kW，每小时消耗蒸汽237.5吨。汽轮机排汽压力为0.004MPa，x=0.88。在凝汽器内定压冷却成凝结水，冷却水温由15℃升至25℃，求每小时冷却水的质量流量为多少？
6．蒸汽在p1=3MPa，x1=0.95的状态下进入过热器定压加热成过热蒸汽，然后进入汽轮机绝热膨胀到p2=0.01MPa，x2=0.88。求1kg蒸汽在过热器内吸收的热量，并作出h—s图。 7．利用水蒸气表，判定下列各点的状态，并确定其h及v值。 （1）p1=2MPa，t1=300℃；
3
（2）p2=9MPa，v2=0.017m/kg； （3）p3=0.5MPa，x3=0.9； （4）p4=1.0MPa，t4=175℃
3
（5）p5=1.0MPa，v5=0.2404m/kg。
3
8．已知湿蒸汽的压力为0.15MPa，比体积为0.932m/kg，求湿蒸汽的干度、焓和熵。
9．已知汽轮机的进汽参数为：p=8.35 MPa，t=535℃，试利用水蒸气的h-s图确定水蒸气的其它状态参数。 10．利用水蒸气的h-s图确定水蒸气处在p=0.1MPa和s=7.13kJ/(kg.K)状态下的t、h和v。
11．锅炉进口的给水温度为170℃，压力为3.5MPa，出口蒸气温度为535℃，锅炉的产汽量为130t/h，试确定每小时在锅炉内水变成水蒸气所吸收的热量。
12．汽轮机进口的蒸汽压力为p1=7MPa，温度为t1=500℃，出口的蒸汽压力为p2=0.02MPa。蒸汽流量为qm=2.52kg/s，设蒸汽在汽轮机内进行定熵膨胀过程，试求汽轮机产生的功率。
第六章 蒸汽动力循环 一、填空题
1．火电厂中，完成朗肯循环的四个设备是 、 、 和 。
2．相同参数下，回热循环与朗肯循环相比，汽耗率 ，给水温度 ，循环热效率 ，排汽干度 ，1kg蒸汽在汽轮机内作功 。
3．相同参数下，再热循环与朗肯循环相比，当采用最佳再热参数时，汽耗率 ，循环热效率 ，排汽干度 ，1kg蒸汽在汽轮机内作功 。 4．衡量热电厂热经济性的主要指标是循环 和能量 。 5．减少凝汽式电厂冷源损失的有效办法是采用 。 6．机组每发出 电时所消耗的蒸汽量称为汽耗率。
7．多级抽汽回热循环的好处是：既能提高锅炉给水的 ，又能使抽汽在汽轮机中尽可能多 。
8．根据供热方式的不同，热电合供循环所采用的汽轮机可分为两种，即 和 。 9．从蒸汽参数考虑，提高 和 ，降低 ，均可增大循环热效率。 二、名词解释 1．再热—— 2．抽汽回热—— 3．热电合供循环—— 4．能量利用系数K—— 三、判断题
1．在朗肯循环中，从凝汽器出来的工质状态是饱和水。
2．实际的蒸汽动力装置中，由于采用回热循环后使热效率提高，所以每千克蒸汽在汽轮机中的作功量将增加。 3．再热循环的再热压力越高越好。
4．蒸汽动力循环采用再热的目的是提高热效率。
5．与相同初、终参数的朗肯循环相比较，采用回热循环后将使热效率和汽耗率都增大。 6．单级抽汽回热循环中，回热抽汽压力越高越能提高循环热效率。 7．对蒸汽动力循环来说，汽耗率越大，则循环就越不经济。
8．热电合供循环中，能量利用系数K愈大，则热电合供循环越经济。 9．汽轮机尾部蒸汽是湿饱和蒸汽。
10．汽轮机的排汽压力总是高于冷却水温度所对应的饱和压力。 四、选择题
1．蒸汽动力装置的基本循环是：
（1）朗肯循环； （2）卡诺循环； （3）再热循环。 2．再热循环的首要目的是：
（1）提高热效率； （2）提高排汽干度； （3）降低汽耗率。 3．同一机组汽轮机排汽的温度比锅炉的给水温度：
（1）低些； （2）高些； （3）相等。 4．完成朗肯循环的四大设备是：
（1）锅炉、汽轮机、除氧器、给水泵；（2）锅炉、发电机、凝汽器、给水泵； （3）锅炉、汽轮机、凝汽器、给水泵；（4）锅炉、汽轮机、发电机、凝汽器。 5．蒸汽动力装置中汽轮机的排汽状态是：
（1）干饱和蒸汽； （2）湿饱和蒸汽； （3）过热蒸汽。 6．抽汽回热循环改善了朗肯循环，其根本原因在于：
