2011 专业知识竞赛 热工理论 提纲及习题

3. 试分析热水瓶在结构上采取了哪些措施来达到减少散热损失这一目的？

热水瓶材料采用热导率较小的玻璃，以增加导热热阻；瓶胆用双层结构并抽成高度真空，以尽量减少空气的导热和对流换热；瓶胆夹层两相对的内表面上镀银，以减少系统黑度削弱其辐射换热；瓶胆外还有金属或塑料外壳，以减小瓶胆外表面与空气间的换热温差和换热系数，以尽量减少其换热量；此外瓶塞采用软木，增加严密性减少热损失。

4. 空气冷却器管内流动的是水，管外是空气，近似于横向冲刷。如果将空气和水对换一下，即空气在管内流动，水在管外横向冲刷，其他条件都不变，换热效果相同吗？为什么？ 换热效果不相同，前者优于后者，因在此传热过程中主要热阻在空气侧。若将空气的近似横向冲刷改为纵向冲刷，势必使空气侧热阻还要增加。虽然水侧热阻因冲刷方式的对调将会减小，但其是次要热阻，在总热阻中影响极小。所以管内外介质调换后传热效果将下降。

5. 试分析冬天玻璃花房保温的原因。

冬天玻璃花房的保温是利用可见光可穿透玻璃而红外线不会穿透玻璃这一特性。白天太阳光中占50%左右的可见光能穿透玻璃进入花房，使房内温度升高，夜间花房内温度较高的物体发射的红外线却不会穿透玻璃，与房外换热很少，从而使花房保持一定温度。

6. 什么是沸腾的临界点？它在工程上有什么重要意义？ 从泡态沸腾过渡到膜态沸腾的转折点称为沸腾的临界点。一旦沸腾换热转变为膜态沸腾， 急剧下降，使得 迅速增大，引起壁面温度迅速升高，有可能使加热面烧毁，因此，临界点的确定在工程上是很重要的。

7. 为什么蒸汽动力装置的基本循环不用卡诺循环而用朗肯循环？

若采用卡诺循环，因 用于湿蒸汽区域，上限温度受临界温度限制，而下限温度受环境温度限制，热效率并不高；由于等温放热时只能使蒸汽部分凝结，故绝热压缩的工质是湿度大、比体积大的湿蒸汽，需要大体积的压缩机，消耗的压缩功也大。由于上述两点原因，以水蒸气为工质的卡诺循环难以采用。而朗肯循环就是针对上述问题改进而来的。采取过热蒸汽旨在提高吸热平均温度从而提高热效率；改蒸汽的部分凝结为全部凝结，大大减少了工质的体积，可用小体积的水泵来代替大体积的压缩机，消耗的压缩功也大为减少。

8. 在朗肯循环的基础上采用中间再热循环的目的是什么？采用给水回热循环的目的是什么？采用热电合供循环的目的又是什么？

在朗肯循环的基础上采用中间再热循环的主要目的是为了减小排汽湿度，同时也作为提高循环热效率的一种手段。采用回热循环是通过提高给水温度，从而提高循环平均吸热温度，来达到提高循环热效率的目的。采用热电合供循环的目的是为了既供电又供热，从而提高循环的热经济性，合理利用能源。

9. 什么是绝热节流？绝热节流过程是不是等焓过程？为什么？

流体在管道中流动时遇到突然缩小的狭窄通路，由于局部阻力使流体压力降低的现象称为节流，因为节流过程中工质流速很大，来不及与外界交换热量，故也称为绝热节流。

绝热节流过程不是等焓过程。气体只是在节流前后的两个稳定流动的截面上焓值相等。

因节流孔处管道截面积突然缩小，焓值降低，此处的焓降用来增加气流的动能，并使它变成涡流和扰动，过节流孔后此动能又转化为热能，重新被气流吸收，使焓值又恢复到节流前的数值。

10. 从锅炉汽包中连续排放的排污水是汽包压力下的饱和水，为什么在排污扩容器中降压扩容后变成了二次蒸汽？此时水沸腾汽化所需要的热量从何而来？

因为降压也可以使液体沸腾汽化。排污水是汽包压力下的饱和水，当进入扩容器后压力骤降，对应的饱和温度也大大下降，因此，排污水就会依靠自身的能量而沸腾汽化，产生二次蒸汽，直到排污水温下降到扩容器压力对应的饱和温度以下，沸腾也就停止了。

11. 如图所示的蒸汽动力装置循环中，如果去掉凝汽器，而将汽轮机排出的乏汽升压后直接送入锅炉加热，这样可节省被冷却水带走的热量。你认为是否可以？为什么？

不可以。

凝汽器为此循环中供放热用的低温热源，若去掉凝汽器，将汽轮机排出的乏汽升压后直接送入锅炉加热，则该循环中只剩下一个单一的热源，而根据热力学第二定律，不可能制造出从单一热源吸热，使之全部转变为功而不留下任何其它变化的循环热机。

12. 试叙述分压力的概念和道尔顿分压定律。 在理想气体混合物的温度下，某组元单独占据混合气体整个容积时，对容器壁产生的压力成为该组元的分压力。混合气体的压力等于各组元的分压力之和，这就是道尔顿分压定律。

13. 焓的物理意义是什么？工质不流动时，焓是否存在？其意义是否与流动时相同？

由焓的定义式可知，它是一个复合的状态参数，为工质的热力学能和推动功之和，其物理意义是：焓代表流动工质传递的总能量中，直接取决于工质热力状态的那部分能量。如果忽略工质的动能和位能，焓就代表随工质流动而转移的总能量。

工质不流动时，焓仍然存在，其值仅由u+pv来确定，而pv已不再是推动功，有时把pv这部分能量称为压力势能。

14. 容积功、推动功、技术功和轴功之间有何区别与联系？ 热和功相互转化的根本途径是通过工质的容积变化来实现，此功为容积功，无论闭口系还是开口系，容积功均为 ;推动功是维持工质流动必须支付的功，为pv的乘积；技术功是从热力设备传出的可以直接在工程上加以利用的功；轴功则为工质在热机中最后向外输出，能被外界所利用的功。

15. 准平衡过程和可逆过程有何联系和区别？

准平衡过程和可逆过程都可以在参数坐标图上用连续曲线来描述，它们都是由一系列的平衡状态所组成。可逆过程一定是准平衡过程，但准平衡过程不一定是可逆过程，它只是可逆过程的必要条件之一，只有无任何能量损耗的准平衡过程才是可逆过程。