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《青果园》电力题库--热工基础（高级工）试卷
考试时间:
一、填空题(每小题 分,共 分)
1、火电厂中将热能转化为机械能的媒介物质叫______________。
答案:工质
2、气体分子之间不存在引力,分子本身不占有体积的气体叫做____________气体。
答案:理想
3、动能与物体的_______和______有关,重力位能与物体的__________和________有关。
答案:质量 速度 质量 所处高度
4、表压力是气体的____________与_________的差值。
答案:绝对压力 大气压力
5、若给工质加入热量,工质的熵__________,这时工质是______热的,熵增为__________。
答案:增加 吸 正值
6、气体压力不变时,比容与温度成__________。
答案:正比
7、p-v图中状态变化过程线下的面积大小即表示__________的大小,所以p=v图实质上也是________图。
答案:功 示功
8、对于单位质量的工质,热力学第一定律可表示为q=△u+ω,其中q表示_______,△u表示________________,ω表示______________。
答案:外界加给工质的热量 工质内能的增量 工质对外所做的功
9、从卡诺循环可得出,卡诺循环热效率只由高温热源与低温热源的_______________而定,提高其热效率的根本途径是提高_______________,降低________________。
答案:温度 T1 T2
10、凝结必定是发生于________或_______汽态物质的饱和温度。
答案:等于 低于
11、水蒸汽焓熵图,横坐标为__________,纵坐标为__________;焓熵图上有等________线、等______线以及等________线;
在饱和水线和干饱蒸汽线下部为湿蒸汽区,湿蒸汽区还有等__________线。
答案:熵 焓 压 温 容 干度
12、锅炉参数由低压到中压,由中压到高压,每千克工质的预热热与过热热所占总吸热量的比例是逐步____________的,而汽化潜热是逐步___________的。
答案:增加 减小
13、蒸汽流经喷管的过程中因流速很大,时间很短,可看作绝热过程,这一过程在焓熵图上是_________过程。
答案:等熵
14、P1为蒸汽进入渐缩喷管的压力,P2为蒸汽流出喷管时的压力,当P1保持不变时,降低P2,此时通过喷管流量随P2^降低而________;但当P^X2^J降低一定值时,不管其P^X2^J怎样减小,喷管出口截面压力、流速、
流量均保持不变,这时喷管产生了____________现象,这时在渐缩喷管出口处对应的压力,称为____________压力。 0_
答案:增大 临界 临界
15、蒸汽在喷管出口压力高于临界压力时,应使用______________喷管,当喷管出口压力低于临界压力时,应使用____________喷管。
答案:渐缩 缩放
16、工质在热力设备中不断进行_______,_______,_______,_______等过程,这些简单的热力过程组成朗肯循环。
答案:定压吸热 绝热膨胀 等温等压放热 绝热压缩
17、当蒸汽初温和初压保持不变,排汽压力升高,循环热效率______________,排汽压力降低,循环热效率___________。
答案:降低 提高
18、采用中间再热循环的作用主要是为了_______________,目前也作为_________的一种手段。
答案:提高排汽干度 提高循环热效率
19、采用回热循环以后,进入凝汽器的蒸汽流量____________,使冷源损失___________,同时凝汽器热负荷_______,换热面可_________。
答案:减少 降低 减少 减少
20、将汽轮机具有一定压力的排汽全部供给热用户,这种供热方式称___________供热方式。
答案:背压式
21、依靠电磁波来传递热量的现象叫____________。
答案:热辐射
22、表明材料导热性能的主要物理量是_____________。
答案:导热系数
23、减小导热热阻通常可采用__________壁厚,__________导热系数。
答案:减小 增大
24、流动的流体与固体壁面接触时,液体与壁面之间进行的热量传递过程称为________,简称___________。
答案:对流换热 放热
25、水的沸腾换系数a随着水和壁面间温差的增大而__________,且与水的压力有关,水压力越高,沸腾换热系数__________。
答案:增大 越大
26、当蒸汽中含有空气时,空气附在冷却面上影响蒸汽通过,使热阻_______,水蒸汽凝结换热显著___________。
答案:增大 削弱
27、流体内部温度不同时,温度较高的流体密度________而上升,附近温度较低的流体密度_______而流过来补充,形成自由运动换热。
