热工基础与应用2014复习稿 [★]

第一篇：热工基础与应用2014复习稿

一、题型

 1.单项选择题，15个15分；

 2.填空题，20个20分；

 3.名词解释题，6个12分；

 4.简答题，5个20分；

 5.论述题，10分；

 6.画图题，4问8分；

 7.计算题，2个15分。

二、概念

 P2 能源按性质分：含能体能源：集中储存能量的含能物质，如煤炭，石油，天然气等；过程性能源：物质运动过程产生和提供的能量，这种能量无法储存并随着物质运动过程结束而消失，如水能，风能等。



 P3能源利用经历了:薪柴时期，煤炭时期，石油时期 P5-6热污染是指在能源消耗及能量转换过程中有大量化学物质及热蒸汽排入环境，使局部环境或全环境发生增温，并可能对人类和生态系统产生直接或间接危害的现象，是能源未能被最有效、最合理地利用造成的。而温室效应是指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应，引起地球表面变热的现象，是由于人类生产和生活向大气排入过多的二氧化碳造成的。温室效应是热污染的一种。





 P16 工质 :用来实现能量相互转换的媒介物质称为工质。p P18绝对压力：p b : pp g p b;pp b : pp b p v;P19 对于简单可压缩系统，只要给定两个相互独立的状态参数，就可以确定它的平衡系统，这两参数必须可测。

 P16，,19在热力分析中为何引入平衡状态？准平衡过程如何处理“平衡状态”与“状态变化”的矛盾?

 P16为什么引入平衡状态：为了分析热力系统中能量转换的情况，首先必须能够正确地描述系统的热力状态。所谓的热力状态是指热力系统在某一瞬间所呈现的宏观物理状况。热力系统可能呈现各种不同的状态，我们只能对处于平衡的状态进行研究。所谓平衡状态，是指在没有外

界影响（重力场除外）的条件下，热力系统的宏观性质不随时间变化的状态。

 P19 准平衡过程如何处理“平衡状态”与“状态变化”的矛盾：热力系统从一个状态向另一个状态变化时，所经历的全部状态的总和称为热力过程。就热力系统本身而言，热力学仅可对平衡状态进行描述，平衡就意味着宏观是静止的；而要实现能量的转换，热力系统又必须通过状态的变化级过程来完成，过程就意味着变化，意味着平衡被破坏。平衡和过程这两个矛盾的概念怎样统一起来呢？这就要依靠准平衡过程。准平衡过程是由一系列平衡状态组成的热力过程，破坏平衡状态的不平衡势差应为无限小，也就是过程要无限放缓。

 P21，在工程热力学中，热和功的转换，是通过气体的体积功来实现的，热能转变为机械能必须通过工质的膨胀才能实现。

 P23热力循环：工质从某一初态出发经历一系列热力状态变化后，又回到原来初态的热力过程，即封闭的热力过程。分为：可逆循环、不可逆循环、正循环、逆循环，解释之。

 P24热力学能是工质微观粒子所具有的能量。包括：（1）分子的内动能和内位能；（2）维持分子结构的化学能；（3）以及原子核内部的核能。





 P25 闭口系统能量方程： q=△u+w P26 闭口可逆系统能量方程： qu21pdvP27稳定流动系统：热力系统内各点状态参数不随时间变化的流动系统。为实现稳定流动必须满足的条件：⑴进出系统的工质流量相等切不随时间变化 ；⑵系统进出口工质的状态不随时间而变；⑶系统与外界交换的功和热量等所有能量不随时间而变。1122(ucgz)和(uc2gz2)12 P28-29 伴随1kg工质进入、流出控制体积的能量为： 1212





 P29 稳定流动系统能量方程 ：q=△h+wt P30 可逆稳定流动过程能量方程： qh21vdpP31-32 能量方程的应用：叶轮式机械:w shh；热交换器: Q H;节流  h 0； 1h2P36热力学第二定律：克劳修斯说法: 热量不可能自发地、不付代价地从低温物体传至高温物体;开尔文说法: 不可能制造出从单一热源吸热、使之全部转化为功而不留下其他任何变化的热力发动机。

 P37-39卡诺循环：工作在恒温的高、低温热源间的理想可逆正循环。有两个定温可逆过程

TL

TH和两个绝热可逆过程组成。热效率：  c 1 P39热机的热效率,卡诺定理：(三条)可逆TLc1；不可逆可逆;TH

 P41：因为熵变是某一状态参数的微分，所以初态1和终态2间，不论什么过程，只要两过程的工质为同量的同一气体，两过程气体的熵变相等。

 P44孤立系熵增原理：在孤立系统内，一切实际过程（即不可逆过程）都朝着使系统熵增大的方向进行，在极限情况（可逆过程）下，系统的熵保持不变。即：可逆=0；不可逆>0;不可能发生<0。

