热工学习题集

热工学习题集

1、 热工设备有哪些？锅炉设备、蒸汽动力设备、内燃机、以及燃气轮机装置等属于热工设备，压缩机、制冷设备和热泵消耗机械能的设备也属热工设备。特点：热能与机械能转换。

2、 国际单位制基本单位有哪些。量的名称：长度、质量时间、电流、热力学温度、物质的量、发光强度。单位名称：分别为米、千克(公斤)、秒、安培、开尔文、摩尔、坎德拉。单位符号分别为：m、kg、s、A、K、mol、cd。

3、 力的单位：力=质量×加速度。国际单位牛顿。简称牛，N。

4、 能量、热量和功的单位。国际单位制单位为焦耳。简称焦，J。电力系统中常用千瓦时(kw.h)，1 kw.h=1 kw×3600s=3600kJ。

5、 工质的基本状态参数有哪些。温度、压力、比体积、焓、熵、内能(热力学能)等参数，属热工工质的状态参数。

6、 什么是温度？定义：温度是物体的冷热的程度。温度是物质分子热运动激烈程度的量度。温度是物质大量分子平均平移动能的量度。三个都是温度的定义。国际单位制是热力学温度，符号T，单位开。

7、 热学学温度是如何规定水的三相点的？热学学温度规定水的三相点(纯冰、纯水和水蒸汽三相平衡点)的温度为273.16K。每1K为水的三相点的273.16分之一。摄氏温度与热力学温度的换算关系为：T=t+273.15

8、 热力学第一定律数学表达式

热力学第一定律数学表达式Q＝ΔE+W

规定：热力系统吸热，Q为正值。对外做功，W为正值。内能增加，ΔE为正值。Q＝ΔE+W δq=du+δw(闭口系统热力学第一定律数学表达式)q=Δu+w，即q=du+pdv，du和 pdv为微分方程式，前一式为单位质量方程式，Δq=dh-vdp

9、热力系统的总能量，热力学能

热力系的总能量E：宏观动能Ek，宏观势能Ep和微观热运动系统内能U（热力学能）E=U+Ek+Ek 单位质量e=u+ek+ek热力系统的总能量和温度压力一样属于工质的状态参数。

热运动系统内能U是物质微观热运动的能量，它是下列总和：分子热运动内动能(如气体)、分子间相互作用内位能(气体分子间距离越大，内位能相对较高)、分子结构间的化学能、电磁能和原子核内的核能。

10、状态参数焓的物理意义

H＝mh=U+pV 比焓h=u+pv

焓的物理意义是工质流进或流出热力系统时带入或带出的热力学能与推动功pv的各。焓可以看作随工质转移的能量，h=f(T,p)，它表示能量(热能)和做功能力，是工质热力学参数之一。

11、稳定流动能量方程式应用

11.1工质在锅炉(加热器)中吸热量q=h2-h1(等于工质焓的增量)

11.2汽轮机和燃气办机动力机械做的轴功Ws(可以认为是绝热过程)= h1-h2(等于工质的焓降)

11.3水泵、风机与压缩机消耗的有效功-Ws= h2-h1外界对工质压缩为负值，根据Q＝ΔE+W，外界做功等于工质温度提高后工质焓的增加值。

11.4喷管(汽轮机喷嘴竺)1/2×（CF22-CF12）= h1-h2

流体速度的增加等于工质焓的减少

12、理想气体状态方程式

理想气体的压力P＝2/3n0×(mC-2/2), (mC-2/2)＝3/2KT, (mC-2/2)表示物质分子热运动平均平移动能（还有振动、旋转等动能）

状态方程式pv=RgT

Rg为气体常数，单位是J/（kg.K），除以摩尔质量等于为变常数Rg为

不变常数R＝8.3145 J/（mol.K），气体摩尔体积为22.4141升。

13、理想气体的比热容

比热容定义有三个

单位质量比热容c，单位是J/（kg.K）同气体常数Rg。

单位体积比热容C’，单位是J/（m3.K）

单位物质的量比热容Cm，单位是J/（mol.K）

14、理想气体的四个基本热力过程是什么，它的气体状态方程表达式和特点

一定容过程，方程表达式v=常数，特点温度与压力成正比例关系

二定压过程，P=常数，特点温度与体积成正比例关系

三定温过程，T=常数，特点体积与压力成反比例关系

四绝热过程，方程表达式pvk=常数，特点工质不吸热也不放热

15、热力学第二定律，二种表达方式见书本

16、迈耶公式：表达式说明什么(定压比热容与定容比热容的关系)