答案:较小 较大
28、一般情况下,落在物体上的辐射能总是部分被_____,部分地被_____,另一部分则穿透该物体。
答案:吸收 反射
29、当落在物体上的辐射能全部被吸收,这种物体称为___________。
答案:绝对黑体
30、任何物体随时都在不停地向周围空间______辐射能,同时也在不断地_________辐射能,从而构成了辐射换热,当物体与周围物体温度相等时,则物体__________和___________的辐射能相等,即此时物体处于热平衡状态。
答案:放出 吸收 吸收 放出
31、传热过程中,换热系数a1与a2相差较大时,要增强传热,应设法增加______________的换热系数比较有效。
答案:较小
32、表面式换热器冷、热液体又流是是指冷、热液体在___________方向作______流动。混合流是________、_________和__________的组合。
答案:相互垂直 交叉 顺流 逆流 叉流
33、锅炉对流受热面传热过程的特点之一就是热阻主要在__________侧及其_______热阻上,因此锅炉对流受热面为增强传热,常用增大_____流速,同时注意常清除管壁上的积灰。
答案:烟气 灰垢 烟气
34、汽轮机凝汽器及冷油器这些换热器,_______的热阻对传热影响很大,因此为增强传热,应经常_________。
答案:管内水垢 清洗管内水垢
35、一切物体随时都在向外放射_________,而且也在不断地吸收其它物体的___________。
答案:辐射能 辐射能
36、P1为蒸汽进入渐缩喷管的压力，P2 为蒸汽流出喷管时的压力，当P1保持不变时，降低P2，此时通过喷管流量随P2降低而____________；
但当P2降低到一定值时，不管其P2怎样减少喷管出口截面压力，流速流量均保持不变，这时喷管产生了___________现象，这时在渐缩喷管出口处
对应的压力，称为____________压力。
答案:增大 临界 缩放
二、选择题(每小题 分,共 分)
1、下列单位中属于压力单位的是:( )
a.焦尔 b.牛顿·米 c.牛顿/米2
答案:c
2、关于内能下列说法正确的是:( )
a.只与气体的温度有关 b.与气体的温度和分子之间的位能有关
c.与气体压力和比容有关
答案:b
3、某可逆过程中物体对外做了功,而熵没变,则此过程:( )
a.工质吸收了热 b.工质放出了热
c.工质既设吸热又没放热
答案:c
4、容器中有两种气体,分压力分别为p1,p2,混合压力为p,则下列关系正确的是:( )
a.p1=p2=p b.p=p1+p2 c.p＜p1+p2
答案:b
5、混合气体中组成气体分容积是指:
a.在混合气体温度和混合气体压力下该气体所占的容积
b.在混合气体温度与该气体分压力时该气体所占的容积
c.以上说法都不对
答案:a
6、下面关系正确的是:( )
a.T2-T1=t2-t1
b.T2-T1＜t2-t1
c.T2-T1＞t2-t1
答案:a
7、理想气体温度不变,压力与比容度的变化规律是:( )
a.p1o1=p2v2
p1 p2
b.──=──
v1 v2
c.p1v2=p2v2
答案:a
8、理想气体比容不变时,压力与温度的变化规律是:( )
a.p1T1=p2T2
p1 p2
b.──=──
T1 T2
p1 T1
c.──=──
T2 P2
答案:b
9、下图中T-S图中,1-2过程表示:( )
a.气体吸热 b.气体放热 c.气体与外界无热量交换
答案:a
10、下图中,1-2过程对外界做功的是:( )
答案:b
11、某一过程加入的热量等于工质的焓差,该过程是:( )
a.等容过程 b.等温过程 c.等压过程
答案:c
12、定压条件下物质从液态变为汽态:( )
a.需吸热 b.放热 c.不一定吸热或放热
答案:a
13、将一某压力下的干饱和蒸汽变为湿饱和蒸汽,可采用:( )
a.加热 b.升压 c.降压
答案:b
14、焓熵图上湿蒸汽区查找水蒸汽状态点,采用:( )
a.等压线与等温线交点 b.等压线与等干度线的交点
c.饱和线与等压线或等温线交点
答案:b
15、随着蒸汽压力的升高,在水蒸汽焓熵图上,饱和水和干饱和蒸汽两点之间的距离:( )
a.缩短 b.伸长 c.不变
答案:a
16、湿蒸汽比容vx的计算式是:
a.vx=(1-x)v"+xv b.vx(1-x)v+xv" c.vx=xv
答案:b
17、下图中,A,C点是:( )
a.等压点 b.等温点 c.等焓点
答案:b
18、下图中,A,D点是:( )
a.等压点 b.等温点 c.等熵点
答案:c
19、蒸汽在喷管中流动时,蒸汽参数变化规律为:( )
a.p2＜p1,t2＜t1,c2＜c1
b.p2＜p1,t2＜t1,c2＞c1
c.p2＜p1,t2＞t1,c2＞c1
答案:b
20、从喷管连续流动方程式mv=fc中可看出,如果v增加的速率小于c增加的速率,则应用:( )
a.等截面喷管 b.渐扩喷管 c.渐缩喷管