 P50熵的微观物理意义是：孤立系统内部发生的过程，总是沿着由热力学概率小的状态向热力学概率大的状态方向进行；宏观物理意义是：一个热力系统的变化，无论可逆与否，均可以表示为熵流和熵产之和。



 P67 气体的定值比热容：表3-2，单原子气体，双原子气体； P68-69理想气体的热力学能和焓是温度的单值函数。微元过程单位质量理想气体热力学能和焓的增量：

 ducvT,dhcpT理想气体定压过程的热力学能变化量为cp△t?。

P77理想气体定容过程：quv  T；  c

P78理想气体定压过程：

P78理想气体定温过程：   







 v2wtwqRgT1ln;v1P80理想气体定熵过程： wtkw;P82-85理想气体的多变过程:据此画出p-v和T-是图； qhcpT;pvncon;n0定压;n1定温；nk绝热；n定容；P48环境温度为T0时，从温度为T1的恒高温物体向温度为T2（T2>T0）的恒低温物体传出的热量Q中的： 有效能：Ex,QQ1-

 P37-39卡诺循环：工作在恒温的高、低温热源间的理想可逆正循环。有两个定温可逆过程

TL

THP68,69想气体的热力学能、焓、熵是温度的单值函数： T2;T1无效能：An,QQT2T1和两个绝热可逆过程组成。热效率：  c 1



 ducvdT;dhcpdT;TdscvdTpdv或TdsdhvdpP62 理想气体的摩尔气体常数R与气体的种类和气体的状态无关； RMP61-63 理想气体状态方程： pvRgT;pVmRT;pVmRgT;pVnRT;R8.314J/molK,Rg

 P107当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，而产生的热量传递现象，称为热传

1d导；热阻：，ln2

2Ld1 P111温度梯度：沿等温面法线方向上的温度增量△t与法向距离△n比值的极限。



 热传导的导热热阻是:P114-117 P116-117 管道外覆盖保温材料，属于圆筒壁导热，保温：希望到热量小，热阻大，公式（4-24a），保温措施：；

 P125减小带套管工业温度计的测量误差的措施：1.管道外覆盖保温材料；2.采用足够长的测温套管；3.选用热导率小的材料做套管；4.在强度允许的情况下采用薄壁套管；5.强化套管与流体间的换热





 P147边界层的发展图4-34，层流边界层，湍流边界层，层流底层;P149努谢尔特数，雷诺数，普朗特数的含义； P151-152如何正确使用特征数方程解决对流换热问题：1.根据对流换热的类型和范围合理选择特征数方程；2.确定定性温度，用以确定特征数物性的温度；3.确定特性长度，特征数中具有代表性的尺度；4.正确选择特征速度；5.正确选用各种修正系数。

 P153管槽内强制对流换热的特征数方程中有三个修正系数：入口效应修正系数，温度修正系数，弯管修正系数。

 P168辐射力：辐射力是指单位时间内物体单位表面积向半球空间所有方向发射出去的全部波长的辐射能的总量，它的常用单位是W/㎡。

 4ETP168 黑体辐射力与温度的关系—斯特潘-玻尔兹曼定律： b

 P169 光谱吸收比：物体对特定波长辐射能的吸收比。

三、计算题：

1.P26:例2-1

2.P58:2-36;

3.P185:4-2；

4.P85:例3-6

要求：看原题计算，作图，及后面讨论；

第二篇：热工复习

玻璃热工设备

基本概念

1.玻璃池窑熔化率K

窑池每平方米面积上每天熔制的玻璃液量。t /(m2 ·24h)。

2.吨玻璃消耗的燃料量

熔化一吨玻璃液消耗的燃料重量（或体积）。kg燃料/ t玻璃或m3 / t玻璃液。

3.有效热效率

（用于玻璃熔制的耗热量 / 单位耗热量）%

4.横火焰窑

窑内火焰作横向流动,与玻璃液流动方向垂直，有2对以上小炉

5.马蹄焰窑

窑内火焰呈马蹄形流动

6.纵火焰窑

窑内火焰作纵向流动，与玻璃液流向一致

7.三传理论

动量传递，动力：压强差，如池内玻璃液流动、火焰空间、蓄热室、管道内的气体流动或液体流动

热量传递，动力：温度差，如窑内热传递、玻璃液内热交换、配合料内热交换、气—固间、气-液间、液-固间的热交换

质量传递，动力：浓度差，如玻璃液内物质扩散、气体空间内同组分间扩散

8.火焰空间热负荷值

火焰空间热负荷值：每单位空间容积每小时燃料燃烧所发出的热量。也叫热强度。(Q火/V火)