17、水蒸汽的汽化潜热

对一定压力下的饱和水继续加热，不开始沸腾并且为断汽化，而水温保持饱和温度，当饱和水全部汽化为干饱和蒸汽时，在汽化阶段吸收的热量叫汽化潜热。它的大小等于饱

和蒸汽焓减去饱和水焓。

18、湿蒸汽状态参数的是如何确定的？湿蒸汽是由相同的压力和温度的饱和蒸汽和饱和水所组成的混合物。它的温度和压力是确定的，只能算一个状态参数。其他的状态参数，由蒸汽的干度确定，蒸汽的干度确定后，它的比体积、焓、熵、热力学能(内能)等状态参数就确定了。可以通过1kg的湿蒸汽由x kg的干饱和蒸汽和(1-x)的饱和水蒸汽混合成而计算相应的比体积比焓和比熵。

19、查水蒸汽焓熵图：t=450℃，p=4.0Mpa对应的比体积、比焓和比熵。t=0℃，p=10Mpa对应的比体积、比焓和比熵。

20、判断题

1、 气体吸热后一定膨胀，热力学能一定增加。错误，不一定膨胀，后一个错如果膨胀热力学能不一定增加。

2、 气体膨胀时一定对外作功。错误，如真空中孤立热力学系统膨胀不做功。

3、 气体被压缩时一定消耗外功。正确。

4、 热量是吸热放热的概念，热能是工质含热量的多少。正确

5、 气体的定压比热容Cp比定容比热容Cv大。正确

6、 理想气体的摩尔定压比热容Cp减去摩尔定容比热容Cv，差值8.3145 J/(kgK)

7、 机械能可以全部转变热能，而热能不可能全部转化为机械能。正确

8、 自发过程是不可逆过程，而非自发过程是可逆过程。错误

9、 空气湿度为零时，空气中完全没有水蒸汽，湿度为100%时，完全是水蒸汽。

10、空气的相对温度愈大，含湿量越高。错误，另一指标是温度。

11、导热的热流方向与温度梯度方向相同。错误

12、水的表面传热系数较空气的大。正确

13、提高朗肯循环循环热效率的途径有提高蒸汽初压力和蒸汽初温度以及降低乏汽压力。正确

14、汽轮机真空主要取决于冷却水的温度。正确

15、回热循环可以减少冷源损失。正确

16、燃料燃烧将化学能转化为热能，通过一定机构转化成机械能，这些装置统称热力发动机。正确

17、蒸汽机和汽轮机都是外燃式热机。正确

18、燃气轮机是内燃式发动机。正确

19、消耗外功使气体升压的设备，叫压气机。正确

20、多级压缩中间冷却的目的是减少压缩功。正确

21、热泵与制冷装置都是将低温热源的热量送到高温热源。正确

22、汽轮机凝汽器的作用是冷却汽轮机轴承。错误

23、速度级汽轮机工作原理是从喷嘴中调整汽流的速度，依次在几列叶片中转化为转子的机械能。

24、烟尘中主要有害物质是粉尘、二氧化硫和氧化氮。正确

25、烟气离开锅炉本体时温度一般在100℃以下。错

26、锅炉蒸汽设备主要是省煤器。错

27、链条炉主要用于高压锅炉。错

28、煤中可燃烧元素主要为氢氧硫。错

29、气体的绝对压力不能从压力表上直接测量。

30、热力学第一定律的实质是能量转化与守恒定律。正确

21、-10℃的空气中为什么还含有水蒸汽，这些水蒸汽为什么不凝结成冰呢？

答：在大气中，一定的温度对应一定的饱和水蒸汽分压力。如33℃时，饱和水蒸汽分压力为5.03kpa，而空气中水蒸汽分压力一般没有达到某一温度对应的饱和水蒸汽分压力。温度0℃时，饱和水蒸汽分压力为0.61Kpa；温度-10℃时，饱和水蒸汽分压力为0.29Kpa，只要此时空气中水蒸汽分压力没有达到0.29Kpa，这些水蒸汽以蒸汽形式存在在空气中。