答案:c
21、蒸汽流经喷管时,喷管前蒸汽压力保持恒定,则通过喷管的蒸汽流量:( )
a.随喷管后压力降低一直可增大 b.随喷管后压力降低一直可减小
c.随喷管后压力降低增大,但增大至一定值后保持不变
答案:c
22、d达到临界状态的喷管流动,在缩放喷管的渐扩部分:( )
a.压力下降、流速升高 b.压力上升、流速降低 c.压力不变、流速升高
答案:a
23、工质经节流后: ( )
a.压力降低,温度降低,熵增加
b.压力降低,温度不变,熵增加
c.压力降低,温度升高,熵增加
答案:a
24、蒸汽节流前后焓值不变,若在喷管中膨胀至同一压力后,则节流后的绝热焓降与节流前的绝是热焓降相比:( )
a.焓降减小 b.焓降不变 c.焓降增加
答案:a
25、下图中,123456781热力循环属于:( )
a.卡诺循环 b.朗肯循环 c.中间再热循环 d.回热循环
答案:c
26、:朗肯循环热效率计算公式:( )
i1-i1
a.ηr=────
i1-i2
i1-i2
b.ηr=────
i1-i2
c.ηr=────
i1-i2
i1-i2
d.ηr=────
i1-i1
答案:b
27、 3600
朗肯循环汽耗率公式d=───中,i1i与2分别表示:( )
i1-i2
a.汽轮机进汽焓与排汽焓 b.锅炉过热器出口焓与省煤器入口焓
c.汽轮机排汽焓与凝结水焓
答案:a
28、提高循环热效率的合理方法:( )
a.提高蒸汽初压初温,降低排汽压力 b.提高新蒸汽汽温度,降低初压,降低排汽压力
c.提高新蒸汽初压,初温,提高排汽压力
答案:a
29、采用中间再热循环后,汽轮机末级湿度:( )
a.增加 b.减小 c.不变
答案:b
30、采用回热循环可能使:( )
a.汽耗率降低、热效率升高 b.排汽干度提高,末级叶片寿命提高
c.凝汽器面积增大
答案:b
31、导热基本公式正确的是:( )
t1-t2
a.Q=λ·───·F
δ
δ
b.Q=λ·───·F
t1-t2
t1-t2
c.Q=λ·────·
δ·F
答案:a
32、发电厂管道敷设保温,此时管道导热热阻:( )
a.增加 b.减小 c.不变
答案:a
33、在维持导热量不变的情况下,要使导热温差减小,应使导热热阻:( )
a.增大 b.减小 c.不变
答案:b
34、减小导热热阻的有效方法是:( )
a.减小导热系数,减小壁厚 b.增加导热系数,减少壁厚
c.减小导热系数,增大增厚
答案:b
35、下图中,两壁面导热量:( )
a.qA=qB b.qA＞qB cqA＜qB.
答案:a
36、一过热蒸汽管道,由于某种原因,使管道散热量增加,此时,管道内、外壁温差:( )
a.增加 b.不变 c.减小
答案:a
37、对流换热系数超越大,对流换热的热阻:( )
a.越大 b.越小 c.与换热系数无关
答案:b
38、同种流体中,有物态变化时换热与无物态变化时换热相比较:( )
a.有物态变化时换热强烈 b.无物态变化时换强烈
c.只要流体相同,有无物态变化与换热强弱无关
答案:a
39、流体流态对传热强弱的影响,当流态由层流变为紊流时,流体与壁面间换热强弱:( )
a.不变 b.增大 c.减小
答案:b
40、流体在管外横向流经管簇,管簇错列顺列相比较,流体与管道间对流换热系数:( )
a.顺列时换热系数大 b.错列时换热系数大
c.顺列与错列换热系数数相同
答案:b
41、水的沸腾换热系数,泡态沸腾与膜态沸腾相比较:( )
a.泡态换热系数大 b.膜态换热系数大
c.沸腾换热系数与膜态、泡态无关
答案:a
42、落到物体上的辐射能部分被吸收,部分被反射,另一部分则穿透该物体,吸收率、反射率和穿透率之和:( )
a.大于1 b.等于1 c.小于1
答案:b
43、表明物体吸收辐射能能力的量是:( )
a.反射率 b.穿透率 c.黑度
答案:c
44、绝对黑体辐射力与其绝对温度成:( )
a.平方关系 b.立方关系 c.四次方关系
答案:c
45、一切物体的辐射力与同温度下黑体的辐射力相比:( )
a.大于黑体辐射力 b.等于黑体辐射力 c.小于黑体辐射力
答案:c
46、炉膛内火焰与水冷壁间的换热:( )
a.吸热能力大 b.吸热能力小 c.辐射能力与吸收能力无关
答案:c
47、锅炉过热器的传热过程中,烟气对过热器管外壁的传热是通过以下传共同作用实现的:( )
a.对流换热与导热 b.对流换热与辐射 c.辐射与导热
答案:b
48、平壁一侧流体对壁面换热系数为a1,另一侧流体对壁面换热系数为a2,平壁厚为δ,导热系数为λ,则这一传热过程热阻为:( )
δ
a.a1+──+a2
λ
1
b.─────────
1 δ 1
───+──+───
a1 λ a2
1 δ 1
c.───+──+───
a1 λ a2
答案:c
49、汽轮机凝汽器、冷油器中传热热阻较大的是:( )
a.管外介质对管壁热阻 b.管内水垢热阻 c.管内介质对内壁
答案:b
三、判断题(每小题 分,共 分)
