2019年集美大学813工程热力学与传热学考研初试大纲
2019年集美大学813工程热力学与传热学考研初试大纲
考试科目代码：[813]
考试科目名称：工程热力学与传热学
一、考核目标
(一)考查考生对热力学基本概念、热力过程及与船舶有关的常用热工设备的组成、工作过程及相关热力计算的掌握程度，以及相关的工程实际问题的计算能力;
(二)考查考生对热量传递的三种基本方式导热、对流换热和辐射换热掌握程度，以及相关的工程实际问题的计算能力。
二、试卷结构
(一)考试时间：180分钟，满分：150分。
(二)题型结构
1、选择题：20小题，每小题2分，共40分;
2、简答题：6小题，每小题5分，共30分;
3、计算题：5-6小题，分值6-15分不等，共65分;
4、分析、论述题：15分。
三、答题方式
答题方式为闭卷、笔试(请考生注意自带科学计算器)。
四、考试内容
1、热力学基本概念和热力学第一定律
考试内容：掌握热力系统、工质、热源和冷源;热力状态、状态参数及状态参数坐标图;准平衡过程和可逆过程;膨胀功、热量和熵;示功图和示热图;循环、正向循环和逆向循环;内能、焓
工程热力学与传热学实验指导书 热工实验 2013年3月
实验一 非稳态（准稳态）法测材料的导热性能 实验 一、实验目的 1. 快速测量绝热材料（不良导体）的导热系数和比热。掌握其测试原理和方法。 2. 掌握使用热电偶测量温差的方法。 二、实验原理 图1 第二类边界条件无限大平板导热的物理模型 本实验是根据第二类边界条件，无限大平板的导热问题来设计的。设平板厚度为2δ，初始温度为t 0，平板两面受恒定的热流密度q c 均匀加热（见图1）。求任何瞬间沿平板厚度方向的温度分布t (x ，τ)。导热微分方程式、初始条件和第二类边界条件如下： 0) ,0( 0),( )0,( ) ,( ),( 0 22=??=+??=??=??x t q x t t x t x x t a x t c τλτδτττ 方程的解为：
???+--=-δδδτλτ63),( 220x a q t x t c ?? ?-??? ??-∑∞ =+102 2 1)( exp cos 2)1(n n n n n F x μδμμδ (1-1) 式中：τ — 时间；λ — 平板的导热系数； a — 平板的导温系数；n μ— πn ，n = 1，2，3，………； F 0 — 2δτa 傅里叶准则；0t — 初始温度； c q — 沿x 方向从端面向平面加热的恒定热流密度。 随着时间τ的延长，F 0数变大，式(1-1)中级数和项愈小，当F 0> 0.5时，级数和项变得很小，可以忽略，式(1-1)变成 ??? ? ??-+=-612),( 2220δδτλδτx a q t x t c (1-2) 由此可见，当F 0> 0.5后，平板各处温度和时间成线性关系，温度随时间变化的速率是常数，并且到处相同。这种状态称为准稳态。 在准稳态时，平板中心面x =0处的温度为： ?? ? ??-= -61),0( 20δτλδτa q t t 平板加热面x =δ处为： ??? ??+= -31),( 20δτλδτδa q t t c 此两面的温差为： λ δ ττδc q t t t ?= -=?21),0( ),( (1-3) 如已知c q 和δ，再测出t ?，就可以由式(1-3)求出导热系数： t q c ?= 2δ λ (1-4) 实际上，无限大平板是无法实现的，实验总是用有限尺寸的试件，一般可认为，试件的横向尺寸为厚度的6倍以上时，两侧散热对试件中心的温度影响可以忽略不计。试件两端面中心处的温度差就等于无限大平板时两端面的温度差。 根据热平衡原理，在准稳态时，有下列关系：