22、某锅炉中的蒸汽压力为3.8Mpa，某凝汽器中水蒸汽的真空压力表读数为93k pa，当地大气压为101kpa，计算锅炉蒸汽绝对压力和凝汽器中蒸汽的绝对压力。

23、汽动给水泵进口蒸汽温度为270℃压力0.39Mp焓3006kJ/kg，出口蒸汽温度205℃压力0.13Mp焓2884kJ/kg，如果给水泵轴功率为300千瓦，试计算每小时给水泵用汽量。

解：设水泵每小时用汽量为X吨

Ws=h1-h2=3006-2884=122kJ/kg

P＝Ws×X×1000/3600＝300

X＝8.85(吨/时)

24、氧气瓶容积为 0.05立方米，瓶内压力为8Mpa，室温为27℃后来用用一部分氧气，压力下降为6Mpa，问用去氧气为多少千克。

解：氧气体积为0.05立方米，设它的比体积为v1和v2，对应的质量为m1和m2千克。

则v1=0.05/m1, v2=0.05/m2

氧气摩尔质量为0.032千克，它的气体常数Rg=R/0.032＝8.3145/0.032＝259.82J/(kg.K)

(1) 使用前的氧气重量为

p1v1=RgT=p1×0.05/m1,

则m1= p1×0.05/( RgT)＝5.132千克

(2) 使用后的氧气重量为

m2= p2×0.05/( RgT)＝3.849千克

(3)用于的质量为

m1-m2= p1×0.05/( RgT) － p1×0.05/( RgT)＝（8-6）×1000000×0.05/（259.82×300）＝1.283千克

25、一个房间长8米，宽3.5米，高2.5米，温度27℃，计算房间内有多少千克的空气量。空气的分子量为29，一个标准大气压。

解：房间体积＝8×3.5×2.5＝70（立方米）设它的质量为m千克，它的比体积为v

则v=70/m

(1) 空气摩尔质量为0.029千克，空气气体常数Rg=8.3145/0.029＝286.71J/(kg.K)

(2) pv=RgT

m=pV/ RgT=101325×70/(286.71×300)=82.46（千克）

26、一可逆卡诺循环，高温热源温度为127℃，低温热源温度为27℃，问卡诺循环正循环的热效率。如属逆循环，计算逆循环的制冷系数。

解：正循环的热效率η＝w/q1=(q1-q2)/q1=1-T2/T1=1-300/400=0.25=25%。

逆循环制冷系数ε＝q2/(q1-q2)=T2/(T1-T2)=300/(400-300)=3

27、有一钢结构气体冷却器，气侧传热系数h1=80W/(m2.k)，壁厚5mm导热系数，λ＝46W/(m.k),水侧表面传热系数为5000W/(m2.k)，计算各个环节的热阻。

解：气侧热阻Rc1=1/h1＝1/80＝0.0125(m2.K/W)

管壁导热热阻＝δ/λ=0.005/46=0.00011(m2.K/W)

水侧对流热阻＝1/h2=1/5000=0.00002(m2.K/W)

总传热热阻R＝Rc1+Rλ+Rc2=0.0125+0.00011+0.00002=0.01263(m2.K/W)

气侧热阻最大。

28、某煤场贮存一万吨煤，收到基水份为12%，低位发热量为21000kJ/kg，因天气干燥，水份下降到6%，问此时它的重量变为多少吨，收到基发热量变为多少？

解：根据煤的干燥基换算水份

干燥基总重量＝10000×（1-12%）＝8800吨。

根据后来的水份反算总重量＝8800÷（1-6%）＝9361.7吨。

原低位发热量Q＝Q1-2500×12% Q1＝Q+300＝21300

现低位发热量＝Q2-2500×6%＝10000÷9361.7×Q1-150＝22602kJ/kg

参见P201页公式

29、某火力发电厂的平均发电煤耗为340克标准煤/千瓦时，求该装置的总效率。

解：发电煤耗为340克标准煤/千瓦时就是每消耗340克标准煤，能发一度电。

热效率η＝1×3600/（0.34*29308）×100%=36.1%

30、140℃的热水焓5kJ/kg，在扩容器内降压蒸汽到压力为0.05Mpa时，可得x=0.97的湿蒸汽，饱和汽焓为26kJ/kg熵为7.4 kJ/kgk，饱和水焓为341kJ/kg，问每吨地下水可产生湿蒸汽多少吨？如每秒钟这些蒸汽在汽轮机内做功，凝汽器内压力为0.006Mpa汽焓为2276kJ/kg湿度为0.881的湿蒸汽，求每吨地下水可产生多少轴功？