9.流液洞流量负荷

每小时通过流液洞每单位断面积的玻璃液量称为流液洞的流量负荷，kg/cm2.h

10.格子体的比受热面积A

比受热面积：每平方米熔化面积所需的格子体的受热表面。A=F蓄/F熔

11.格子体通道的横截面积

12.格子体的填充系数

填充系数：每1m3 格子体内砖材的体积

13.小炉口热负荷

小炉口单位面积单位时间的燃料消耗量

14.玻璃形成过程的耗热量

配合料在熔制过程中生成1kg玻璃液理论上所需要消耗的热量。

15.烧煤气小炉的形式

格子体通道截面积：1㎡格子体横向上气体通道的截面积。

“小交角”特点：空、煤气交角小，预燃室长，舌头探出（长舌）。小炉火焰平稳、较长，火根与火梢温差较小，易控制，自然通风，检修方便；但体积较大，散热损失大，占地多。“大交角”特点：空、煤气交角大，预燃室短，舌头不探出（短舌）。小炉空、煤气混合良好，火焰较短，出口附近火焰温度高，结构紧凑，但火焰难控制，火根与火梢温差大，用机械鼓风，检修不方便，操作水平要求高。

16.坩埚窑

窑内放置坩埚，坩埚内将配合料熔化成玻璃的热工设备。或玻璃液在坩埚内熔化

17．窑龄和周期熔化率

窑龄，连续生产的时间，以年为单位。周期熔化率=窑龄×熔化率（t/ m2）

问答题

1.蓄热室马蹄焰窑炉的优缺点？

答：优点：火焰行程长，燃烧完全。一对小炉，占地小，投资省，燃耗较低，操作维护简便，适应产品多。

缺点：火焰覆盖面小，窑宽温度分布不均匀，有周期性温度波动和热点的移动。

2.换热室双悬池窑的优缺点?

答：优点：与单碹池窑相比，窑顶散热小，炉温较高，窑内温度分布均匀且稳定。

缺点：砌筑费时，内碹易被高温和粉料蚀损，与蓄热式比热效率低，换热室易堵，易漏气。

3.窑池的作业制度有哪些？怎么操作？

温度制度、压力制度、泡界线制度、液面制度和气氛制度。

通过温度、气氛的控制满足工艺要求。要稳定，又要适时调整。

“窑温”指胸墙挂钩砖温度。依靠燃料消耗比例调节。

压力制度指的是压强或静压头，沿气体流程。要求是：玻璃液面处静压微正压（+5Pa），微冒火。测点在澄清带处大碹或胸墙。用烟道的开度调节抽力压强。

人为确定玻璃液热点位置。马蹄焰池窑稳定性不很强

液面：要求稳定，依靠控制加料机的加料速率来进行。

气氛：改变空气过剩系数来调节（空气口大小和鼓风用量）。

4.提高流液洞寿命的策失有哪些？ 提高流液洞寿命措施：采用上倾式流液洞；扩大冷却表面；减少砖厚度，采用有效冷却结构；采用优质耐火材料。

5.提高蓄热室格子体换热效率的策失有哪些？

A、增大F蓄。B、合理配置格子体砖材材质。C、加强保温，减少散热。D、缩短换热时间。E、采用机械鼓风

6.提高熔化池熔化率的能力有哪些？

提高玻璃窑炉的熔化能力：

1)正确地选择燃料。火焰亮度:油>天然气>发生炉煤气2)不同燃料采用不同的火焰黑度和尺寸。净化煤气加大火焰尺寸，质量差燃料增大火焰黑度。3)调整火焰喷出角度及长度。贴近玻璃液面。长度要燃烧完全及覆盖面大。4)角系数小。提高墙体面积。5)薄层加料。6)提高空气预热温度。7)提高窑炉耐火材料质量。

7.为什么熔化池中自然流动是整体的，永久的？强制对流是暂时的，局部的？

自然流动:整体的、永久的。原因：玻璃液的粘度（μ）和密度（ρ）与温度（t）有关。μ—t曲线，t↓，μ↑，流动速度ν↓。ρ—t曲线，t↓，ρ↑，△t引起△ρ。密度差△ρ产生自然流动。

8.池窑的热分析可以反映哪些工况?

热分析内容

①玻璃熔化；②热能利用；③余热回收；④燃烧；⑤漏气；⑥气流阻力；⑦换向；⑧窑两侧对称；⑨窑压；⑩窑体蚀损。

9.坩埚窑窑体构造包括哪些部分？

坩埚窑由窑膛、坩埚、燃烧设备（火箱）、换热器、漏料坑、烟道及烟囱组成。

10.玻璃电熔窑有哪些优点？

（1）热效率高（2）适合熔制高质量玻璃：（3）适宜熔制含高挥发物组分（F、Pb、B、P等）玻璃和极深色颜色玻璃（4）电熔窑构造简单，管理方便（5）无污染，无噪音，作业环境好，没有碹顶和上部结构散热，环境温度不高及没有废气和配合料粉尘，是污染环境最小的熔制方法。