武汉工程大学硕士研究生入学考试 《传热学》考试大纲 一．参考教材： 1、《传热学》杨世铭、陶文铨，第4版，高等教育出版社，2006。 2、《传热学》赵镇南主编，高等教育出版社，2008。 （备注：以1为主，2为辅。） 二．考试方法、考试时间 闭卷考试，试卷满分150分。考试时间180分钟 三．试题形式 基本概念约占20% 理论理解分析约占30% 应用约占50% 试题一般由选择题、简答题、应用计算题组成。 四．考试内容及要求 考试要求：考试范围包括热传导、对流换热、辐射换热、传热过程与换热器等四大部分。传热学考试的目标在于考查考生对传热学的基本概念、基本理论的掌握和分析求解传热学基本问题的能力。 五. 考查要点： (一)、导热 1导热理论基础；温度场、温度梯度，导热热流方程（傅立叶定律）；导热系数，导热微分方程的分析与应用，单值性条件的内容与数学表达式； 2稳态导热分析与计算：一维稳态导热问题的分析与计算，有内热源的简单问题的分析、计算；接触热阻的概念。扩展表面（肋片）导热的理论分析与计算，肋效率。导热问题数值解基本概念。 3非稳态导热：与稳态导热的基本区别；集总参数分析法，热扩散率，傅立叶数，毕渥数，冷却率与正规状况阶段概念；非稳态导热数值解概念，显式格式，稳定性条件，隐式格式的概念。 (二)、对流换热 1对流换热理论基础：对流换热的基本含义及主要影响因素；牛顿冷却定律；流动边界层与温度边界层的概念与应用；类比关系及应用；相似原理，相似准则及
其物理意义。雷诺数，努谢尔特数，普朗特数，格拉晓夫数。 2单相对流换热 （1）受迫对流：①外部流动，沿平板的流动与换热；外掠单管与管束的流动与换热，临界雷诺数。②内部流动；入口段与充分发展段，临界雷诺数，截面平均速度与温度；影响管内流动换热的各种因素，不同流态下的换热计算。 （2）自然对流：大空间自然对流换热计算，边界层特点。混合对流换热的概念。 3相变换热 （1）凝结换热的基本概念，珠状凝结、膜状凝结。凝结换热的影响因素。 （2）沸腾换热的基本概念，饱和沸腾，大空间沸腾，过热度（沸腾温差），沸腾曲线。 (三)、辐射换热 1热辐射理论基础：热辐射基本概念。黑体辐射的普朗克定律，维恩位移定律，斯蒂芬－波尔兹曼定律（四次方定律），兰贝特定律，黑体的波段辐射力计算。黑度（发射率），基尔霍夫定律，漫－灰表面。太阳与环境辐射。 2辐射换热计算：角系数；网络方法；空间热阻与表面热阻，灰表面（立体）封闭空腔的辐射换热计算，遮热板。 (四)、传热过程与换热器 1传热过程，强化与削弱传热，总传热系数，改变传热系数的各种方式。 2换热器计算的基本方程，对数平均温差，设计与校核计算，污垢热阻。
第十章水蒸气 热力工程中使用的气体工质包括：气体和蒸汽两类。 蒸汽：是指刚刚脱离液态，或比较接近液态的气体工质，在被冷却或压缩时很容易回到液态。 特点：蒸汽分子之间的作用力和分子本身的体积不能忽略，不能作为理想气体处理。 工业上常用的蒸汽：水蒸气、制冷剂蒸汽等。 水蒸气的特点： ①具有良好的热力性质；如比热容大、传热性好。 ②价格低廉，对环境无污染。 ③适用范围广。 制冷剂蒸汽主要有低沸点的氨和氟利昂，它们的性质与水蒸气类似。 本章以水蒸气为例，分析蒸汽的产生过程和性质，研究对其进行热工计算的方法，同时了解其它物质蒸汽的共性。 第一节基本概念 一、汽化 物质的液态与气态在一定条件是可以相互转换的。 汽化：物质由液态变为气态的过程称为汽化。 汽化有两种方式：蒸发与沸腾。 蒸发：在液体的自由表面上进行气化过程称为蒸发。如杯中的水敞口放置一段时间后减少了；湿衣服晾干了等。 蒸发过程：液面附近动能较大的分子克服液体的表面张力，离开页面，并上升到空气中。由于能量较大的分子的离开，会使液体内分子的平均动能减少，表现为液体温度降低，只有不断加热，才能维持液体的温度不变。温度越高，蒸发越剧烈。