1、功与能是同一个意思,其单位都相同。( )
答案:×
2、热量与热能的单位相同,其含义也相同。( )
答案:×
3、下落过程的物体,其位能一定是减小的。( )
答案:√
4、物体温度越高,其热量越多。( )
答案:×
5、容器内绝对压力低 于大气压力时,p绝=p表+B。( )
答案:×
6、由于状态参数温度下T是表示物体的冷热程度,所以热量也是状态参数。( )
答案:×
7、一定质量的工质其比容不发生变化,则工质不对外做功,其压力也不会降低。( )
答案:×
8、绝热过程因工质与外界无热量交换,故工质温度也不会发生变化。( )
答案:×
9、根据能量转化与守恒定律,工质从热源吸收的热量,可以全部转化为功。( )
答案:×
10、热效率是评价循环热功转换效果的主要指标。( )
答案:√
11、饱和水蒸汽压力发生变化,其干度不会发生变化。( )
答案:×
12、凝结必定发生在温度低于或等于气态物质的饱和温度时。( )
答案:√
13、定压条件下,对饱和水加热,其温度为一定值,原因是加入的热量用来克服外力使体积膨胀作功。( )
答案:×
14、水蒸汽焓熵图上,随着压力的增大,相应的饱和水和饱和水蒸汽两点之间的距离逐渐缩短,两条界限曲线就逐渐接近。( )
答案:√
15、蒸汽通过喷嘴后,其部分热能将转化为动能。( )
答案:√
16、蒸汽通过喷管流动,向外输送了机械功。
答案:×
17、 mv
从喷管流动连续方程式f=──中,
c
因喷管中流动的流体速度c是增加的,所以喷管截面面积f应减小。( )
答案:×
18、只要采用缩放喷管,则喷管出口流速就可大于临界速度。( )
答案:×
19、从关系式m=f·c/v中知,
在缩放喷管的渐扩部分,f、c均增大,故m也增大
答案:×
20、朗肯循环就是工质在热力设备中不断进行等压吸热、绝热膨胀、等压放热、绝热压缩等四个过程,使热能不断转变为机械能。( )
答案:√
21、蒸汽在汽轮机内绝热膨胀,压力降低,比容增大,熵减小。( )
答案:×
22、采用给水回热循环后,由于汽轮机的热效率增大,所以汽轮机的汽耗率将降低。( )
答案:×
23、为提高朗肯循环的热效率,在初温和乏汽压力保持不变的条件下,初压提高,则热效率增大,排汽干度也随之提高。( )
答案:×
24、采用中间再热循环不但可以提高循环效率,而且可以提高汽轮机乏汽干度。( )
答案:√
25、当给水温度在某一值使回热循环的热效率最低时,则此给水温度称为热力学上的最佳给水温度。( )
答案:×
26、中间抽 汽式供热系统可解决背压式供热系统供热不能满足供电的矛盾。( )
答案:√
27、材料导热系数因材质不同而不同。( )
答案:√
28、发电厂高温管道保温减小了导热热阻。( )
答案:×
29、导热系数越大,材料导热能力也就越强。( )
答案:√
30、对相同的导热温差层,导热热阻增大,使导热热量增加。( )
答案:×
31、受热面结垢后,影响了传热效果,故传热量减小,传热温差也减小。( )
答案:×
32、为了减少管道散热,可采用选用导热系数大的材料作保温材料,同时增加保温层厚度。( )
答案:×
33、通过壁面的导热量与平壁两表面的温差成正比,而与热阻成反比。( )
答案:√
34、对流换热系数与流体的种类有关,与流态无关。( )
答案:×
35、对流换热系数越大,其它条件不变时,对流换热量也增大。
答案:√
36、流体处于层流运动时,由于流体分层流动,热量传递是依靠导热进行的,所以层流换热要比紊流换热弱。( )
答案:√
37、沸腾换热的主要特点是水内部不断产生汽泡,因汽态换热系数比液态换热系数小,故沸腾换热系数因存在汽泡而减小。( )
答案:×
38、水的沸腾换热系数与水的压力有关,压力越高,沸腾换热系数越大。( )
答案:√
39、当水蒸汽和高于蒸汽压力所对应饱和温度的冷壁面接触时,会发生凝结换热。( )
答案:×
40、蒸汽中含有不凝结所体时,不凝结气体会在冷却面上影响蒸汽通过,造成很大热阻,从而使水蒸汽凝结换热显著削弱。( )
答案:√
41、绝对黑体的反射率和吸收率均为零。( )
答案:×
42、物体的黑度在数值上等于同温度下物体的吸收率。( )
答案:√
43、物体吸收能力越强,其辐射能力就越弱。( )
答案:×
44、实践证明,遮热板应选用黑度较小的材料。( )
答案:√
45、气体辐射的特点之一是对辐射线的波长有选择性。( )
答案:√
46、锅炉烟道中烟气对对流过热器外壁面的换热是对流换热和辐射换热同时起作用的。( )
答案:√
47、锅炉炉膛中烟气对水冷壁的换热主要以对流为主。( )
答案:×
48、传热系数越大,即传热总热阻越大。( )
答案:×
49、流体通过单层平壁传热时的传热总热阻等于固体壁两侧流体换热热阻之和。( )
答案:√
50、削弱传热的方法常有增加绝热层以减小导热热阻,设法减小设备外表面与空气间总换热系数等。( )
答案:×
四、问答题(每小题 分,共 分)
1、容积功,流动功,技术功和轴功间有何区别与联系?