11.池窑发生池底漂砖的原因是什么？采取的策失？

池底采用多层池底结构，表面层采用抗侵蚀性强的优质耐火材料；

12.应用三通道蓄热室的优点？

答：（1）可以在不增加厂房高度的情况下扩大换热面积，同时可以根据各通道气体进出温度、侵蚀情况以及通道内的主要传热方式来考虑各通道格子体的结构和砖的材质，使蓄热室的设计更合理，蓄热室的利用率和余热回收率都有所提高，蓄热室整体寿命延长。（2）烟气流程长，气流分布均匀，助燃空气预热温度高。（3)可根据不同温度的传热方式特点，确定各通道内合适的烟气流速，以提高热交换能力。（4）较普通箱式蓄热室不易发生堵塞或倒塌，减轻工人劳动强度，增加经济效益。

13.窑压偏大的故障原因？

（1）窑炉使用时间较长时，由于堵塞和漏气，窑压会相应增大；（2）气流阻力过大和烟囱抽力不够

14.简述常用热电偶的类型?

铂铑30-铂铑6热电偶;铂铑10-铂热电偶 分度号为S;镍铬-镍硅（镍铬-镍铝）热电偶 分度号为K;镍铬-考铜热电偶 分度号为XK；

15.玻璃熔窑钢结构的作用？

玻璃熔窑钢结构的作用？

答：承受各个砖结构部分和玻璃液共同作用的推力和压力

16.玻璃电熔窑采用的是什么电？原因？

玻璃具有电解特性，直流电使电极表面产生沉积物和形成气泡。电熔用交流电，由隔离变压器供电。

17.玻璃熔窑的热工控制的意义？

玻璃熔窑的热工控制包括对玻璃熔窑各热工参数（如温度、压力、液面、气氛、流量和流速等）的测量与自动控制。

热工测量是检查热工过程的基本手段，自动控制是保证热工设备维持最佳状态的重要措施。正确地安装与使用热工测量与自动控制仪表，可以正确、及时地了解与控制热工设备的工作状态，保证设备的安全运转，提高玻璃的产量和质量，降低燃耗，提高劳动生产率。

18.池窑冷却部的作用？

作用：对玻璃液冷却、均化和分配。A、冷却玻璃液；与流液洞起一半降温作用B、稳定玻璃液温度和成分；C、玻璃液继续澄清和均化；D、可吸收一部分再生气泡；E、改善熔化池的循环对流；F、稳定玻璃液面，并均匀分配给供料道。

19.熔化率的选择依据？

1）玻璃品种与原料组成；2）熔化温度；3）燃料种类与质量；4）制品质量要求；5）窑型结构，熔化面积；6）加料方式和新技术的采用；7）燃料消耗水平；8）窑炉寿命和管理水平。

流液洞的作用：撇渣器和冷却器的作用。

1）对玻璃液的选择作用。

2）玻璃液的冷却作用好。

3）减少玻璃液的循环对流，减少热损失。

4）提高玻璃液的均匀性

1）热负荷值——每小时每m2熔化面积上消耗热量，W/ m2；

2）单位耗热量——熔化每千克玻璃液所耗总热量，kJ/kg玻璃；

3）耗煤量或耗油量——熔化每千克玻璃液耗用的标准煤量或油量，kg煤/kg玻璃或kg油/kg玻璃。

第三篇：材料热工基础

流体力学基础

流体物理性质 流体静力学基础 流体动力学基础 流体阻力及管路计算

1.4流体的阻力及管路计算

一、教学要求 【掌握内容】

（1）摩擦阻力和局部阻力的概念（2）摩擦阻力和局部阻力的计算方法（3）经济流速的概念 【理解内容】（1）简单管路的计算

（2）串联管路、并联管路计算 【了解内容】（1）摩阻系数的确定

（2）常用的几种局部阻力系数

二、教学重点与难点 【教学重点】 阻力计算 【教学难点】 管路计算

三、教学方法 讲述概念、分析实例、讲解计算方法。

四、教学时数 【建议学时】2～4学时

五、教学内容 1.4.1摩擦阻力

定义：摩擦阻力存在于整个流动路程上，是流体在直管中流动时，由于流体的粘性产生内摩擦而产生的能量损失。用表示。

1、摩擦阻力计算

(Pa)说明：a、hf是单位管道截面积上的摩擦力，在数值上等于管道两端的压差（仅有摩擦阻力），方向与流体流动方向相反。l↑，de↓，w↑，hf↑

b、hf与流体的流态及管壁粗糙度有关，这些因素包含在摩擦阻力系数中。要确定hf的大小，关健在求λ。

2、摩擦阻力系数

A、摩擦阻力系数λ由实验确定。它与雷诺数及管内擘粗糙度有关。

①层流区（Re≤2300）

代入阻力公式得：

②临界区（Re=2300～4000）

此区域流态不稳定，若仍保持层流，则Re↑、λ↓；若已为湍流，则Re↑、λ↑。

③湍流光滑区：

④湍流过渡区：

⑤湍流粗糙区：

B、硅酸盐工业通常按经验公式计算，即：

①光滑金属管道：

粗略计算时：λ=0.02～0.025 ②粗糙管道：

粗略计算时：λ=0.035～0.45 ③砖砌烟道：粗略计算时：λ=0.05

【例题】热烟气以7.5Bm3/s的流量通过截面尺寸为1.5×2.0m的砖砌烟道，烟气的平均温度为420℃，标态密度为1.32kg/Bm3,求烟气通过25m长烟道的摩擦阻力损失（烟道内烟气的绝对压力接近大气压）。【解】烟气的标态流速：2.5m/s 烟气的工况流速：6.34m/s 烟气的工况密度：0.52kg/m3 烟道当量直径：1.71(m)烟气粘度：

