《气体动力学基础：第七章 一维定常可压缩管内流动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《气体动力学基础：第七章 一维定常可压缩管内流动（50页珍藏版）》请在人人文库网上搜索。

1、第七章 一维定常可压缩管内流动,7.1 理想气体在变截面管道中的流动 7.2 收缩喷管 7.3 拉伐尔喷管 7.4 超声速内压式进气道及其它变截面管流 7.5 等截面摩擦管流 7.6 气体在有热交换的管道内的流动 7.7 变流量加质管流,基本方程组,7.1 理想气体在变截面管道中的流动,截面积变化对气流参数的影响,7.2收缩喷管,发动机尾喷管出口的射流流动,喷管的用途,喷管是各工业技术领域中用以产生高速气流的主要装置，是航空航天飞行器动力装置及有关实验设备(校准风洞和叶栅风洞等），生产装置中的重要部件,两种喷管,收缩喷管的流道截面积是逐渐缩小的，在喷管进出口压强差的作用下，高温气体的内能转变成

2、动能，产生很大的推力。气流速度达到音速后便不能再增大了。 拉伐尔喷管即是缩放式喷管，其流道先缩小再扩大，允许气流在喉道处达到音速后进一步加速成超音速流,喷管流动中的常见现象,扰动波就像水流中一圈一圈的水纹， 向水中扔一块石头，在水面不远处就会激起波澜。只不过在气体动力学中，所谓扰动是喷管出口反压对气体流动的影响。膨胀波和激波是扰动波的边界,本节的主要内容,收缩喷管流动参数计算及临界压强比 收缩喷管的三种流动状态 壅塞状态 收缩喷管设计,一喷管出口参数及临界压强比,1.出口截面参数计算 以注脚o和e分别表示喷管出口和进口截面上的气流参数，则由绝能流动的能量方程,可见，越高，流速越大

3、大,出口马赫数及其他参数,临界压强比,定义：喷管出口马赫数等于1时的压强比为临界压强比，用 表示,二、收缩喷管的三种流态,亚临界流态 特点： 判别： 临界流动 特点： 判别,动画演示PLAY,临界与超临界,临界流动特点 判别 超临界特点 判别,收缩喷管的流动规律,这张图是用计算机模拟的临界状态,收缩喷管中气体流动状态完全是由反压比 确定的，对于给定的喷管，流量和流速随反压比的降低而增大，但当流速到达音速后，即使反压比再大，气流仍是声速流，流量也不再增大,喷管出口处外界气体的压强。 P*气流的总压，有时可以是喷管进口处的外界气体的压强,喷管流态小结,总之，收缩喷管的流动状态及特点是： 当 时 ，

4、亚临界，完全膨胀； 当 时， 临界，完全膨胀； 当 时，超临界，未完全膨胀,三.收缩喷管的壅塞状态,在临界和超临界态， ， 降低，不能使 继续增大，也不能使喷管流量继续增加，定义： ， 的流动状态为壅塞状态。一旦喷管处于壅塞状态， 便不再能影响喷管内的流动。而且，无论改变 或改变进口气流的总压、总温，都不能使喷管中任一截面上的无量纲参数（马赫数、压强比和温度比等）发生变化,壅塞状态参数的变化,四收缩喷管设计,给定,维氏公式,要求在喷管出口产生均匀的流动,7.3拉法尔喷管,1 等熵面积比公式,绝能等熵,2.流动状态及分析,反压变化，来流总压不变,记,拉伐尔喷管中管内激波形成的状态,拉法尔喷管出口

5、的膨胀波、激波及波的发展,拉伐尔喷管的流动分析及流动状态总结,一几何参数给定，何种因素影响拉伐尔喷管的流态 给定，反压 变化 给定， 变化思考？ 给定，同时变化 显然用 与三个特定压强比较，确定流态 二回忆收缩喷管，拉伐尔喷管流动状态,区 管外有膨胀波,未完全膨胀; 完全膨胀（设计状态）. 区 管外有激波，过渡膨胀状态; 正激波位于喷管出口. 区 管内有激波. 除喉部外，全为亚声速流动. 区 全为亚声速流动,二总结拉伐尔喷管的流动状态,三三个特定压强比 与面积比有关，由 确定,查正激波表,7.4 超声速内压式进气道及其它变截面管流,7.4.1超声速内压式进气道,内压式超声速进气道属于变截（面）