答案:答:容积功ω=∫12pdv,是由于工质体积变化所做的功。流动功pv是工质通过控制面时带入控制体的功,它是流动工质的流动能。
轴功w1是从热式设备上所能传出的技术上可被利用的外功,对转动机械而言是指转动机械输出的功。
技术功则是工质流动的动能,重力势能的变化及轴功ωs三项之和的总称,即
1
ωι= ──(c22-c12)+g(z2-z1)+ωs
2
它们之间的联系为:可逆变化时:ω1=∫12pdv-(p2v2-p1v1)
2、热力学第一定律说明了什么问题?其表达式是怎样的?
答案:答:热力学第一定律说明热机把工质的热能转变为机械能,必须符合能量转换和守恒定律,即在转换中能的总量保持不变。
热力学第一定律表达式为:q=△u+ω。
3、p-v图与T-S图是怎样组成的?有何用处?
答案:答:p-v图横坐标为比容,纵坐标为压力,p-v图中状态变化过程线下的面积大小
表示功的大小;p-v图实质上也就是示功图。T-S图横坐标为熵,纵坐标为绝对温度,
T-S图中状态变化过程线下的面积大小表示热能的变化量即为热量,T-S图实质上也就是示热图。
4、为什么高压热水放到低压容器,热水会部分地变化蒸汽?举例说明。
答案:答:高压热水温度较高,放到低压容器,如果低压容器压力所对应的饱和温度小于高压热水温度,则高压热水放到低压容器后,成为饱和水,温度为低压容器压力下的饱和温度,
高压热水温度降低放出热量使热水部分变为蒸汽,锅炉排扩容器就是利用了这一大原理。
5、同一温度下,工质比容v＜v,说明工质的压力高于还是低于p饱,如果v＞v,压力p＜p饱,工质处于什么状态?
答案:答:同温度下,工质的比容v＜v,说明工质的压力高于p饱。如果v＞v",压力p＜p饱,工质处于过热状态。
6、什么是临界压力?临界流速与最大流量?它们是如何确定的?
答案:答:保持蒸汽进入喷管时的压力不变,逐步减小喷管后部空间压力时,喷管出口流速逐渐变大,当喷管出口压力降到一定值时,不管后部空间压力再怎样减小,喷管出口截面压力始终保持不变。流速、流量因随
喷管出口截面压力而定所以也到某一值保持不变,这说是在渐缩喷管中产生了临界现象。这个在渐缩喷管出口处的最小压力称为临界压力。此时流量为最大流量,喷管出口处流速就是临界流速。临界压力
p临对过热蒸汽为0.546p1。临界流速
f喉c临
c临=1.414
v临
7、为什么蒸汽动力设备不采用卡诺循环而采用朗肯循环?
答案:答:蒸汽动力设备如采用卡诺循环,则它仅限于应用饱和蒸汽,这样,上限的加热温度T1受限于蒸汽的饱和温度,下限温度又受限于环境温度,故可利用温差不大,
卡诺循环理论效率仍不高,且在饱和蒸汽膨胀做功的末期,湿蒸汽中所含水分很多,对高速工作的蒸汽轮机很不利。在冷却终了时湿蒸汽比容甚大,需用较大的压缩机,
从而消耗的压缩功很大,故实际蒸汽动力设备不采用卡诺循环而用朗肯循环。
8、蒸汽初压、初温、终压的改变对朗肯循环热效率有何影响?
答案:答:当蒸汽初压p1和排汽压力p2保持不变,提高蒸汽的初温度t1,使热效率η朗增大。当蒸汽初温t1和排汽压
力p2保持不变,提高初压p1,使热效率η朗增大。但热效率提高的速度随初压p1的不断提高而减慢。当蒸汽初
温t1和初压p1保持不变,降低排汽压力p2,使热效率η朗增大。
9、什么叫供热循环?为什么采用供热循环能提高经济性?