二、饱和温度、饱和压力 在蒸发过程中，液面上方空间里的蒸汽分子总有可能碰液面而返回液体中，即凝结过程与蒸发过程是同时存在的。 一般的蒸发都是在自由空间中进行的，液面上除蒸汽分子外还有大量空气等其他气体，因而蒸汽分子的浓度很小，分压较低，其凝结速度小于蒸发速度，总的来看表现为蒸发过程。 若蒸发发生在封闭的容器中，随着蒸发的进行，液面上方的蒸汽分子越来越多，碰撞液面的机会也越来越多，使凝结速度加快。当蒸发和凝结的速度相等时，气液两相将达到平衡，这时空间的蒸汽分子浓度不再改变，这种处于两相平的状态称为饱和状态。 饱和温度（t s）：饱和状态时所对应的温度称为饱和温度。 饱和压力(p s)：饱和状态时液体表面上方蒸汽产生的压力称为饱和压力。 对应于某一饱和温度，必有一个饱和压力与之对应，饱和温度越高，对应的饱和压力就越大。 饱和蒸汽：处于饱和状态的蒸汽称为饱和蒸汽； 饱和液体：饱和状态下的液体称为饱和液体。 湿饱和蒸汽（湿蒸汽）：饱和蒸汽与饱和液体的混合物。 干饱和蒸汽（干蒸汽）：不含饱和液体的饱和蒸汽。 未饱和液体：温度低于其压力所对应的饱和温度的液体称为未饱和液体。 三、沸腾 沸腾：在一定温度下，液体的内部和表面同时发生剧烈气化的现象称为沸腾。 沸腾过程：在一定压力下对液体加热，温度达到该液体压力所对应的饱和温度时，液体内部就会产生大量气泡，这些气泡不断产生、扩大、上升至液面破裂，随之大量蒸汽逸出液面，进入液面上方的空间，这就是沸腾。 只要加热不停止，沸腾就会持续进行。工业上所用的蒸汽都是以沸腾的方式来获得的。 沸腾只能发生在相应压力所对应的饱和温度下。这一温度称为沸点。 同一种液体在不同的压力下，有不同的沸点。
西安交通大学813传热学 考研大纲 【2019年考研】 英文名称：Heat Transfer 使用教材及参考书： 教材 [1] 杨世铭陶文铨.传热学（第4版）.北京：高等教育出版社，2006 一、课程内容 内容： 传热学主要内容包括：导热、对流和热辐射三种热量传递方式的物理概念、特点和基本规律，综合应用这些基础知识正确分析工程实际传热问题的方法，计算各类热量传递过程的基本方法，典型的工程传热问题计算方法，间壁式换热器进行原理性的热力设计方法；强化或削弱热量传递过程的方法，切实可行的强化或削弱传热的措施。 要求： 1. 绪论 了解传热学与工程热力学在研究内容和方法上的区别，认清传热学的研究对象及其在工程和科学技术中的应用。本课程是一门研究热量传递基本规律及其应用的技术基础课，学习目的在于掌握一般工程技术中热量传递的基本规律和处理传热问题的基本方法；能够应用这些知识来解决遇到的实际问题；并为学习有关的工程技术课程提供必要的理论基础。能量守恒定律是分析传热问题的一个基本定律。传热的强化与削弱与节约能源密切相关，“节能优先”应作为主要线索贯穿于本门课程的始终。
掌握热量传递的基本方式：导热、对流和热辐射的概念和所传递热量的计算公式。认识到工程实际问题的热量传递过程往往不是单一的方式而是多种形式的组合，以加深传热过程的概念及传热方程式，为后面依次讨论导热、对流传热和辐射传热提供整体概念。初步理解热阻在分析传热问题中的重要地位。 2. 导热基本定律和导热微分方程 重点掌握傅里叶定律和导热微分方程。着重理解推导各向同性材料、具有内热源的导热微分方程的理论依据和思路，以及导热微分方程中各项的物理意义。了解影响导热系数的主要因素及常用工程材料与介质的导热系数的数量级，了解保温材料的工作原理及其在节能技术中的应用。理解定解条件（包括初始条件和边界条件），重点掌握常见的三类边界条件。 3. 导热问题的分析解 能应用傅里叶定律或导热微分方程对常物性、无内热源的一维稳态导热问题（平壁、圆筒壁、球壁和等截面直肋片）进行分析求解，得出温度场及导热量的计算公式。并能对具有内热源的单层平壁导热问题进行求解。了解变导热系数的处理方法。了解肋片在工程中的应用场合，能应用肋效率的曲线来计算直肋和环肋问题。加深理解热阻概念及其在分析导热问题时的重要性。了解接触热阻及用形状因子的方法求解多维稳态导热问题的方法。 理解非稳态导热过程的特点及热扩散率。掌握集总参数法的分析求解方法，理解其限制条件。能列出一维非稳态导热问题的微分方程及定解条件，能应用诺谟图及近似计算公式进行工程计算，了解简单形状物体的二维、三维问题的乘积解法。掌握半无限大物体的非稳态导热。 4. 导热问题的数值解 掌握导热问题数值求解的基本步骤、思路。重点是能用热平衡法导出二维稳态导热问题内部节点及常见边界条件下边界节点的离散方程。了解用迭代法求解离散方程的方法，通过