6、管流。它是靠内部压缩超声速气流使其达到减速增压的目的。内压式超声进气道包括收缩段、喉部和扩张段。收缩段可以是直壁或曲壁，气体在其中经过一系列波系减速增压，到达喉部时马赫数一般大于。然后在扩张段内加速再经过一道正激波，变为亚声速气流,一、设计状态 内压式超声速进气道的理想流动状态如下页图所示，迎面超声速气流在进口之前气流参数不发生变化。进入进气道后，在收缩段（设为曲壁）中进行连续的微弱压缩，气流速度不断减小，到喉部气流速度刚好减小到当地声速，即喉部马赫数 ，然后气流在扩张段内进一步减速，变为亚音速气流，到出口截面得到所需要的气流a数。在这样的流动中，不存在激波，流动损失很小，这种流动被称为最佳流

7、动状态，又叫设计状态,图 内压式超声进气道的设计状态,设计状态时的面积比公式,7.4.2其它变截面管流,一、气体在引射喷管内的流动 二、气体在斜切口管内的流动 三、气体在扩散形管内的流动 四、塞式喷管,7.5 等截面摩擦管流,摩擦对气流参数的影响 摩擦管流的计算 摩擦壅塞,注：本节只讨论一维定常等截面绝热的摩擦管流。即作如下假设：流动是一维定常的；管道是等截面的；气体与外界没有机械功和热量的交换（如果管道比较短，流动速度又比较大，气体与固体壁面之间的热交换影响与摩擦作用相比可忽略不计 ）；气体为定比热的完全气体,动画演示PLAY,一、摩擦对气流参数的影响,摩擦管流分析,微分形式的连续方程,微分

8、形式的动量方程,微分形式的气体状态方程,由马赫数的定义式， 取对数微分得,有能量方程的微分形式得,由冲量函数，取对数再微分得,根据熵和总压的关系，微分得,变量 可由变量 表示为如下式,等截面摩擦管流中各参数沿管长方向的变化,由以上分析可见，单纯的摩擦不能使亚声速气流转变为超 声速气流，也不可能使超声速气流连续地转变为亚声速气流,二、摩擦管流的计算,实际管长与最大管长示意图,改写为速度系数的形式，则有,积分上式得,于是对1、2截面有,温度比,密度比与速度比,压强比,冲量比,总压比,熵 增,三、摩擦壅塞,对于给定的进口速度系数 ，若实际管长超过其对应的最大管长，即使出口反压足够低，以流入管道的流量

9、也无法从出口排出，流动将出现壅塞现象。壅塞将使气流的压强升高，对流动形成扰动,对于亚声速气流，压强升高的这一扰动将会逆流传播，扰动一直影响到管道进口，使进口产生溢流。而且通过管道的流量减小，流速降低。对应的最大管长加长，临界截面后移，直到气流能够从出口通过。此时出口截面上的速度系数为1。 对于超声速气流，压强升高的扰动将会在气流中产生激波。当管长超过最大管长不多时，激波位于管内，这时进口的速度系数没有变化。而激波之后的亚声速气流在同样管长上造成的总压损失要比超声速气流小得多，从而使进口流量能够从出口通过，在出口截面上气流达到临界状态，激波位置可按出口气流达到临界状态的条件来确定,式中下标示意图

10、,由于实际气体的粘性作用，管内激波结构是十分复杂的。 近似计算可按一道正激波来处理。从管道进口到激波前以及 从激波后到管道出口列出两个关系式，并注意到管道出口的 ，则有,对于正激波，上式可变为,联立求解，可得两个未知数 和,综上所述，对于每一个起始 ，存在一个最大的值 ， 超过这个值，流动就会壅塞。对于给定的值 ，在亚声速 气流中，存在着一个最大的进口 ，大于它流动就会发生壅 塞；而在超声速气流中存在着一个最小的进口 ，小于它，流 动也要发生壅塞,有摩擦的直等截面管道中绝热流动的数值表,7.6 气体在有热交换的管道内的流动,瑞利线 热交换对气流参数的影响 换热管流的计算 加热壅塞 凝结突跃,注