答案:答:既供电又供热的循环称为供热循环或称热电合供循环。采用热电合供循环把汽轮机排汽或中间抽汽直接或间接地应用于工业、农业和生活中,
这部分蒸汽的热量被全部利用。这样,减少了这部分蒸汽进入凝汽器放出汽化热,使冷源损失减少,从而使循环经济性提高。
10、如果已测得二层壁中各层壁面温度t1、t2、t3分别为600℃、500℃、200℃,试由式
t1-t2
q=───分析哪一层热阻大?
δ
──
λ
答案: t1-t2
答:由导热公式q=───
δ
──
λ
可知:通过各层的q相等时,则温差小时热阻也较小。第一层壁面温差:△t1=600-500=100℃,第二层△t2=500-200=300℃,因为△t1＜△t2,所以第一层热阻比较小,第二层热阻大。
11、分别以水冷壁和炉墙为例,说明增强和削弱传热,可采取哪些措施?
答案:答:锅炉水冷壁需增强导热,必须减少其导热热阻。水冷壁管内结垢、管外积灰均使导热热阻增加,所以锅炉对给水品质有一定要求,防止管内结垢。
对管对积灰垢,运行人员每班要定期吹灰,保证受热面清洁。锅炉炉墙选用导热系数较小的绝热材料,并适当增加厚度以增大热阻,削弱换热, 减少对外热损失。
12、影响凝结换热的因素有唧些?
答案:答:影响凝结换热的因素有:蒸汽中是否含不凝结气体,蒸汽中含不凝结气体将显著削弱凝结换热;蒸汽流动速度和方向,蒸汽流速大,流动方向与水膜流动方向相同时,会使水膜减薄热阻减小,
凝结换热增强;冷却表面情况,冷却表面粗糙不平会使凝结水膜阻力增加,水膜厚度增加,热阻增大,凝结换热系数削弱;冷却面排列方式,横向布置比竖向布置凝结换热系数大,多排管子叉排换
热系数大,辐排居中,顺排换热系数小。
13、物体的黑度与吸收率间有何关系?黑度大小与辐射力又有何关系?
答案:答:物体黑度表明了物体接近于黑体程度,实际物体黑度小于1,对于不同的物体,黑度差别很大。通常物体的黑度与物体的材料、温度和它的表面状况有关。
粗糙和氧化的表面一般黑度大一些。物体的黑度在数值上等于同温度下物体的吸收率。物体黑度越大,吸收能力越强,其辐射能力也越强。
14、气体辐射与固体辐射有何不同?
答案:答:气体辐射与固体辐射相比、具有以下特点:
(1)气体的辐射与气体的分子结构及性质有关,单原子和某些双原子气体对热辐射线是透明体,辐射力与吸收率等于零。
而三原子及多原子气体具有相当大的辐射力和吸收能力。
(2)气体的辐射和吸收,对热辐射线的波长有选择性。
(3)气体辐射和吸收是在整个容积中进行的。
15、什么是传热过程?试举例说明。
答案:答:一种流体通过固体壁面将热量传给另一种流体的过程叫传热过程。如锅炉水冷壁管外是高温火焰,管内是被加热流体,热量通过管壁由火焰传给水。
五、计算题(每小题 分,共 分)
1、某容器容积为0.06立方米,储有0.72千克的空气,求气体的比容是多少?如再向该容器充入0.18千克空气,气体比容变为多少?
答案:已知:V1=0.06米3
m1=0.72千克
m2=0.72+0.18=0.90千克
求:v2=? v2=?
V 0.06
解:v1=──=───=0.083米3/千克
m1 0.72
V 0.06
v2=──=───=0.067米3/千克
m2 0.90
答:气体比容为0.083米3/千克, 如再向该容充入0.18千克空气后,气体比容变为0.067米3/千克。
2、有一容器有0.07立方米的气体,其压力为0.3兆帕,当温度不变,容积减小到0.01立方米,其压力上升到多少?(题中压力为绝对压力)
答案:已知:V1=0.07米3
P1=0.3兆帕
V2=0.01米3
求:P2=?
解:该过程是等温过程,所以P1V1=P2V2
P1V1 0.3×0.07
则:P2=───=────=2.1兆帕
V2 0.01
答:压力上升到2.1兆帕。
3、一热机产生1.5千瓦功率,其热效率为0.24,问热机每小时吸收多少千焦的热量?放出热量与吸收热量之比为多少?
所做的功与放出热量之比又为多少?
答案:已知:N=1.5千瓦
η=0.24
τ=1小时=3600秒
Q2 W
求:Q1=? ───=? ───=?
Q1 Q2
解:W=Nτ=1.5×3600=5400千焦
W
因为:η=───
Q1
W 5400
所以: Q1=──=───=22500千焦
η 0.24
Q2=Q1-W=22500-5400=17100千焦
Q1 17100
---=---=0.76
Q2 2500
W 5400
──=───=0.3158
Q2 17100
答:热机每小时吸收22500千焦热量。放出热与吸收热之比为0.76。作功与放出热之比为0.3158。
4、发电机所发出的功率为6000KW,发电机效率95%,试求为了维持发电机正常运行所必须的冷却空气的流量。假定发电机热损失全部换成热量,车间定温20℃,
空气的终温不冷超过55℃,空气定压比热取Cp=1KJ/kg·K。
答案:已知:N=6000KW
η=95%
t1=20℃
t2=55℃
cp=1KJ/kgK
求:冷却空气的流量m=?