（1）每公斤水蒸汽的作功量增加了； （2）排汽的热能得到了充分利用； （3）水蒸汽的平均吸热温度提高了； （4）水蒸汽的放热温度降低了。
7．朗肯循环中为提高汽轮机的排汽干度，可以：
（1）提高初压； （2）提高初温； （3）降低排汽压力； （4）采用回热。 8．蒸汽在汽轮机中发生不可逆绝热膨胀过程后，其熵变化为： （1）熵增大； （2）熵减小； （3）熵不变。 五、问答题
1．为什么以水蒸汽为工质的卡诺循环在实际蒸汽动力装置中未被采用？
2．朗肯循环是如何针对以水蒸汽为工质的卡诺循环无法实现的困难而改进得到的？ 3．分析蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响。
4．能否不让乏汽凝结放出热量，而用压缩机直接将乏汽压入锅炉，从而减少冷源损失，提高热效率？ 5．为什么再热循环已成为高参数、大容量机组的必然趋势？ 6．给水回热循环是如何从朗肯循环改进而得到的？
7．能否在蒸汽动力循环中，将全部蒸汽抽出来用于回热，这样就可取消凝汽器，从而提高热效率？ 8．何为抽汽回热？采用回热循环有何意义？
9．热电合供循环是在什么情况下产生的？热电厂有几种供热方式？各有何优、缺点？ 10．简要说明提高蒸汽动力循环热经济性的主要方法和途径。 六、计算题
1．某电厂汽轮机进口蒸汽参数为p1=2.6MPa，t1=420℃，排汽压力p2＝0.004MPa,利用一级抽汽加热凝结水，抽汽压力p0=0.12MPa。求抽汽率，热效率，汽耗率。并与同参数朗肯循环比较。 2．有一蒸汽再热－回热循环，已知参数p1＝14MPa,，t1=540℃，p2=0.004MPa,再热压力与回热抽汽压力均为pa=3.5MPa，再热蒸汽tb=540℃，进入低压缸膨胀到pc=0.5Mpa时，抽出部分蒸汽至第二级加热器加热凝结水，剩余蒸汽继续膨胀到p2，试计算该循环的热效率和汽耗率，并与相同初终参数的朗肯循环比较。
3．朗肯循环蒸汽参数为t1=500℃，p2=0.04MPa，试计算当p1分别为4、9、14MPa时，循环热效率及排汽干度。 4．朗肯循环蒸汽参数为p1=10MPa，p2=0.04MPa，试计算当t1分别为400℃、500℃、 600℃时，循环热效率，汽耗率及排汽干度。
5．朗肯循环蒸汽参数为p1＝3MPa,，t1=400℃，试计算当p2分别为0.004MPa和0.1MPa时，循环热效率，汽耗率及排汽干度。 6．某发电厂按再热循环工作，蒸汽参数为p1＝10MPa，t1=500℃，再热压力为１MPa，汽轮机排汽压力p2＝0.0034MPa。求：
（1）由于再热使乏汽干度提高多少？ （2）由于再热循环效率提高多少？ （3）循环的汽耗率为多少？
7．某发电厂按朗肯循环工作，蒸汽初参数为：p1＝3.5MPa,，t1=350℃，汽轮机排汽压力为p2＝0.01MPa，试求： （1）循环中加入的热量q1； （2）排汽干度；
（3）循环热效率和汽耗率。
8．朗肯循环蒸汽参数为p1＝4MPa,，t1=440℃，凝汽器中压力p2=0.005MPa。求循环热效率和汽耗率。
9．蒸汽动力装置采用两级回热方式工作。新蒸汽参数p1= 3.5MPa，t1=435℃，第一级抽汽压力为p01= 0.6MPa，第二级抽汽压力为p02=0.1MPa，分别送至混合式回热器中加热给水。汽轮机排汽压力为p2=0.005MPa。试求：（1）抽汽率α1、α2；（2）循环热效率；（3）汽耗率。（忽略泵耗功）
10．某蒸汽动力装置采用再热—回热组合的循环方式工作，循环中采用两级抽汽回热，回热器均为混合式加热器，一级抽汽在再热冷段管路上，另一级在低压缸上抽汽。请按此要求绘制该蒸汽动力循环的装置简图及T-s图，并写出该循环热效率的表达式。（不考虑水泵耗功）
第八章 导 热 一、填空题