解：x=0.97的湿蒸汽的焓＝0.97×26+0.03×341＝2566.6+10.2＝2577 kJ/kg

设一吨140度的热水，可产生m吨湿蒸汽，及n吨水。

1＝m+n

5×1=m×2577+n×341

解上列两方程，得m＝0.111吨。

dw＝h1-h2=2577-2276=301 kJ/kg

W=111×301=33411 (kJ)

P＝W/t=33411（千瓦）

31、热量传递的三种方式：导热（热传导），热对流，热辐射。

32、热传导基本公式：热流量Φ=λAΔt/δ(w),热流密度q=λΔt/δ(w/m2)

33、对流换热基本公式：热流量Φ=hAΔt(w),热流密度q=hΔt(w/m2)

34、热阻叠加原理：传热过程中总热阻等于组成该过程和各个串联环节中各部分分热阻的和。Rk=1/h1+δ1/λ1+δ2/λ2+1/h2

35、概念温度场：在某一瞬时，物体内各点的温度分布称为温度场。

36、在某一瞬时，物体内温度相同的各点的所连接的面称为等温面。

37、沿等温面法线方向的温度增量Δt与法向距离Δn的比值的极限，称为温度梯度。

38、在单位时间时，通过某一给定传热面积A传递的热量，称为热流量。

39、在单位时间内，通过单位面积传递的热量，称为热流密度或热流通量。

40、增强传热的方法：1提高传热温度差。2提高总的换热系数，减小传热热阻，减少最大的传热热阻，如去污垢，去积灰，加装肋片，提高辐射换热的温度(提高燃烧区温度减少漏风等)。

41、削弱传热的方法：用增加热阻的方法，一般在壁面上增加一层热绝缘层。热绝缘层隔离热量的传递，从而起保温、保冷、绝热、隔热阻断热量的传递。降低对流换热的流体流速或降低高温热源的温度等，也是常见的方法。

42、锅炉设备的组成：P194-196页。略

43、根据煤的挥发份，原煤分类特点。无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤以及石煤煤矸石五大类。还有泥煤、泥炭、油页岩等。特点略。

44、燃烧三个阶段特点。P204页

45、理论空气量与过量空气系数。1千克燃料完全燃烧所需要的空气量，叫理论空气量。实际供给的空气量与理论空气量的比值，叫过量空气系数。

46、锅炉自然水循环。水在汽包和下降管下联箱中呈液体，在水冷壁上升管中受热一部分变成蒸汽。汽水混合物的密度较未受热的下降管中水要小，于是下降管中的压头比上升管中大，促使工质水在下降管中下降，在上升管中上升。当锅炉负荷上升时，上升管的水的密度变得更小，压头更大，流速加快，能自动自补偿循环压头和流速，而不会产生水循环停滞或故障。

47、锅炉的通风方式有哪几种，特点略。利用烟囱产生的引力的自抽风，叫自然通风。用风机来克服烟风阻力，叫机械通风。只装置送风机的叫正风通风，只装置引风机的，叫负压通风。同时装置送引风机的，叫平衡通风。

48、汽轮机相对内效率：汽轮机所作的实际焓降功与理想焓降的比值，叫~.

49、叙述蒸汽初终参数对朗肯循环热效率的影响：P252-253页。

50、多级汽轮机工作原理：P260-262页冲动式汽轮机及P265-266页压力级汽轮机工作原理。

51、多级压缩机中间冷却的意义：降低排汽温度，减少压缩功量。展开说。P315页

52、新能源指那些，有哪些利用？太阳能、风能、海浪潮汐能、地热能、生物质能和核能。利用：太阳能发电、光热制淡水、汽车、光电池、生活热水器；风能发电、古代动力水车制粉。海洋能如海浪潮汐能水力发电；生物质能如秸杆电厂垃圾电厂、沼气、生物质乙醇柴油等。核电厂。地热能电厂，如冰岛国。