工程流体力学考试大纲 1、课程基本要求 本课程具有广泛的工程应用背景，学习中应注意理论联系实际。通过本课程的学习，应理解和掌握课程的基本理论，能运用流体力学基本原理和方程对工程实际中的流动问题进行分析和计算。在学习中要处理好一般内容与重点内容的关系。主要掌握内容如下： （1）正确理解流体的一些基本概念及其物理意义； （2）掌握流体静力学的基本理论及其应用； （3）掌握流体运动学的基本概念和动力学的基本方程，并能熟练运用连续方程、能量方程、动量方程解决工程实际问题； （4）熟练掌握流场的速度势函数和流函数，并能运用其描述流场，了解平面势流的叠加； （5）掌握边界层的基本概念和曲面边界层分离原因，熟悉粘性流体绕过物体的流动； （6）掌握黏性流体总流伯努利方程的意义及适用条件，以及沿程损失和局部损失的计算和实验测量方法，并熟练运用伯努利方程和损失计算方法解决工程实际问题； （7）掌握气体一维流动的基本概念及基本方程及其在工程实际中的应用。 2、课程基本内容 第一章绪论 学习重点：连续介质概念、液体的主要物理性质。 学习难点：运用牛顿内摩擦定律进行粘性切应力的计算。 第二章流体静力学 学习重点：静压强特性、静力学基本方程、平面和曲面上的静水总压力。 学习难点：压强的表示方法、压力体。 第三章流体动力学基础 学习重点：流体运动基本概念和分类、连续性方程、伯努利方程、动量方程及其工程应用。 学习难点：动量方程的应用。 第四章不可压缩流体的有旋流动和二维无旋流动 学习重点：有旋和无旋流动，流函数、势函数，基本有势流动及其叠加。 学习难点：流体微团运动分解，螺旋流、偶极流、绕圆柱无环量流动的求解。 第六章黏性流体的一维定常流动 学习重点：黏性流体总流伯努利方程，层流、紊流状态与雷诺数之间的关系，沿程损失、局部损失的计算和实验，管道水力计算。 学习难点：黏性流体总流伯努利方程的工程应用，复杂管路的水力计算。
《工程热力学与传热学》教学大纲 英文名称：Engineering Thermodynamics ＆Heat Transfer 课程编号：040403学分：3.5 参考学时：56实验学时：4 上机学时：0 适用专业：安全工程 大纲执笔人：宋文霞、林日亿系(教研室)主任：徐明海 一、课程目标 工程热力学是热力学的工程分支，是在阐述热力学普遍原理的基础上，研究这些原理的技术应用的学科，着重研究热能与其他形式的能量（主要是机械能）之间的转换规律及其工程应用。 传热学则是研究热量传递规律的工程技术学科，在阐述能量守恒原理的基础上，研究热量传递的学科，着重研究热量传递的基本规律及其在工程上的应用。 工程热力学与传热学是安全工程专业的一门必修的技术基础课。 通过本课程的学习，学生应了解热力学的宏观研究方法，掌握热能与机械能之间的转换规律和能量有效利用的理论，能够正确运用热力学基本原理和定律分析计算各种热力过程和热力循环，使学生具备分析解决实际工程热问题的基本能力，并为学生学习有关的专业课程提供必要的理论基础。同时，通过本课程的学习，使学生获得比较宽广和巩固的热量传递规律的基础知识，具备分析工程传热问题的基本能力，掌握工程传热问题计算的基本方法并具备相应的计算能力，学会传热学实验中有关温度与热量的测量方法并具备初步的实验技能。 二、基本要求 本课程的预修课程为《高等数学》、《普通物理》、《普通化学》、《流体力学》等。