1．凡是有温差的地方，热量就会自发地由 物体传向 物体。 2．工程中的传热问题分为两类:一类是 传热；另一类是 传热。
3．传热可分为三种基本方式: ， 和 。
4．导热是依靠物质 ， 及 等微粒热运动而进行的。 5．两等温面之间的 与其法线方向的 的比值的极限称为温度梯度。
6．温度梯度是一个沿等温面法线方向的向量，正向朝着 的方向，与热量传递方向 。
7．单位时间内传导的热量与 、 及 成正比。 8．单位时间内通过单位面积的导热量称为 ，表示为q= 。 9．热导率在数值上等于单位 作用下的热流密度，单位为 。 10．发电厂的发电机由空气冷却改为氢冷却，冷却效果要 。 11．影响物质热导率大小的主要因素有 。
12．电厂中常用保温材料有 ，这些保温材料都是 结构材料。 13．导电性能好的金属其导热性能 。金属中杂质含量越多，其热导率就 。 14．多层平壁的导热温差Δt= ，导热热阻Rλ= 。 15．多层平壁导热时各层分界面上的未知温度计算的一般公式为Δt= 。 16．单位长圆筒壁的导热热阻Rλ，L= 。
17．不稳定导热时,导热物体内部各点的温度将随_____发生不断变化,温度会由一部分向物体中的另一部分 。
18．热导率是指材料的 能力，而热扩散率则表示材料中 传播快慢的能力。 19．不稳定导热时，汽缸壁两侧的温差与 和 成正比。 20．材料的热扩散率与 和 有关。 二、名词解释 1．温度场—— 2．稳定导热—— 3．等温面—— 4．温度梯度—— 5．热流量—— 6．热流密度——
7．绝热（保温）材料—— 8．无限大平壁—— 9．接触热阻—— 10．热扩散率—— 三、判断题
1．导热只能发生在固体内或接触的固体间，不能在流体中发生。 2．平壁内稳态导热的温度分布呈对数曲线分布。
3．相同温度下，1mm厚铜板的热阻比1mm厚钢板的热阻小。 4．温度梯度与热量传递的方向相反。
5．1mm厚钢板的热阻比1mm厚水垢的热阻小。
6．在等温面的切线方向上单位长度的温度变化率就是温度梯度。 7．圆筒壁内稳态导热的温度分布呈对数曲线分布。 8．热导率越小的物体其绝热性能越好。 四、选择题
1．t=f(x,y,z,τ)表示：
(1) 稳定温度场； (2) 三维不稳定温度场； (3) 三维不稳定温度场。 2．t=f(x)表示：
(1) 不稳定温度场； (2) 一维稳定温度场； (3) 二维稳定温度场。 3．温度梯度与热量传递的方向： (1) 相反； (2) 相同； (3) 相交。
4．一维稳定温度场中的温度梯度可表示为：（1） (2) dt/dx； (3) -dt/dx。
5．对于不同的物质，其热导率大小的一般关系为：
(1) λ气体>λ液体>λ金属； (2) λ金属>λ气体>λ液体； (3) λ金属>λ液体>λ气体。 ６．绝热材料含有水份时，其保温能力将： (1) 增加； (2) 减少； (3) 不变。
７．导热量一定时，壁面两侧的温差越大，则该层的热阻是： (1) 越小； (2) 越大； (3) 不变。
８．锅炉炉管附有水垢或灰垢时，导热量会： (1) 减少； (2) 增加； (3) 不变。 ９．汽轮机启动时对法兰加热是为了：
(1) 减少热损失； (2) 加快启动速度； (3) 减少法兰内、外侧的热应力。 五、问答题
1．何谓傅里叶定律？写出其数学表达式，并写出一维稳定温度场中的傅里叶公式？ 2．写出单层平壁和单层圆筒壁导热热阻的公式，并说明壁内温度分布规律？
3．根据傅里叶定律的数学表达式，推导单层平壁稳定导热量的计算公式
4．在图8-1所示的双层平壁中，热导率λ1、λ2为定值，试问图中三条温度分布曲线各在什么条件下成立？ 5．有三层平壁如图8-2所示，已测得tw1、tw2、tw3和tw4依次为600℃、400℃、150℃和50℃，在稳态情况下试分析哪层壁的导热热阻最大？若假定各层壁厚相同，试问哪层壁材料的热导率最小？
6．为什么多层平壁中温度分布曲线不是一条连续的直线而是一条折线?