11、：本节将讨论一维定常、定比热容、无摩擦完全气体等截面管流的流 动过程，并且不考虑功的交换和气体化学成分的变化。这种流动就成了滞 止焓或滞止温度变化的流动过程，或看作是纯滞止温度的变化过程,一、瑞利线,当单位面积的冲量函数 和 质量流量 一定时，就确定了 压强与密度间的唯一关系，依此 关系所画的曲线为瑞利线。因为 焓和熵都是压强和密度的函数， 因此在焓熵图上做出瑞利线 （右图）。从图中可以看到以下 几个特点,纯 变化过程的瑞利线,图上标以 的点即代表 ， 和 的状态（从图中状态1出发，只有在单纯加热时， 点才相应于马赫数,加热使马赫数趋近于1，而冷却则使马赫数向离开1的方 向变化,无论是亚声速或

12、超声速气流，在加热时，所加入的热量 都不能大于出口马赫数等于1时的加热量。如果超过了它， 气流就将壅塞，这将在后面细述,二、热交换对气流参数的影响,用于分析热量变化的控制面,能量方程,连续方程,状态方程,由马赫数定义得,根据总、静压与马赫数的关系，取对数微分得,由总、静温与马赫数的关系，取对数微分得,因为,代入上式得,以 为独立变量，联立求解就得到表示热量交换对各个气 体参数的影响的方程为,由以上各式可以分析热量对气流参数的影响，列于下页表,表 热量交换对气流参数的影响,时增大； 时减小： ：和相反,可见，单独的加热不可能使亚声速气流加速到超声速，也不可能使超声速气流连续地降为亚声速。无论是超

13、声速气流还是亚声速气流，加热时气流总压都是下降的，为了减小加热时的总压降低，应尽量减小气流的马赫数。在理论上使气流总温减小的冷却过程可以使气流总压增大，但是， 由于摩擦等影响因素的存在，实际上这是难以实现的,三、换热管流的计算,图 换热管流计算,能量方程,由连续方程，得,温度比,由动量方程可得压力比和总压比,动画演示PLAY,四、加热壅塞,对于给定的初始马赫数和温度，必定存在着一个最大的加 热量，超过此加热量时，加热后的气流速度将达到声速而发 生壅塞。我们定义气流在加热管出口的马赫数 时的加 热量叫做临界加热量，记作 ，对应的加热后的气流的总温 叫临界总温 。根据的条件 ，可得,根据 的变化特

14、点可以看出，亚声速气流的起始 越大，或 者超声速气流的起始 越小，则临界加热量越小,当 时，流动就会发生壅塞。发生壅塞后，由于管道出口 值已经达到1，气体在管内堆积，使管内气流压强上升。 对于亚声速气流，这种壅塞作用一直影响到管道上游，使起始马赫数下降，因而进入管道的质量流量减小，直到使所加入的热量能够实现为止，此时，气流出口马赫数等于1。 对于超声速气流，壅塞的影响将以激波的形式向上游传播，由于激波后气流总压损失更大，若进口流量不减小，管内壅塞更严重。所以超声速气流因加热发生壅塞时，激波将一直向上游推进，直到管口外，使进口气流 改变，以适应流量的要求。这时整个直管的流动完全变成亚声速流动。 由上分析可见，对于给定的起始马赫数，存在着一个临界加热量。换句话说，对于给定的起始总温和加热量，亚声速气流的起始马赫数存在一个最大值，超声速气流的起始马赫数存在一个最小值,五、凝结突跃,凝结突跃也是换热管流中出现的一种现象。气体沿着超声 速或高超声速风洞的拉伐尔喷管流动时，由于气流的迅速降压 膨胀，使气体的温

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1、1. 一大平板，高3m，宽2m，厚 0.02m，导热系数为45 W/(mK)，两侧表面温度分别为、，试求该板的热阻、热流量、热流密度。 解：解：由傅立叶导热定律： 热阻 m 热流量 热流密度 2. 空气在一根内径50mm，长2.5m的管子内流动并被加热，已知空气平均温度为80，管内对流换热的表面传热系数为h=70W/(m2K) ，热流密度为q=5000W/m2，试求管壁温度及热流量。 解：由牛顿冷却公式：得到 3炉墙由一层耐火砖和一层红砖构成，厚度都为250 mm，热导率分别为0.6 W/(mK)和0.4 W/(mK)，炉墙内外壁面温度分别维持700 C和80 C不变。（1）试求通过炉墙的热流