首先学习工程热力学部分，然后学习传热学部分。 通过工程热力学部分的学习，学生应达到如下基本要求： 1．了解热力学的宏观研究方法，正确理解基本概念。 2．掌握热力学第一定律、热力学第二定律、卡诺循环和卡诺定理。 3．能够正确运用热力学第一定律的能量方程式分析计算各种能量转换过程。 4．掌握常用工质如理想气体、水蒸汽等的基本热力性质，会查阅有关图表进行计算。 5．注意联系工程实际，培养分析解决问题的能力。 6．掌握傅立叶定律、导热微分方程式及简单问题的定解条件；能分析计算一维稳态平壁、圆筒壁导热问题以及伸展体的稳态导热计算；了解非稳态导热过程的特点，能用非稳态导热微分方程和定解条件求解半无限大物体内的温度分布，能用集总参数法分析非稳态导热问题。 7．掌握牛顿冷却公式和边界层的概念。了解影响对流换热的因素。能用合适的准则方程式计算管内的强制对流换热。 8．了解辐射换热的本质。掌握黑体、灰体、漫射体、黑度、吸收率、反射率及穿透率的概念。掌握热辐射的基本定律（重点是斯蒂芬－玻尔兹曼定律及基尔霍夫定律）。理解角系数的概念，能计算黑体和灰体间的辐射换热。 9．理解传热过程，换热器的用途及分类，能够用对数平均温度法对换热器进行计算。 10．通过实验使学生熟悉温度测量、热量测量的基本方法，培养学生的科学态度和分析实验结果、书写实验报告的能力。 三、教学内容与学时分配建议 （1）热力学（30学时） 1．绪论2学时 热能及其利用，热力学发展简史，能量转换装置工作过程简介，工程热力学的主要研究对象及研究方法。
《工程热力学与传热学》课程教学大纲 Thermodynamics and Heat Transfer 课程名称：工程热力学与传热学课程编号：130106009 课程性质：专业基础课（必修） 学时：32（含4学时实验学时）学分：2.0 适用对象：机械设计制造及其自动化专业、机械设计制造及其自动化专业（卓越计划试点专业）、机械设计制造及其自动化专业（核电装备工程）、机械设计制造及其自动化专业（机械电子）、材料控制与成型专业 先修课程：《高等数学》、《大学物理》等 课程负责人：肖佩林大纲执笔人：肖佩林审核人：罗金良 一、课程目标 该课程为专业基础课程可以支撑毕业要求1、2的达成。在阐述热力学普遍原理、热量传递机理的基础上，从工程观点来研究热能与其他形式能量间的转换规律、热量传递规律，研究热力学原理、传热学原理在技术上的各种具体应用。通过本课程的学习可以使同学们掌握遵循能量传递和转换技术的客观规律来合理组织和优化各种热力系统的工程方法；能有效地使用增强或削弱传热的措施来解决工程实际问题。 二、课程的主要教学内容和教学方法 第一篇工程热力学 第一章基本概念 1．基本内容： 热力系统；平衡状态及状态参数；状态方程与状态参数坐标图；准平衡过程与可逆过程；功量与热量。 2．教学基本要求： 了解：热功转换关系；热力循环及其性能指标。 掌握：热力系统及其分类；平衡状态及状态参数；状态参数的数学特征；准平衡过程和可逆过程的定义及区分；可逆过程功和热量的计算。 3．教学重点难点： 重点：热力系统及其分类；平衡状态及状态参数；可逆过程与准平衡过程的区别与联系。 难点：准平衡过程和可逆过程。
4．教学方法： 多媒体教学法、提问法、课堂讨论法。 5．与毕业要求的对应关系： 学生能正确理解热能转换中常用的一些术语，基本概念；掌握热力系及其分类，平衡状态和状态参数，状态参数的数学特征；了解实际热力循环的类型及其性能指标。 第二章热力学第一定律 1．基本内容： 热力系统的储存能；热力学第一定律的实质；闭口系统的热力学第一定律表达式；开口系统的稳定流动能量方程式；稳定流动能量方程式的应用。 2．教学基本要求： 了解：热力系统储存能的组成；热力学第一定律的实质； 掌握：热力学第一定律应用于闭口系统、稳定流动开口系的能量表达式；稳定流动能量方程式在实际热工设备中的应用。 