7．冬天用手分别触摸同一环境中的木块和铁块，感到铁块很凉，是否因为铁块温度比木块低？为什么？ 8．按照导热能力的大小，怎样排列下述物质才是正确的？ 木材、红砖、空气、水、铁、棉花
9．为什么不少保温材料采用多孔结构？多孔性保温材料在工程中使用时应注意什么问题？为什么？ 10．火电厂大型发电机的定子或转子线圈由空冷改为氢冷或水冷，其理由是什么？ 六、计算题
1．一外径为50mm的钢管，外敷一层8mm厚、热导率为0.25W/（m.℃）的石棉保温层，外面又敷一层20mm厚、热导率为0.045W/（m.℃）的玻璃棉，钢管外侧壁温为300℃，玻璃棉外侧表面温度为40℃，试求石棉保温层和玻璃棉层间的温度。
2．炉墙内层为460mm厚的硅砖(λ1=1.849W/m.℃)，外层为230mm厚的轻质粘土砖(λ2=0.456W/m.℃)。内表面tw1 =1600℃，外表面tw3 =150℃。求热流密度q和两层砖交界面的温度tw2.
3．高5m，宽3m，厚0.25m的砖墙(λ=0.7W/m.℃)，墙的内表面温度为15℃，外表面温度为-5℃。求每小时通过砖墙的散热量。
2
4．混凝土顶层面积为20m，厚为140mm，外表面温度tw2 =-15℃，混凝土的λ=1.28W/(m.℃)。若通过层顶的散热量为5.12×102W。试计算屋顶内表面温度tw1为多少？
5．炉墙由一层厚δ1=120mm的耐火砖(λ1=0.93W/m.℃)、一层厚δ3=250mm的红砖(λ3=0.7W/m.℃)，两层砖之间填入δ2=50mm的硅藻土填料(λ2=0.14W/m.℃)所砌成。若炉墙内表面温度为tw1 =980℃，外表面温度为tw4 =45℃，试求炉墙散热量及层与层之间接触面上的温度，并画出炉墙内的温度分布曲线。 6．某教室的墙壁是由一层厚δ1=110mm的砖层(λ1=0.7W/m.℃)和一层厚δ2=30mm的灰泥(λ2=0.58W/m.℃)构成的。现在拟加装空气调节设备，准备在内表面加贴一层硬质塑料(λ3=0.052W/m.℃)，使通过墙壁的热量比原来减少80%。试求这层塑料的厚度。 7．有一热风管道d1 /d2=160/170mm(λ1=58.2W/m.℃)，管外包着两层保温层，里层δ2=30mm(λ2=0.175w/m.℃)，外层δ3=50mm(λ3=0.0932w/m.℃)。热风管道内表面温度tw1 =200℃，外表面温度tw4=50℃。求ΦL，tw2和tw3 . 8．热力管道d1 /d2=140/156mm，管壁导热系数(λ1=585W/m.℃)。管外包着两层保温层，里层
δ2=20mm(λ2=0.037W/m.℃)，外层δ3=40mm(λ3=0.14W/m.℃)。管内侧tw1 =300℃，管外侧tw4 =50℃。求每米长管道的散热损失。
9．一双层玻璃窗系由两层厚度为3mm的玻璃组成，其间空气隙厚度为6mm。设面向室内的玻璃表面温度与面向室外的玻璃温度分别为20℃和－15℃。已知玻璃的热导率为0.78W/m.℃，空气的热导率为0.025W/m.℃，玻璃窗的尺寸是670×440mm。试确定该双层玻璃窗的热损失。如果采用单层玻璃窗，其他条件不变，其热损失是双层玻璃窗的多少倍?