2、密度；（2）如果用热导率为0.076 W/(mK)的珍珠岩混凝土保温层代替红砖层并保持通过炉墙的热流密度及其它条件不变，试确定该保温层的厚度。解：多层平壁的导热量计算: 又 得到： 4 热电厂有一外径为100 mm的过热蒸汽管道（钢管），用热导率为 W/(mK)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：圆筒壁的稳态导热： 解得 保温层厚度为5某过热蒸汽管道的内、外直径分别为150 mm和160 mm ，管壁材料的热导率为45 W/(mK)。管道外包两层保温材料：第一层厚度为40 mm，热导

3、率为0.1 W/(mK)；第二层厚度为50 mm，热导率为0.16 W/(mK)。蒸汽管道内壁面温度为400 C，保温层外壁面温度为50 C。试求：（1）各层导热热阻；（2） 每米长蒸汽管道的散热损失；（3）各层间的接触面温度。解： 圆筒壁的稳态导热计算： 由，得： 6已知某蒸汽管线的外径为108mm，表面温度为350。为降低热损失敷设保温层，要求保温层的外表面温度不能超过60。保温材料的热导率与温度的关系为=0.045+0.000214t W/(mK) (t的单位为)。为将热损失控制在200W/m以内，试确定所需的保温层厚度。解：设所需的保温层厚度为dmm，则保温层外径为d2=d1+2d=1

kg/m3、比热容 J/(kgK)。热电偶的初始温度为25 C，突然将其放入120 C的气流中，热电偶表面与气流间的表面传热系数为90 W/(m2K)，试求：（1）热电偶的时间常数；（2）热电偶的过余温度达到初始过余

5、温度的1%时所需的时间。解: 若 成立，则必须。一般热电偶接点由金属做成，其热导率很大，存在。故可用集总参数法计算。时间常数： 当时，计算得到： 8将初始温度为80 C、直径为20 mm的紫铜棒突然横置于温度位20 C、流速为12 m/s的风道中冷却，5分钟后紫铜棒的表面温度降为34 C。已知紫铜棒的密度 kg/m3、比热容 J/(kgK)、热导率 W/(mK)，试求紫铜棒表面与气体间对流换热的表面传热系数。解: 假设 成立，可用集总参数法计算。 根据 计算得到：校核： 成立，计算结果可靠。9将一块厚度为5 cm、初始温度为250 C的大钢板突然放置于温度为20 C的气流中，钢板壁面与气流间对

6、流换热的表面传热系数为100 W/(m2K)，已知钢板的热导率 W/(mK)、热扩散率 m2/s，试求：（1）5分钟后钢板的中心温度和距壁面1.5 cm处的温度；（2）钢板表面温度达到150 C时所需的时间。解：这是一个一维平板非稳态导热的问题。 ，可以用集总参数法计算。（1） 根据，得 则 （2） 根据，计算得到： 10水以1m/s的流速流过一内直径为20mm的直钢管，水的入口温度为20，管壁温度为60，试求水被加热到40时所需要的管长。解：这是一个管内强迫对流换热问题。(1)查物性 流体平均温度 壁温tw=60C水的物性参数：rf=995.7kg/m3，cpf=4.174kJ/(kgK)，

校核：成立，计算可靠。11热电厂中有一水平放置的蒸汽管道，保温层外径d=383mm，壁温tw=48C，周围空气的温度tf=22C。试计算蒸汽管道保温层外壁面的对流散热量。解：特征温度C则空气的物性参数： Prm=0.7 流动属层流，查表得 c=0.48、n=1/4 ，则 表面传热系数： 则单位管长的对流散热