=(Pa•s)

雷诺数：

摩擦阻力系数：

摩擦阻力损失：1.4.2局部阻力

(Pa)定义：局部阻力是流体通过管路中的管件、阀门、突然扩大，突然缩小等局部障碍，引起边界层的分离，产生漩涡而造成的能量损失。用

1、局部阻力计算公式

表示。(Pa)

2、局部阻力系数ξ

局部阻力系数一般由实验确定。

①流体是层流时，局部阻力系数可用下式表示

是随管件而定的常数，对球心阀(全开)，90º弯头，=16.3三通，=32.5

＝48.8；角阀(全开)，=21.7；

②流体是湍流时，局部阻力系数由管件性质而定的常数

如： ①突然扩大

②突然缩小

其余的局部阻力系数查附录。

【例题】密度为1.2kg/m3的气体，流过如图1.33所示的突然扩大管段。已知:m2,通过管段的气体流量为7m/s。求其局部阻力损失。【解】查表得突然扩大管段局部阻力系数公式为：

m2,局部阻力为： 在计算局部阻力损失时，上式中的代入扩大前速度较大的数值

由已知条件得：（m/s）

29.4(Pa)1.4.3流动的总阻力

流体流动的总阻力，为摩擦阻力与局部阻力之和，即：

(Pa)1.4.4管路计算 1.4.4.1经济流速

(m)分析：1）w↓，d↑，管材费↑，施工费↑

2）w↑，d↓，一次投资↓，阻力损失↑，动力消耗↑，日常管理费↑ 经济流速:使一次性投资与日常管理费用之和为最小值的速度。影响经济流速的因素:

①管材价格；②施工费用；③能源价格；④管网结构；⑤流体性质；⑥生产工艺要求

1.4.4.2简单管路的计算

管路：由管材、管件、阀件等按一定方式联接而成的供流体流动或输送的设施。

简单管路：从进口到出口，没有分支管径不变。对简单管路两端写出伯努力方程：

上式表明：静压头和几何压头的变化用于克服管道中的摩擦阻力及局部阻力之总和。

简单管路计算内容包括：

①已知管径、管长、流体输送量和管路阻力系数，求流体通过管路的阻力损失。

②已知管长，流量，允许的阻力损失，求管径。

③已知管径，管长,允许的阻力损失，求流体的流速或流量。

【例题】20℃的低压空气流过内径420mm，长60m的光滑金属管道，空气流量为4.0m3/s，局部阻力系数=2.5 求（1）管道的阻力损失。

（2）若要将流量增达到5.0m3/s，而保持阻力不便，应选用多大的管径。

【解】（1）对于光滑金属管选取

根据公式：

将 代入上式得：

(Pa)==3397.27(Pa)（2）当m3/s，3397.27(Pa)Pa时，即：

3397.27 整理后得：

用试凑发求得：

注:②③类问题较为复杂，由于管径未知，因而无法求算流速情况下，工程计算中常采用试差法求解。1.4.4.3管路的串联与并联

1、串联管路

由不同管径的管道首尾相连构成的管路。如图所示。、雷诺数和摩擦系数。在这种

特点：

①串联管路中流体流动的总阻力为各管段阻力之和。

(Pa)②串联管道中无流体加入或排出，各管段流量相等。

(m3/s)

由上述特点可知：

结论：串联管路的总比阻抗等于各段管路分比阻抗之和。

2、并联管路

两根或两根以上的管道进口与进口相连，出口与出口相连，构成并联管道。

特点：

①并联管路各支管的总阻力相等。

②并联管路总管流量等于各支管流量之和。

(m3/s)

s↑，V↓。

由上述特点可知：

即：

结论：并联管路总比阻抗平方根倒数和等于各支管比阻抗平方根倒数之和。

四、管道计算

（二）------------------

(作者：佚名 本信息发布于2008年07月23日，共有3222人浏览)[字体：大 中 小]

4.管道直径的选择 在要求达到的流量之下，流体在管道中的流速因所选用的管道直径的大小而异。随着流速的变化，压头损失也不同。在一定的流量之下，选用小直径的管道时，流速较高，阻力也跟着升高。从阻力公式可以知道；

在既定的流量之下，流体流经管道时的压头损失随着管道直径的5次方成反比。由于阻力的升高，输送流体的电耗亦随着增加。因此，为了节省输送流体时的电能，宜尽可能选用直径较大的管道。