10．一外径为100mm，内径为85mm的蒸汽管道，管材的热导率λ1＝40W/m.℃，其内表面温度为180℃，若采用λ2=0.053W/m.℃的绝热材料进行保温，并要求保温层外表面温度不高于40℃，蒸汽管道允许的热损失为ΦL＝52．3W/m。问绝热材料层厚度应为多少?
11．在一根外径为100mm的热力管道外拟包覆两层绝热材料，一种材料的热导率为0.06W/(m.℃)，另一种为
0.18W/(m.℃)，两种材料的厚度都取为75mm。试比较把热导率小的材料紧贴管壁，及把热导率大的材料紧贴管壁这两种方法对保温效果的影响，这种影响对于平壁的情形是否存在？假设在两种做法中，绝热层内、外表面的总温差保持不变。
第九章 对流换热 一、填空题
1．对流换热时的热量传递是依靠流体与壁面接触层之间的 作用，以及流体内部的 作用。
2．气体的粘度随温度的的升高而 ，液体的粘度随温度的升高而 。
3．雷诺数表示为Re= 。流体在管内作受迫运动时，当Re< 时流动状态为层流， Re> 时为旺盛紊流。
4．速度边界层按其流动特征可分为 边界层和 边界层。而紊流边界层中紧贴固体壁面的那一薄层，流体依然保持 的状态，这一薄层称为紊流边界层中的 。 5．按照流体流动产生的原因，流动可分为 和 两类。
6．紊流边界层中，层流底层的热量传递是依靠 ，而在层流底层以外的紊流区，热量传递主要依靠 。
7．紊流边界层内换热热阻主要是在 ，它愈薄，对流换热强度就 。 8．牛顿冷却公式为Φ= W。
9．流体受迫运动换热时，一般性准则方程式为Nu 。
99
10．流体自由运动时，当GrPr〈10时为 ，GrPr>10时为 。 11．无限大空间中自由运动换热的一般性准则方程式为Nu= 。
12．在相同的Re及管束排数下，叉排管束的平均换热系数要比顺排管束 。 13．流体受迫横掠管束换热时，除雷诺数（Re）和普朗特数（Pr）外，还要考虑 、 和 的影响。
14．流体在管内进行强制对流换热时，除雷诺数（Re）和普朗特数（Pr）外，还要考虑 、 和 的影响。
15．热力发电厂中流体相变换热有 和 两种。
16．水沸腾时，气泡的 和 是沸腾换热的主要特征。
17．液体沸腾换热的三个阶段是 、 和 阶段。 18．蒸汽和低于相应压力下饱和温度的冷壁面接触时，在壁面上会发生 现象，并放出 。
19．蒸汽凝结时，分为 凝结和 凝结两种方式，工程中常见的是 方式。
20．实验证明，当蒸汽中含1%的空气时，凝结换热系数会减小 。因此，凝汽器应装设 以保证凝汽器的正常工作。 二、名词解释 1．对流换热—— 2．受迫运动—— 3．自由运动—— 4．定性温度—— 5．定型尺寸—— 6．核态沸腾—— 7．膜态沸腾——
8．沸腾换热临界点—— 9．膜状凝结—— 10．珠状凝结—— 三、判断题
1．对流换热是导热和热对流综合作用的结果。 2．沸腾换热设备的安全经济工作段是膜态沸腾段。
3．流体沿平板流动时，其流场中主流区流体的速度保持不变。 4．通常情况下，有相变的对流换热比单相流体的对流换热强。 5．水在直管中被加热时的换热系数比在弯管中时大。
6．相同条件下，水在螺纹管中被加热时的换热系数比在光管中时大。 7．导热和对流只能在接触物体间发生。 四、选择题
1．流体在管内受迫流动换热时，要考虑入口段的影响是在： （1）l/d>60时； （2）l/d<60时； （3）l/d=60时。
2．当Pr<1时，速度边界层厚度δ与温度边界层厚度δt的大小关系是： （1）δ>δt； （2）δ<δt； （3）δ=δt。
3．当管排数相同时，下列哪种管束排列方式的凝结换热系数最大： （1）叉排； （2）顺排； （3）辐向排列。 4．沸腾换热设备安全经济的工作段是：
（1）自然对流段； （2）核态沸腾段； （3）膜态沸腾段。 5．要考虑蒸汽流速对凝结换热的影响，是在：
（1）流速大于10m/s时；（2）流速小于10m/s时；（3）流速等于10m/s时。 6．下列几种流体对流换热系数的大小顺序排列正确的是： （1）α水强制>α空气强制>α空气自然>α水沸腾； （2）α水沸腾>α空气强制>α水强制>α空气自然； （3）α水沸腾>α水强制>α空气强制>α空气自然。 五、问答题
1．影响对流换热的因素主要有哪些？
2．研究稳态无相变对流换热时常用哪些准则？各有何物理意义？ 3．流体受迫运动换热应该如何增强？
4．简要说明蒸汽膜状凝结换热的影响因素。 5．简述边界层理论的基本论点。
6．在对流温度差大小相同的条件下，在夏季和冬季，屋顶天花板内表面的对流换热系数是否相同?为什么?