8、量为： 12用裸露热电偶测量管道内高温烟气的温度，如图4-38所示。热电偶的指示温度700 C，烟道内壁面温度 C，热电偶端点和烟道壁面的发射率均为0.8，烟气和热电偶端点之间对流换热的表面传热系数 W/(m2K)。忽略热电偶线的导热，试确定由于热电偶端点和烟道壁面之间的辐射换热所引起的测温误差及烟气的真实温度。解：热电偶与管道壁面的辐射换热可以视为内包壁面和大空腔之间的辐射换热，所以热电偶与气体之间的对流换热量为：图4-38 习题4-12附图图4-39 习题4-13附图 由热平衡可以得到： 由此可以解得：由于辐射带来的误差为：13为了减小上题中的测温误差，给热电偶加装遮热罩，同时安装抽气装置

9、，强化烟气和热电偶端点之间的对流换热，如图4-39所示。如果遮热罩内外壁面的发射率均为0.2，烟气和热电偶端点间对流换热的表面传热系数加大为80 W/(m2K)，其它参数如上题，试确定测温误差。解：热电偶与遮热罩的辐射换热可以视为内包壁面和大空腔之间的辐射换热，所以热电偶与气体之间的对流换热量为：热平衡时： 遮热罩与墙壁之间的辐射换热可以视为内包壁面和大空腔之间的辐射换热遮热罩与气体之间的对流换热量为：热平衡时： 由此可以解得： 辐射换热带来的误差：14. 一单层玻璃窗，高1.2m，宽1m，玻璃厚0.3mm，玻璃的导热系数为 W/(mK)，室内外的空气温度分别为20和5，室内外空气与玻璃窗之间

10、对流换热的表面传热系数分别为h1=5W/(m2K)和h2=20 W/(m2 K)，试求玻璃窗的散热损失及玻璃的导热热阻、两侧的对流换热热阻。解：传热量的计算： 导热热阻为： 内侧对流换热热阻为： 外侧对流换热热阻为：15.一冷库的墙由内向外由钢板、矿渣绵和石棉板三层材料构成，各层的厚度分别为0.8 mm、150 mm和10 mm，热导率分别为45 W/(mK)、0.07 W/(mK)和0.1 W/(mK)。冷库内、外气温分别为-2 C和30 C，冷库内、外壁面的表面传热系数分别为2 W/(m2K)和3 W/(m2K)。为了维持冷库内温度恒定，试确定制冷设备每小时需要从冷库内取走的热量。解: 这

11、是一个通过多层平壁的传热过程。为了维持冷库内温度恒定，需要从冷库内每小时取走的热量为： 16. 有一厚度为400mm的房屋外墙，热导率为 W/(mK)。冬季室内空气温度为，和墙内壁面之间对流换热的表面传热系数为 W/(m2 K)。室外空气温度为-10，和外墙之间对流换热的表面传热系数为 W/(m2 K)。如果不考虑热辐射，试求通过墙壁的传热系数、单位面积的传热量和内、外壁面温度。解：传热系数：单位面积的传热量：由得到： 工程热力学与传热学课程练习题第一部分 工程热力学一、判断题（判断下列说法是否正确，并说明理由）1、闭口系与外界无物质交换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定的热力系一定

12、是闭口系统。（错）2、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。（错）3、功的数值仅仅取决于工质的初态和终态，与过程无关。（错）4、理想气体吸热后，温度一定升高。（错）5、工质的熵增就意味着工质经历一个吸热过程。（错）6、在温限相同的情况下，卡诺循环的热效率最高。（对）7、摩尔气体常数R的数值随气体的种类不同而不同。（错）8、对于一种确定的理想气体，(cp-cv)一定为一定值。（对）9、工质进行膨胀时必须对工质加热。（错）10、已知湿蒸汽的压力和温度，就可以确定其状态。（错）11、系统由某一状态变化到另一状态，在这两状态之间所有过程所作的膨胀功都相等。（错）12、理想气体不论经历什

13、么样的过程，其焓增均可用 计算。（错）13、没有能量耗散的准平衡过程为可逆过程。 （对）14、无论可逆与否，工质经历了一个循环后，其熵不变。 （对）15、热效率公式不仅适用于卡诺循环，也表示两恒温热源T1、T2间可逆循环的热效率。（对）16、循环净功越大，则循环的热效率也愈大。 （错）17、不可逆过程的熵变无法计算。（错）18、经过一个不可逆循环后，工质熵的变化为零。（对）19、绝热节流前后工质的焓值相等。 （对）20、若容器中气体的绝对压力没有改变，则其压力表的读数就不会改变。（错）21、气体膨胀时一定对外作功。（错）22、比热容仅仅是温度的单值函数。（错）23、在温度同为T1的热源和同为T