另一方面，选用较大直径的管道时，由于管道的重量增加，势必增加管道的购置费用和安装费用。

因此，在选择管道直径时，必须权衡这两方面的得失，解决管道的操作费用和投资费用之间的矛盾，选出比较合理的管径。

另外，选择管道直径时，还要注意到流体的物理性质。对于粘度大、密度大，比较难以输送的流体，当输送量不要求很大的时候，例如润滑油、燃料油等，流速不宜过大，甚至宜在层流流态下输送。反之，对于粘度小、密度小，比较容易输送的流体，而输送量又比较大时，例如空气等流体，则流速不妨大一些。对于含有固体颗粒的流体，例如含尘气体，以及容易析出固体渣滓的流体，例如重油等，流速不能选得过低，以免固体在管道中沉积。实际上，各种流体都有各自的比较经济的流速。表1-11中的数据可供参考。根据要求达到的流量和经济流速,就可选出管道的直径。

常 用 流 速

表1-11 情

况

常用流速(米／秒)情

况

常用流速(米／秒)

压强大于5千帕的净空气管道

压强小于5千帕的冷空气管道

压强大于5千帕的热空气管道

压强小于5千帕的热空气管道

压缩空气管道

高压常温净煤气管道

低压常温净煤气管道

压强小于10大气压的氧气管道

压强为10～20大气压的氧气管道

过热蒸汽管道

9～12 6～8 5～7 3～5 30～60 8～12 5～8 70～80 30～50 35～60

饱和蒸汽管道 烟

道 高压水管 低压水管

一般生产用冷却水管 润滑油、燃料油管

液压油料管（管道内径4～100毫米，直径小宜取较低流速）泥浆管 收尘管道

20～40 2～4 5～7 2～4 1．5～2.5 0.1～1.0 0.85～4.5

0.5～1.5 18～20

【习题1-18】厂房地面的标高为±0米(见图1-58)，水塔地面的标高为＋5米。水塔至厂房的输水总管是4″管，最大流量是40米3／小时。从水塔至点A处，装有闸阀2个，90°标准弯头3个，管线共长310米。从点A处至厂房顶部装设输水支管，用2″管。支管长度为22米，装有闸阀2个，90°标准弯头4个。支管末端用水处距地面的高度为15米，要求供水量不少于8米3／小时，并要求用水时水压不低于0.25大气压(表压强)。问水塔多高才能正常供水?

【习题1-19】20℃的空气从图l-59所示的焊接管道中流过，流量是5335米3／小时。总风管直径为435毫米，支风管直径为250毫米。试求在风机出口截面与管道出口截面之间的压头损失。

【习题1-20】振动喂料机的抽风装置如图1-60所示。通风机1经过旋风收尘器2将振动喂料机3中的空气抽出，在振动喂料机内维持比大气压稍低的压强(比大气压低50帕),以避免粉尘逸出。抽出的空气量是30米3／分钟，温度是20℃,含尘浓度是20克／标米3。管道直径都是300毫米。旋风收尘器筒身直径是400毫米，相对于筒身净空截面流速的局部阻力系数ζ=105。在振动喂料机与旋风收尘器之间的管道有两个90°弯头，管道长14米。收尘器与通风机之间有一个90°弯头，管道长6米。排风管长10米，排风口帽罩的局部阻力系数ζ=1．3。如果通风机的效率是75％，求通风机的功率。

【习题1-21】图1-61所示为内径等于200毫米的铸铁管道，全长1000米，输送20℃的清

水，流量为4米3／分钟。如果要将流量增加到原来的150％，而可用压头不能增加。今欲加一平行支管，管径仍为200毫米，问支管的长度应为若干? 【习题1-22】为了改善相距3千米的A、B两处的供水情况，提出了两种方案。其一是，将现有的内径150毫米的整条管道全部换用内径为200毫米的新管；另一是，将整条管道的前半段换用内径为200毫米的新管，将拆下来的旧管装在后半段，与原有的管道并联使用。在两种情况下，在最大流量之下容许的总压头损失均为15米。问哪一种方案可以得到较好的供水情况。局部阻力可以忽略。旧管的摩擦系数λ=0．04，新管的摩擦系数λ=0．032。【习题1-23】在图1-62中，水池A、B、C水面距水平基准面的垂直高度分别为60、45、55米。连接各水池的管道的直径分别为400、240、320毫米，长度分别为600、912、1120米。求流量Qa、Qb圾Qc以及在分流点J处的压头。

【习题1-24】水平环形管道如图1-63所示。从B、C处向外排出的水均为57升／秒。管段AB、AC、BC的长度均为600米，管段AB内径为203毫米(8″铸铁管)，管段AC的内径为155毫米