3．教学重点难点： 重点：热力学能、焓的概念及其物理意义；推导热力学第一定律应用于闭口系统、稳定流动开口系的能量表达式；稳定流动能量方程式在实际热工设备中的应用 难点：稳定流动开口系能量表达式的推导及其在实际热工设备中的应用。 4．教学方法： 多媒体教学法、公式推导、案例教学法。 5．与毕业要求的对应关系： 通过学习相关理论知识，是学生掌握能量传递和转换时在数量上遵循的规律——热力学第一定律，学会用热力学第一定律判定第一类永动机不能实现；学会分析实际热工设备中能量转换关系。 第三章理想气体的性质与热力过程 1．基本内容： 理想气体状态方程式；理想气体的热容、热力学能、焓和熵；理想混合气体；理想气体的热力过程； 2．教学基本要求： 了解：理想气体与实际气体的区别；理想混合气体的成分表达； 掌握：克拉贝隆方程的不同形式并进行相关计算；理想气体热容、热力学能、焓和熵的概念及其计算；理想气体热力过程分析及计算。 3．教学重点难点： 重点：理想气体热容、热力学能、焓和熵的概念及其计算；理想气体热力过程分析及计算。
第二节湿空气的h-d图 为了计算的方便，工程中常采用根据湿空气状态参数间的关系绘制成的焓湿图。利用焓湿图可以很方便地确定湿空气的状态参数，分析计算湿空气的热力过程。 焓湿图（h-d图）：在一定大气压力（p b）下，以湿空气的焓和含湿量的计算公式为基础，以1kg干空气组成的湿空气为基准，分别以焓（h）为横坐标，以含湿量（d）为纵坐标绘制而成的湿空气状态坐标图。 一、h-d图的构成 如图12-3所示。 提示：与一般坐标图不同，h-d图属于斜角坐标。h-d图的纵坐标与横坐标的夹角不是900，而是1350。但由于坐标原点的水平线以下部分没用，因此将斜角坐标的横坐标d上的刻度投影到水平轴上。 h-d图的曲线： （1）定焓线（h线） 是一组与纵坐标成1350夹角的平行线（与水平线成450角）。（相当于一组横坐标） 通过含湿量d=0及温度t=0交点的定焓线，其焓值h=0。向上的定焓线其焓值为正值，向下的定焓线其焓值为负值。自上而下焓值逐渐增加。 （2）定含湿量线（d线） 是一组与纵坐标平行的直线。（相当于一组纵坐标） 从纵轴为d=0的定含湿量线开始，自左向右含湿量值逐渐增加。 （3）定温线（t线，又称干球温度线） 是一组略向右上方伸展的斜线。 其斜率为0.001（2501+1.86t）。温度不同时直线的斜率不同。 但是由于斜率变化非常小，常近似认为是一组平行线。 根据前面的规定，00C干空气的焓值为零，那么当h=0时，必然有t=0，d=0。 即00C的定温线必然通过焓和含湿量的零点。
（4）定相对湿度线（φ线） 是一组由左下向右上的上凸曲线。 ① 当φ值不变时，随温度升高，湿空气的含湿量将增大； ② 当d 值一定时，水蒸气分压力p v 一定，而随温度降低、水蒸气饱和压力p s 会降低，于是相对湿度将随温度降低而增大。 ③ φ=100%的定相对湿度线位于最下方，是饱和湿空气状态的轨迹，又称为饱和湿空气线（或称临界线）。 ④ φ=0%的定相对湿度线为干空气线，此时d=0，故与纵坐标重合。 ⑤ φ=0%与φ=100%之间是不饱和湿空气去，其中水蒸气处于过热状态。 （5）水蒸气分压力（pv ）与含湿量（d ）的关系线 由式（12-5）可得水蒸气分压力（p v ）与含湿量（d ）的关系线为p v =f(d)。 当p b 一定时，p v 与d 有一一对应关系。由于p b >>p v ，使得p v =f(d)近似于直线关系。 注意：有的h-d 图根据该关系将分压力p v 标在图的上方坐标上（如附图5）；也有的将该关系线绘制在图下方，而p v 值标在右边的坐标上。（如本图） （6）定时球温度线 由湿球温度形成过程可见，湿纱布上水分蒸发所需要的气化潜热来自湿空气 t t t t -0 123d 4 d 干空气 kg dg /v C t 0 湿图 焓图--312