14、2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。（对）24、工质进行膨胀时必须对工质加热。（错）25、卡诺循环的热效率可以等于1。（错）26、工质的熵增加意味着工质经历一个吸热过程。（错）27、由于Q和W都是过程量，故其差值（Q-W）也是过程量。（错）28、想气体的内能、焓、熵都是温度的单值函数。（错）29、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。（错）30、不同的多变过程，其定值比热容cn均相等。（错）31、在温限相同的情况下，卡诺循环的热效率最高。（对）32、比热容与过程特性有关。不同的热力过程，其比热容不相同。（对）33、热力学能与热能均是状态参数。（错）34、卡

15、诺循环的热效率一定很高。（错）35、不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率。（错）36、熵增大的过程必定为吸热过程。（错）37、熵增大的过程必为不可逆过程。（错）38、热量不可能从低温物体传至高温物体。（错）二、填空题1、计算可逆过程膨胀功的基本公式为 ， 用比热计算加热量的基本公式为 。2、热力学第二定律表达式之一为 。3、当背压 临界压力时，应采用渐缩喷管。4、一两级压缩、中间冷却压气机系统，工质进口压力为1 bar，出口压力为25 bar，其最有利的中间压力为 。5、某热机在两恒温热源1000K和400K之间工作，若热机吸热5000KJ，那么此热机的最大热效率为 ；最大循环净功为 。

16、 6、稳定流动能量方程可写作 ，当它用于换热器计算热交换量时可简化为 。7、熵增原理的数学表达式为 。8、理想气体是一种科学的假想气体模型，其假定条件是： ， 。9、在两个恒温热源之间有两个可逆循环，其中一个循环的工质是理想气体、热效率为hA；另一循环的工质是等离子气体，热效率为hB。试比较这两个循环热效率的大小 。10、下图所示为H2O的T-s图，其中点C为临界点，请写出A、B、D、E点的状态名称：A ； B ；D ； E 。三、简答题1、倘使容器中气体的压力没有改变，安装在该容器上的压力表的读数不会改变？为什么？ 2、已知H2O在压力为p=1.0MPa时饱和温度为ts=179.88C。试判

17、断H2O在下列情况下：（1）p=1.0MPa、t=200C；（2）p=1.0MPa、t=160C；（3）p=1.0MPa、干度x=0.6，所处的聚集态（过冷水状态、过热蒸气状态还是饱和蒸气状态？）3、在绝热良好的房间内，有一台设备完好的冰箱在工作。在炎热的夏天打开冰箱，人会感到凉爽，问室内温度是否会越来越低？请用热力学原理加以解释。4、将工质又升压、又降温、又放热的理想气体多变过程定性地表示在p-v图和T-s图上（提示：首先画出四条基本过程线）。5、有无400的液相水？为什么？6、写出：可逆过程膨胀功的基本计算公式；稳定流动能量方程式；熵增原理的数学表达式。7、一两级压缩、中间冷却压气机系统，

18、工质进口压力为1 bar，出口压力为100 bar，其最有利的中间压力是多少？8、理想气体的cp和cV均为温度的单值函数。试问对确定的一种理想气体而言，（cp-cV）及cp/cV与温度的关系如何？用数学表达式说明。9、如右图1所示，A、B为工作在TH和TL间的二个可逆循环，其热效率分别为hA、hB，试比较二者热效率的高低。10、气体在某一过程中吸收了50 J的热量，同时内能增加了82 J，问此过程是膨胀过程还是压缩过程？11、如右图2所示，在p-v图中有一可逆过程1-2，工质为理想气体。试判断其过程热量q、过程功w以及热力学能变化Du的正负。 图1 图2 四、计算题1、有一个循环，工质从高温热

19、源吸热3.4106 kJ，输出功率1.1106 kJ ，试计算该循环的热效率t。若循环是在温度分别为577 和30 的恒温热源间完成的，试计算该循环的热效率t与同温限下卡诺循环的热效率c之比。 32.35%，0.5028 2、可视为理想气体的空气在活塞中从1 bar、20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cp=1.0