(6″铸铁管)，管段BC的内径为254毫米(10″铸铁管)。求各支管的流量。

【习题1-25】需要在水平管道中将煤气输送100千米的距离，输气量为5000米3／小时。煤气的平均温度为18℃，在标准状态下的密度为0．62千克／米3。管道内径为300毫米。如果管道末端的压强为1．5大气压(表压强)，试求管道起点的煤气压强。

四、管道计算

（二）------------------

(作者：佚名 本信息发布于2008年07月23日，共有3222人浏览)[字体：大 中 小]

4.管道直径的选择 在要求达到的流量之下，流体在管道中的流速因所选用的管道直径的大小而异。随着流速的变化，压头损失也不同。在一定的流量之下，选用小直径的管道时，流速较高，阻力也跟着升高。从阻力公式可以知道；

在既定的流量之下，流体流经管道时的压头损失随着管道直径的5次方成反比。由于阻力的升高，输送流体的电耗亦随着增加。因此，为了节省输送流体时的电能，宜尽可能选用直径较大的管道。

另一方面，选用较大直径的管道时，由于管道的重量增加，势必增加管道的购置费用和安装费用。

因此，在选择管道直径时，必须权衡这两方面的得失，解决管道的操作费用和投资费用之间的矛盾，选出比较合理的管径。

另外，选择管道直径时，还要注意到流体的物理性质。对于粘度大、密度大，比较难以输送的流体，当输送量不要求很大的时候，例如润滑油、燃料油等，流速不宜过大，甚至宜在层流流态下输送。反之，对于粘度小、密度小，比较容易输送的流体，而输送量又比较大时，例如空气等流体，则流速不妨大一些。对于含有固体颗粒的流体，例如含尘气体，以及容易析出固体渣滓的流体，例如重油等，流速不能选得过低，以免固体在管道中沉积。实际上，各种流体都有各自的比较经济的流速。表1-11中的数据可供参考。根据要求达到的流量和经济流速,就可选出管道的直径。

常 用 流 速

表1-11 情

况

常用流速(米／秒)情

况

常用流速(米／秒)

压强大于5千帕的净空气管道

压强小于5千帕的冷空气管道

压强大于5千帕的热空气管道

压强小于5千帕的热空气管道

压缩空气管道

高压常温净煤气管道

低压常温净煤气管道

压强小于10大气压的氧气管道

压强为10～20大气压的氧气管道

过热蒸汽管道

9～12 6～8 5～7 3～5 30～60 8～12 5～8 70～80 30～50 35～60

饱和蒸汽管道 烟

道 高压水管 低压水管

一般生产用冷却水管 润滑油、燃料油管

液压油料管（管道内径4～100毫米，直径小宜取较低流速）泥浆管 收尘管道

20～40 2～4 5～7 2～4 1．5～2.5 0.1～1.0 0.85～4.5

0.5～1.5 18～20

【习题1-18】厂房地面的标高为±0米(见图1-58)，水塔地面的标高为＋5米。水塔至厂房的输水总管是4″管，最大流量是40米3／小时。从水塔至点A处，装有闸阀2个，90°标准弯头3个，管线共长310米。从点A处至厂房顶部装设输水支管，用2″管。支管长度为22米，装有闸阀2个，90°标准弯头4个。支管末端用水处距地面的高度为15米，要求供水量不少于8米3／小时，并要求用水时水压不低于0.25大气压(表压强)。问水塔多高才能正常供水?

【习题1-19】20℃的空气从图l-59所示的焊接管道中流过，流量是5335米3／小时。总风管直径为435毫米，支风管直径为250毫米。试求在风机出口截面与管道出口截面之间的压头损失。

【习题1-20】振动喂料机的抽风装置如图1-60所示。通风机1经过旋风收尘器2将振动喂料机3中的空气抽出，在振动喂料机内维持比大气压稍低的压强(比大气压低50帕),以避免粉尘逸出。抽出的空气量是30米3／分钟，温度是20℃,含尘浓度是20克／标米3。管道直径都是300毫米。旋风收尘器筒身直径是400毫米，相对于筒身净空截面流速的局部阻力系数ζ=105。在振动喂料机与旋风收尘器之间的管道有两个90°弯头，管道长14米。收尘器与通风机之间有一个90°弯头，管道长6米。排风管长10米，排风口帽罩的局部阻力系数ζ=1．3。如果通风机的效率是75％，求通风机的功率。

【习题1-21】图1-61所示为内径等于200毫米的铸铁管道，全长1000米，输送20℃的清

水，流量为4米3／分钟。如果要将流量增加到原来的150％，而可用压头不能增加。今欲加一平行支管，管径仍为200毫米，问支管的长度应为若干? 【习题1-22】为了改善相距3千米的A、B两处的供水情况，提出了两种方案。其一是，将现有的内径150毫米的整条管道全部换用内径为200毫米的新管；另一是，将整条管道的前半段换用内径为200毫米的新管，将拆下来的旧管装在后半段，与原有的管道并联使用。在两种情况下，在最大流量之下容许的总压头损失均为15米。问哪一种方案可以得到较好的供水情况。局部阻力可以忽略。旧管的摩擦系数λ=0．04，新管的摩擦系数λ=0．032。【习题1-23】在图1-62中，水池A、B、C水面距水平基准面的垂直高度分别为60、45、55米。连接各水池的管道的直径分别为400、240、320毫米，长度分别为600、912、1120米。求流量Qa、Qb圾Qc以及在分流点J处的压头。