解:根据题意:单位时间发电机放热量等于m流量的空气的吸热量
即:
N
-·(1-η)=mCp(t2-t1)
η
N·η 6000×0.95
∴m=───────=──────=162.87kg/s
η·Cp·(t2-t1) 1×(55-20)
答:所需冷却空气流量为162.87千克每秒。
5、若1千克蒸汽在锅炉中吸热q1=2512千焦/千克,在凝汽器中放热q2=2093千焦/千克,问蒸汽在汽轮机内做功为多少?
当蒸汽流量为440吨/小时,如果做的功全部用来发电,问每天发多少电?
答案:已知:q1=2152千焦/千克
q2=2093千焦/千克
D=440吨/小时
求:ω=? W=?
解:ω=q1-q2=2512-2093=419千焦/千克
24×440×1000×419
W=24Dω/3600=──────────
3600
=1229066.67千瓦·时
答:蒸汽在汽轮机内作功为419千焦/公斤。蒸汽流量为440吨/小时,作的功全用来发电,每天发电量为1229066.67千瓦·时。
6、某背压式汽轮机功率为6000千瓦,汽轮机排汽焓i2=2173千焦/千克,其蒸汽用于生产,凝结水在饱和温度下回入锅炉,其焓值i2=556.34千焦/千克。汽轮机新蒸汽焓为i1=3299.2千焦/千克,
求每小时的汽耗量及电能生产与供热的比例。
答案:已知:N=6000千瓦
i2=2713千焦/千克
i2=556.34千焦/千克
i1=3299.2千焦/千克
求:D=?
3600 3600
解:d=────=───────=6.14千克/千瓦·小时
i1-i2 3299.2-2713
每小时耗汽量D=dN=6.14×6000=36847.49公斤/小时=36.847吨/小时
用于电能生产的热耗量q电:
q电=i1-i2=3299.2-2713=586.2千焦/千克
用于供热的热耗量q供:
q供=i2-i2=2713-556.34=2156.7千焦/千克
q电 586.2
────=────=27.18%
q供 2156.7
答:每小时汽耗量为36.847吨/小时,电能生产与供热比例为27.18%。
7、一台锅炉的炉墙由三层材料叠合面成。最里面是耐火粘土砖,厚115毫米,其导热系数为1.16瓦特/米·℃;中间是B级硅藻土,厚125毫米,其导热系数为0.116瓦特/米·℃;
最外层为石棉板,厚70毫米,其导热系数为0.116瓦特/米·℃。已知炉墙内、外表面温度分别为450℃和60℃,试求每平方米炉墙每小时的热损失及耐火粘土砖与硅藻土分界面上的温度。
答案:已知:δ1=115毫米=0.115米
λ1=1.16瓦特/米·℃
δ2=125毫米=0.125米
λ2=0.116瓦特/米·℃
δ3=70毫米=0.07米
λ3=0.116瓦特/米·℃
t1=450℃
t4=60℃
求: q=? t2=?
t1-t4
解:q=─────────
δ1 δ2 δ3
──+──+──
λ1 λ2 λ 3
450-60
=──────────────
0.115 0.125 0.07
=────+─────+────
1.16 0.116 0.116
=219.08瓦特/米2=219.08焦尔/米2·秒
每小时炉墙每平方米散热量为:
q×3600=219.08×3600=788688焦尔/米2·时
t1-t2
由于q=────
δ1
───
λ1
δiq 0.115×219.08
所以:t2=t1-───=450 - ───────=428.3℃
λ1 1.16
答:每平方米炉墙每小时的热损失为:788688焦尔/米2·时,耐火粘土砖与藻土分界面上的温度为428.3℃。
8、压力P=1巴的干饱和蒸汽,其温度t饱=99.64℃,在长度为1米,外径为40毫米的管表面上凝结,若管壁表面温度为60℃,蒸汽凝结换热系数为5100瓦特/米2·℃。求管子表面的换热量。
答案:已知:t饱=99.64℃
t壁=60℃
a=5100瓦特/米2·℃
L=1米
d外=40毫米=0.04米
求:Q=?
解:F=πd外L=3.14×0.04×1=0.1256米2
Q=aF(t饱-t壁)=5100×0.1256×(99.64-60)=25391.8瓦特
答:管子表面的换热量为25391.8瓦特。
9、有两层平行平板,板面温度分别为900℃和200℃,黑度分别为0.7和0.8,求系统黑度an和5米2板面上每小时的换热量?
答案:已知:T1=293+900=1173K
T2=273+200=473K
a1=0.7
a2=0.8
F=5米2
求:an=? Q(每小时)=?