第十六章 辐射换热 辐射热是热传导的另一种方式，其机理与导热、对流换热完安全不同。 本章主要介绍热辐射的基本概念和基本定律，并在此基础上进一步分析辐射换热的增强与削减。 第一节 热辐射的基本概念 一、热辐射 辐射：物体因某种原因而通过电磁波向外发射能量的现象称为辐射。被发射的能量称为辐射能。 根据电磁波原理，辐射能的发射是原子内部经过复杂运动的结果。发射辐射能是各种物质的固有特性。任何时候、任何物质都在发射辐射能，也在吸收辐射能。 热辐射：物体由于自身温度或热运动而对外发射辐射能的现现象称为热辐射。 物体只要有一定的温度，就不可避免地向外发射热辐射，温度越高，物体热辐射能力越强，发射的热辐射能量越多。 辐射能是由电磁波传递的。按波长的范围，电磁波可分为不同的射线，如图6-1所示。 在常见的温度范围内，热辐射的波长在0.4~1000μm 之间，这一波长范围内的电磁波称为热射线。其中包括可见光线（0.4~0.75μm ）、近红外线（0.75~25μm ）和远红外线（25~1000μm ）。 8-106-4-2-10 1034106）（m μ可见光电磁波与热射线 图1-16
热射线中，可见光线的波长范围很窄，又位于短波区，在一般工程范围内热效应较小； 近红外线的能量占热射线能量的大部分； 远红外线在近十年中才被利用于某些材料的烘干加热流程中，耗能小、效果好。微波炉就是利用远红外线来加热物体的。 远红外线可以穿过塑料、玻璃及陶瓷制品，但却会被像水那样具有极性的物体吸收。因为被加热的物体中一般都含有水，所以远红外线加热是一种比较理想的加热手段。 二、辐射换热及其特点 辐射换热：当物体之间存在温度差时，以热辐射形式实现热量交换的现象称为辐射换热。 辐射换热的特点： （1）参与辐射换热的物体无须接触； （2）辐射换热不必借助中间介质，可以在真空中以光速进行； （3）任何物体在不断发射热辐射的同时也在吸收热辐射。 辐射换热是物体之间相互辐射和吸收的总效果。高温物体向低温物体发射辐射，低温物体也向高温物体发射辐射，最终的效果是热量从高温物体传到低温物体。当量物体的温度相等时，它们之间也存在辐射换热，只是辐射和吸收的能量相等，相互之间的热交换为零。 三、物体的吸收率、反射率与穿透率 热射线中包含有可见光线，因此可见光的投射、反射和折射的规律也适用于热射线。 辐射能Q 投射到一物体表面时，一部分（Q A ）被物体吸收，一部分（Q R ）被反射，还有另一部分（Q D ）被透射。如图16-2所示。 物体吸收、反射和透射的能量与投射到物体表面的辐射能之比，分别称为该物体对外来辐射的吸收率A 、反射率R 和穿透率D 。即 Q Q A A =Q Q R R =Q Q D D =
热工复习资料 绪论 热工学分为两部分：工程热力学和传热学 二者区别：工程热力学主要研究能量（特别是热能）的性质及其与机械梦或其他形式能之间相互转换规律;传热学是研究热量传递规律的学科 第一章复习重点 1．边界(界面)：热力系与外界的分界面特性：固定、活动、真实、虚构2．几种热力系统(1)闭口热力系统—与外界无物质交换的热力系统。 (2)开口热力系统—与外界有物质交换的热力系统。 (3)绝热热力系统—与外界无热量交换的热力系统。 (4)孤立热力系统—与外界无任何联系的热力系统。 （5简单可压缩系统—与外界只有热量和机械功交换的可压缩系统 3．状态参数分类：（1）与质量无关不可相加的参数，称为强度参数如压力、温度、密度 （2）与质量成正比可以相加的参数，广延参数。如容积，内能、熵 4．热工学中常用状态参数有六个：压力、比容、温度、内能、焓、熵基本状态参数：压力 p（此处的压力是指绝对压力非表压力或真空度）、温度 T、比容 v 5．绝对压力、环境压力和相对压力之间的关系,可写出如下3个关系式,从中整理出所求量。