7．空气横掠管束时，沿流动方向管排数越多，则换热越强；而蒸汽在水平管束外凝结时，沿液膜流动方向管束排
数越多，换热强度却降低。试对上述现象作出解释。
8．冬天时，当你将手伸到室温下的水中时会感到很冷，但手在同一温度的空气中时并无这样冷的感觉，这是为什么？
9．何谓沸腾换热的临界热负荷？它在工程实践中有何重要意义？ 10．为什么膜状凝结时，同一管子横放比竖放时的换热系数较大？ 11．流体在管内强制流动时，影响对流换热的因素有哪些？ 12．流体横向流经管束时，影响对流换热的因素有哪些？ 六、计算题
1．tf′=25.3℃的水流入L=5m的直管，被加热到tf″=34.6℃，管直径d=20mm，水在管内流速u=2m/s。求水与管壁
262
间的对流换热系数。（从表中查出λ=61.8×10W/m.℃；v=0.805×10m/s；Pr=5.42。并已知准则方程式中c=0.023，m=0.8，n=0.4，Cl=1，CR=1）
2
2．试求空气横向流过10排叉排管束的换热系数。管外径为25m，空气平均温度为tf=60℃，(λf=2.9×10W/m.℃，
620.60.36
vf=18.97×10m/s，Prf=0.696)，计算公式为Nu=0.35RePr. 3．有一外径d=400mm、长L=4m的横管，外壁温度tw=50℃，周围空气温度tf=30℃，空气自然对流换热系数α=3.63W/2
（m.℃）。求横管的散热损失。
4．某锅炉厂生产的220t/h锅炉的低温段管式空气预热器的设计参数为：顺排布置，s1=76mm, s2=57mm, 管子外径d2=38mm，壁厚δ=1.5mm；空气横向冲刷管束，在空气平均温度为133℃时管间最大流速umax=6.03m/s，空气流动方向上的总管排数为44排。设管壁平均温度tw=165℃，求管束与空气间的对流换热系数。如将管束改为叉排，其余条件不变，则对流换热系数变为多少？
5
5．1.013×10Pa下的空气在内径为76mm的直管内流动，入口温度为65℃，入口体积流量为0.022m3/s，管壁的平均温度为180℃。问管子要多长才能使空气加热到115℃？
6．一热水管道竖直地穿过室温为20℃的房间。保温层外径为20cm，平均壁温为70℃，高3m。试计算由于自然对流而引起的散热量。
第十章 辐射换热 一、填空题
1．物体以电磁波形式向外传递能量的过程称为 ，被传递的能量称为 。 2．人们把 μm到 μm这一波长范围的电磁波称为热射线。
3．吸收率α=1的物体称为 ，反射率ρ=1的物体称为 ，穿透率τ=1的物体称为 。
4．热辐射中，对于一般的固体和液体，其τ= ，则α+ρ= ，即固体和液体对热射线的吸收和反射几乎都在 进行。
5．气体对热射线的ρ= ，则α+τ= 。 6．黑体的吸收率α= ，黑度ε= 。
22
7．黑体的辐射力Eb= W/m，实际物体的辐射力E= W/m。 8．有效辐射指的是 和 之和。
9．辐射力大的物体，其吸收率就 ，同温度下 的辐射力最大。
10．角系数只取决于换热物体的 、 和 ，而与物体的性质和温度等无关。
11．热射线包括 、 和 。 12．基尔霍夫定律可表示为E/α= = 。 13．两物体辐射换热中，角系数的相对性可表示为： 。 14．两无限大平行平板间辐射换热的系统黑度εn= 。 15．两平行平板辐射换热中在加入一块黑度与壁面黑度相同的遮热板后，换热量将减少为原来的 ；当加入n块黑度与壁面黑度相同的遮热板后，换热量将减少为原来的 。 二、名词解释 1．热辐射：