【习题1-24】水平环形管道如图1-63所示。从B、C处向外排出的水均为57升／秒。管段AB、AC、BC的长度均为600米，管段AB内径为203毫米(8″铸铁管)，管段AC的内径为155毫米

(6″铸铁管)，管段BC的内径为254毫米(10″铸铁管)。求各支管的流量。

【习题1-25】需要在水平管道中将煤气输送100千米的距离，输气量为5000米3／小时。煤气的平均温度为18℃，在标准状态下的密度为0．62千克／米3。管道内径为300毫米。如果管道末端的压强为1．5大气压(表压强)，试求管道起点的煤气压强。http://

第四篇：热工基础试卷

热工基础试卷

一、填空题(每小题 2 分,共 20 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 T210、凝结必定是发生于________或_______汽态物质的饱和温度。

答案:等于低于

二、选择题(每小题 1 分,共 15 分)

1、下列单位中属于压力单位的是:()

2a.焦尔b.牛顿·米c.牛顿/米

答案:c2、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:b3、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:c4、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=pb.p=p1+p2c.p＜p1+p2

答案:b5、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:a6、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:a7、理想气体温度不变,压力与比容度的变化规律是:()

a.p1o1=p2v2

p1p2

b.──=──

v1v2

c.p1v2=p2v2

答案:a8、理想气体比容不变时,压力与温度的变化规律是:()

a.p1T1=p2T2

p1p2

b.──=──

T1T2

p1T1

c.──=──

T2P2

答案:b11、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:c12、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:a13、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:b14、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:b15、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

三、判断题(每小题2分,共 20 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:√

四、问答题(每小题 5 分,共 15 分)

1、容积功,流动功,技术功和轴功间有何区别与联系?

2答案:答:容积功ω=∫1pdv,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

22ωι= ──(c2-c1)+g(z2-z1)+ωs

2它们之间的联系为:可逆变化时:ω1=∫1pdv-(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。

五、计算题(每小题 15 分,共 30 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=?

V0.06

3解:v1=──=───=0.083米/千克

m10.72

V0.06

3v2=──=───=0.067米/千克

m20.90

3答:气体比容为0.083米/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)

3答案:已知:V1=0.07米

P1=0.3兆帕

V2=0.01米 求:P2=?

解:该过程是等温过程,所以P1V1=P2V2P1V10.3×0.07 则:P2=───=────=2.1兆帕V20.01 答:压力上升到2.1兆帕。3

第五篇：热工仪表复习

《自动化仪表调试维修》复习提纲

第一章

测量的基本概念：静态量、动态量、测量过程、直接测量、间接测量、测量系统

测量元件、量程、精度、灵敏度

误差的基本知识：误差分类、系统误差、过失误差、随机误差

误差的基础理论：随机误差分布的性质、间接测量中的误差分析：一次测量时，间接测量误差的计算

习题：1、2、5、7

第二章

测温原理及温标：温度、ITS-90 简介

热电偶技术：热电偶、热电势、热电势的组成、温差电势、接触电势、热电偶三条基本定律的内容及应用、补偿导线法、热电极材料的要求

热电阻测温技术：热电阻、电阻温度计、热电阻材料的要求、半导体温度计、铂电阻（Rt、R0的含义）、铜电阻（式2-19Rt = R0(1+αt)，α0的含义）

温度计的选择安装标定：温度计的安装及方法、温度计标定的方法

习提：

4、7

第三章

压力的基本概念：全压力、总压力、动压力、静压力、压力的分类、流体静压测量的原理、流体总压测量的原理、压力探针的误差分析（有哪些）

稳态压力指示仪表（原理特性）：液柱式压力计、弹性式压力计（弹簧管压力计、膜片式压

力计、膜盒式压力计、波纹管压力计）

动态压力测量：应变式压力传感器的原理、压电式压力传感器的原理、电感式压力传感器的原理、电容式压力传感器的原理、压磁式压力传感器的原理、霍尔效应压力传感器的原理。

真空测量：真空的概念

习题：1、2、3、4

第四章

流速的概念

速度探针有哪些型式，说明其原理或使用范围

激光有哪些特点？简述激光多普勒测速仪的工作原理

节流压差式流量计、速度式流量计（涡街流量计）

习提：1、2、4

第五章

电阻式低温液面计的工作原理及分类

简述连续式液面计传感器的使用方法

超导式低温液面计的工作原理

电容式低温液面计的工作原理

电感式低温液面计的工作原理

差压式水位计的工作原理

习题：1、2、3、4