1 1
解:an=──────=──────-=0.596
1 1 1 1
a1 a2 0.7 0.8
T1 T2
q每秒=anc0[( ─── )4-( ─── )4]F
100 100
1173 473
=0.596×5.67[( ─── )4-(───)4]×5=311425.6瓦特=311.43千焦/秒
100 100
Q=3600(每小时(×311.43=1121148千焦
答:系统黑度为0.598,5米2板面上每小时的换热量为1121148千焦。
10、试求锅壁两表面温度t壁1、t壁2及单位面积传热量q。已知锅壁厚δ=20毫米,导热系数λ=50瓦特/米2·℃;烟气温度t流1=1000℃,
水的温度t流2=200℃,从烟气到壁面热系数a1=100瓦特米2·℃,从壁面到水换热系数a2=2000瓦特/米2·℃。
答案:已知:δ=20毫米=0.02米
λ=50瓦特/米2·℃
t1=1000℃,
t2=200℃,
a1=100瓦特米2·℃。
a2=2000瓦特/米2·℃
求:t壁1=? t壁2=? q=?
1 1
解:K=──────────=──────────=91.74瓦特/米2·℃
1 δ 1 1 0.02 1
──+──+── ──+───+───
a1 λ a2 100 50 2000
q=K(t1-t2)=91.74×(1000-200)=73392瓦特/米2
q=a1(t1-t壁1)
q 73392
所以:t壁1=t1-──=1000-───=266.08℃
a1 100
λ
q=──(t壁1-t壁2)
δ
δ 0.02
所以:t2壁=t1壁-──q=266.08-───×73392=236.72℃
λ 50
答:锅壁的表面温度t壁1及t壁2分别为266.08℃及236.72℃,单位面积传热量为73392瓦特/米2。
11、某锅炉空气预热器,空气横向冲刷管簇,空气的平均温度t空气=133℃,空气与管簇间的平均换热系数为60瓦/米2℃,空气与管簇间换热
量为2100瓦/米2。试确定管子表面的平均温度。
答案:已知:t空气=133℃
a=60瓦特/米2·℃
q=-2100瓦特/米2
求:t壁=?
解:q=a(t空气-t壁)
q (-2100)
t壁=t空气-──=133-────=168℃
a 60
答:管子表面平均温度为168℃
12、钢管内径d1=42毫米,外径d2=49毫米。管内流过过热蒸汽,其平均温度t流2=440℃,a2=1000瓦特/米2·℃,外管流过烟气,其平均温度t流1=660℃,
a1=50瓦特/米2·℃。求传热系数和传热量q1(管壁热阻不计)。
答案:已知:d1=42毫米=0.042米
d2=49毫米=0.049米
t2=440℃
t1=660℃
a1=50瓦特/米2·℃
a2=1000瓦特/米2·℃
求:K=? q1=?
1 1
解:K=─────=──────=47.62瓦特/米2·℃
1 1 1 1
──+── ──+───
a1 a2 50 1000
q1=Kπdx((t1-t2)
∵a1＜＜a2 ∴取dx=d1=0.042米
qι=47.62×3.14×0.042×(660-440)=1381.63瓦特/米。
答:传热系数为47.62瓦特/米2·℃,传热量qι为1381.63瓦特/米。
13、对于一平板的导热,试计算下列条件下平板两表面间的温差。已知平均板面积F=0.1米2,板厚δ=25毫米,
板的导热系数λ=0.2瓦/米·℃,通过板面的导热量Q=1.5千瓦。
答案:已知:F=0.1米2
δ=25毫米=0.025米
λ=0.2瓦特/米·℃
Q=1.5千瓦=1500瓦
求:t1-t2=?
t1-t2
解:由Q=λ───F得:
λ
Qδ 1500×0.025
t1-t2=───=───────=1875℃
λF 0.2×0.1
答:平板两表面温差为1875℃。
14、当大气压力为0.1兆帕时,温度为20℃的气体所占有的容积为3米3,求标准状态下气体所占有的容积是多少米3?
答案:已知:P1=0.1兆帕
T1=273+20=293K
V1=3米3
P0=0.1013兆帕
T0=273K
求:V0=?
P1V1 P0V0
解:由───=───得
T1 T0
P1V1T0 0.1×3×273
V0=───=──────=2.759米3
T1P0 0.1013×293
答:标准状态下气体占有容积2.759米3。
15、有100千克的饱和蒸汽,其中含水20千克,如该饱和压力下v=0.0010906立方米/千克,v"=0.3926立方米/千克,求蒸汽的干度以及比容是多少?
答案:已知:v=0.0010906米3/千克
v"=0.3926米3/千克
求:x=? v=?
100-20
解:x=────=0.80
100
v=v+x(v"-v)=0.0010906+0.8×(0.3296-0.0010906)
=0.31430米3/千克
答:蒸汽干度为0.8, 比容为0.3143米3/千克。
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