2．辐射力： 3．黑体： 4．黑度： 5．灰体： 6．有效辐射： 7．角系数X1,2： 8．遮热板： 三、判断题
1．灰体的吸收率恒等于同温度下的黑度。 2．有效辐射是指该辐射体本身的辐射力。
3．辐射空间热阻的大小与辐射表面的性质及温度均无关。 4．同温度下黑体的辐射力最大。
5．当物体的热力学温度升高一倍时，其辐射能力将增大到原来的四倍。 6．黑体、白体与灰体是根据物体的颜色来区分的。
7．辐射角系数是一纯几何因子，与辐射表面的性质及温度均无关。 8．遮热板的黑度越小，其遮热效果越好。 四、选择题
1．对具有一定厚度的耐火材料、砖、木材等，它们对热射线是： （1）透明的； （2）不透明的； （3）绝热的。 2．纯净的空气可视为：
（1）透明体； （2）白体； （3）黑体。
3．当物体的热力学温度升高一倍时，其辐射能力将增大到原来的 倍： （1）四倍； （2）八倍； （3）十六倍。 4．热射线中不包括下列哪种电磁波：
（1）X射线； （2）可见光； （3）红外线。 5．从基尔霍夫定律得出α=ε，下列说法正确的是： （1）说明吸收率和黑度具有相同的意义；
（2）说明吸收率在数值上等于黑度，但意义不同； （3）不能说明什么问题。
6．有一灰体，其黑度ε=0.1，则其吸收率应为：
（1）α=0.9； （2）α=0.1； （3）0.1<α<0.9。 五、问答题
1．与导热和对流换热相比，热辐射过程有何特点？ 2．如何增强与削弱辐射换热？ 3．气体热辐射有什么特点？
4．画出两灰体表面组成的封闭系统的辐射换热网络图，并标出各热阻的数学表达式。 5．保温瓶的夹层玻璃表面，为什么要镀一层反射比很高的的材料？ 六、计算题
1．某物体的黑度ε=0.8，求当t=800℃时的辐射力？
2．有一空气夹层，热表面t1=300℃，冷表面t2=50℃，两表面的黑度ε1=ε2=0.85。求此夹层单位表面积的辐射换热量（按平行平板计算）。
2
3.一根直径d=50mm、长L=8m的钢管，被置于横断面为0.2×0.2m的砖槽内。若钢管表面温度t1=250℃，黑度ε1=0.79；砖槽壁温t2=27℃，黑度ε2=0.93。试计算钢管的辐射热损失。
4．房内有一长10m的蒸汽管道，外径d=300mm，表面黑度ε1=0.92，表面温度t1=75℃，房内空气温度t2=27℃。求蒸汽管道的辐射散热损失。
第十二章 换热器 一、填空题
1．换热器按传热原理分为 、 及 三种类型。 2．换热器传热计算分为 计算和 计算两种。 3．换热器传热计算的热平衡方程式为：Φ= = 。
4．表面式换热器中，冷、热流体流动方式可分为 、 和 。 5．表面式换热器的算术平均温差△t= 。 6．表面式换热器的对数平均温差△tm= 。
7．表面式换热器中冷、热流体无相变，且进出口温度相同时，△tm逆 △tm顺。在传热量和传热系数一定时，A逆 A顺。（填大于或小于） 二、名词解释 1．换热器——
2．表面式换热器—— 3．回热式换热器—— 4．混合式换热器—— 三、判断题
1．换热器校核计算的目的是计算换热面积。 2．换热器设计计算的目的是计算流体出口温度。
3．表面式换热器中流体之一为相变换热时，其对数平均温差与冷、热流体的流动方式无关。
4．表面式换热器中，条件相同且流体无相变时，冷、热流体采用顺流布置的对数平均温差最大，逆流最小，交叉流介于二者之间。