20、气压送到容积为2m3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t1=45升高到t2=80。试求压入的氧气质量。当地大气压为Pb=760mmHg，氧气Rg=260J/(kgK)。 5.57 kg 4、2kg温度为25 ，压力为2 bar的空气经过一个可逆定压过程后，温度升为200 。已知空气的比定压热容cp=1.0

21、作于500 和200 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。 38.8%，38.8 kW 6、温度为227的恒温热源中有热量5000 kJ用来产生机械功，若大气温度为27，问最大可能产生的机械功是多少？排入大气的热量是多少？ 2000 kJ，3000kJ 7、绝热容器由隔板分成两部分，如右图所示。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： 1千克空气的热力学能、温度和熵的变化。空气Rg=287 J/(kgK)。 0，300K，514 J/(kgK) 8

；21.03%；图略13、容积为V=0.027m3的刚性储气筒内装有压力为0.5MPa、温度为27C的氧气。筒上装有一排气阀，压力达到0.8MPa时就开启，压力降为0.75MPa时才关闭。若由于外界加热的原因造成阀门开启，试问：（1）当阀门开启时，筒内温度为多少？（2）因加热而损失掉多少氧气？设筒内气体温度在排气过程中保持不变；氧气Rg=260J/(kgK) 480.24 K (或207.09C) ；0.011 kg 14、某人宣称发明了一种热机，它从100C的高温热源吸热1000kJ，向20C的低温热源排热，可产生240kJ的功。试问该热机

25、能否实现？ 不能实现 15、 如右图所示一双缸结构装置。已知压力表A的读数为15MPa，压力表B的读数为10MPa，试问压力室中的绝对压力为多少？（大气压力为0.1MPa） 25.1 MPa 16、一台燃气轮机从大气中吸入温度为17C、压力为0.1MPa的空气，然后在压气机中进行绝热压缩，使空气压力提高到0.9MPa。若压气机内空气稳定流动、不计进出口动能和重力位能的变化且比热容取定值，试求压气机消耗的轴功。空气cp=1.004 kJ/(kgK)，k=1.40。 254.31 kJ/kg 17、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)填充下表所缺数据；(2)循环净功及热效

26、率；(3)将循环定性地表示在p-v图和T-s图上，并标出过程的特点。括号内数据；1200 kJ，57.14%；1-2定压过程，2-3定熵过程，3-4定容过程；4-1定熵过程过程Q（kJ）U (kJ)W (kJ)1-（600）2-30（-1200）12003-4（-900）-90004-10（600）（-600）18、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）填充下表所缺数据；（2）循环净功；（3）该循环的热效率。 见括号内数据；230 kJ；19%

传热学一、判断题1、两个相互不接触的物体也可以进行对流换热。（错）2、工程上常用的空气的热导率随温度的升高而降低。（错）3、当物质的种类一定时，影响导热系数的因素主要是温度和压力。（对）4、牛顿冷却公式中的t可以改为热力学温度之差T。（对）5、同一温度场中两条等温线（面）可以相交。（错）6、对于高温长圆柱体来说，加保温层后一定能降低与环境之间的散热量。（错）7、对流换热系数为一物性参数。（错）8、对于顺流换热器，冷流体的出口温度可以大于热流体的出口温度。（错）9、在辐射换热过程中，只能有高温物体向低温物体辐射能量。（错）10、实际物体的吸收率仅仅取决

28、于物体的自身性质（种类、表面温度、表面状况）。（错）11、热传递的基本方式为导热、对流换热以及热辐射。（错）12、有腐蚀的金属板表面的黑度（发射率）小于无腐蚀金属表面的黑度。（错）13、在一般情况下，固体和液体对辐射能的透射率为零。（对）15、集总参数分析法就是忽略物体的导热热阻的一种近似计算非稳态导热的一种方法。（对）16、当物质的种类一定时，影响导热系数的因素主要是温度和压力。（对）17、对流换热与热对流是一回事。（错）18、对于工业高温下的热辐射来说，对射线的吸收和反射有重大影响的是表面的颜色，而不是表面的粗糙度。（错）19、从综合角度考虑，为降低两物体间的辐射换热，遮热板数量越多越好。（错）20、角系数不仅取决于物体的