5．工程中应用最广泛的换热器类型是表面式换热器。 四、选择题
1．三种类型的换热器，工程中使用最多的是：
（1）表面式； （2）混合式； （3）回热式。 2．要使t2〞>t1〞，表面式换热器中冷、热流体应采用：
（1）顺流布置方式； （2）逆流布置方式； （3）叉流布置方式。
3．换热器中流体之一为相变换热时，其对数平均温差与冷、热流体的流动方式： （1）有关； （2）无关。
4．表面式换热器中，条件相同时，顺流布置的传热面积A顺与逆流布置的传热面积A逆相比较（无相变传热）： （1）A顺〈A逆； （2）A顺〉A逆； （3）A顺=A逆。 5．电厂中下列设备属混合式换热器的是：
（1）汽包； （2）凝汽器； （3）除氧器； （4）过热器。 五、问答题
1．表面式换热器内冷、热流体采用顺流和逆流布置各有什么优缺点？ 2．简要说明采用平均温差法进行表面式换热器设计计算的步骤。
3．某人设计了一台用高温烟气来加热冷水的换热器，但设备投入运行一段时间后，出力下降，试分析其原因何在？为使其能达到设计任务要求，在设计及运行中应采取一些什么措施？ 4．换热器的对数平均温差与算术平均温差的主要区别在哪里？ 六、计算题
1．计算水—油表面式换热器的传热面积。（用对数平均温差计算）
水侧：t2ˊ=38.7℃，t2〞=71.1℃，qm2=0.793kg/s，cp2=4.18KJ/(kg.℃)；
2
油侧：t1ˊ=110℃，t1〞=65.5℃。换热器的传热系数为340W/（m.℃）. 2．用对数平均温差计算逆流式冷油器的传热面积。 水侧：t2ˊ=10℃，qm2=1.53kg/s，cp2=4.18KJ/(kg.℃)；
2
油侧：t1ˊ=80℃，t1〞=42℃，qm1=8000Kg/h，cp1=2KJ/(kg.℃)。换热器的传热系数为600W/（m.℃）. 3．计算一逆流式换热器的传热面积。（用对数平均温差计算）
2
管内水侧：t1ˊ=80℃， t1〞=45℃，qm1=50kg/s，cp1=4.18KJ/(kg.℃)，а1=500W/（m.℃）；
管外空气侧：t2ˊ=25℃，t2〞=35℃，а2=50W/（m.℃）； 管子：d1=100mm，d2=120mm，λ=36W/（m.℃）. 4．求低压加热器的传热面积。
2
汽侧：t1ˊ= t1〞=110.79℃，qm1=1.53kg/s，а1=6379W/（m.℃）；
2
水侧：t2ˊ=40℃，t2〞=90℃， qm2=200000Kg/h， cp2=4.187KJ/(kg.℃)，а2=8490W/（m.℃）。换热器的传热系数
2
为600W/（m.℃）；
加热器管子采用：d1=18mm，d2=20mm，λ=93W/（m.℃）.
5．某壳管式换热器，壳侧热流体的进、出口温度分别为300℃和150℃，管侧冷流体的进、出口温度分别为350℃和85℃。求该换热器分别为逆流式换热器、顺流式换热器、叉流式换热器（两种流体均非混合）时的平均传热温差。 6．一油冷却器是由外径为15mm、壁厚1mm的铜管制成的壳管式换热器，铜管叉排排列。在油冷却器中，密度为
3
879kg/m3，比热容为1950J/(kg·℃)，流量为39m/h的30号透平油从t1′=56.9℃，冷却到t1″=45℃。冷却水在
2
油冷却器管内流过，进口温度t2′=33℃，温升为4℃，两个流程，换热系数a1=4480W/(m·℃)。油在管外的隔板
2
间流过，对流换热系数a2=452W/(m·℃)。试求所需的传热面积。
2