当P>Pb时为表压力：P=Pg+Pb；当P “工程热力学与传热学”课程实验教学大纲 一、实验教学的目的： 《工程热力学与传热学》课程是轮机工程专业的主要技术基础课之一，主要任务是使学生掌握热能有效利用、热能和机械能转换的基本规律，并能正确运用这些规律进行各种热力过程和循环以及热传递过程的分析计算。实验课是本课程的重要教学环节，其目的是通过实验教学增强学生对工程热力学和传热学的基本概念和基本定律的理解，并在有关的计算技能方面得到一定的训练，并为学习《船舶柴油机》和《船舶辅机》（制冷和空调）等后续课程奠定必要的基础。 二、实验教学的任务： 通过本课程的实验，使学生掌握有关压强、温度、热量等地测量方法，运用热工的基本知识对实验现象的观察、实验数据的处理、实验结果的分析，巩固并加深有关理论知识。 三、具体实验项目名称和学时分配、适用专业及实验性质（设计性、综合性、验证性） 三、单项实验的内容、要求： 四、实验内容：空气定压比热测定实验 1、蒸气压缩制冷实验 2、横置圆管自然对流换热实验 3、可视性饱和蒸汽压力和温度关系实验 4、活塞式压气机性能实验 5、换热器性能实验 实验要求： 1、通过空气定压比热测定实验熟悉温度、压力、热流量、质量流量的测量 方法，加深巩固比热及混合气体（湿空气）方面的基本知识。 2、通过测量制冷装置在正常运行、蒸发温度升高以及冷凝温度降低三种不 同工况下稳定运行时的压力和温度，从而计算出各工况的制冷系数值、 制冷剂的质量流量及制冷量，了解制冷循环这一逆循环与热力学第二定 律的关系，掌握制冷系统中制冷剂的压力与温度的变化情况和冷凝温度、蒸发温度的变化对制冷系数的影响。 3、通过测量空气与横管表面的温度，计算换热系数，并将有关数据整理为 无量纲的准则方程，掌握用实验求解换热系数的方法，了解影响对流换 热系数的因素以及应用相似理论整理实验数据的方法。 4、通过可视性饱和蒸汽压力和温度关系实验掌握部分热工仪器的正确使用 方法（温度计、压力表、调压器和气压计等）。通过观察饱和蒸汽压力和 第十七章传热过程 工业生产中经常需要在温度不同的两种流体之间实现热交换，而流体又不能混合在一起，因此热交换过程是在热交换器或换热器中来实现的。 换热器中，一般冷、热流体分别处在固体壁面的两侧，热量由热流体经固体壁面传递给冷流体的过程中，往往同时存在着导热、对流换热和辐射换热三种基本方式。 本章讨论这三种基本传热方式联合作用时的传热过程，分析传热量计算以及增强与削减传热的方法。 第一节传热过程及计算 一、基本概念 传热过程：指热量由热流体经固体壁面传递给另一侧冷流体的过程。 例如，柴油机汽缸中高温燃气向缸壁外侧冷却水的传热； 制冷设备中蒸发器的管外空气与管内制冷工质的传热； 各种换热器中热流体通过管壁向冷流体的传热都属于传热过程。 传热过程的特点： （1）传热过程至少包含了三个串联的环节，其中两个环节有流体参与换热； （2）传热过程至少包含了两种以上的换热方式： 固体本身的导热、流体与固体壁面的对流换热。 其中，对流换热有以下四种可能： ①强制对流—如油冷却器水侧； ②自然对流—如暖气散热器空气侧； ③相变对流换热—如蒸发器和冷凝器的制冷剂侧； ④对流与辐射的复合换热。 对于复合换热，一般认为稳定状态下各种换热过程互不干涉，总换热系数是各种基本换热过程单独作用的总和。即 α=α对流+α辐射 二、平壁传热过程计算 由图17-1可以看出通过平壁传热过程中的温度分布曲线。 冷、热流体被一无限大平壁隔开。平壁侧面积为F ，厚度为δ，导热系数为λ； 热流体测流体温度、避免温度和总换热系数分别为t f1、t W1和α1 ； 冷流体测流体温度、避免温度和总换热系数分别为t f2、t W2和α2 . 热流体传给壁面的总换热量为： Q 1=α1(t f1- t W1)F （17-1） 平壁导热量为： 壁面传给冷流体的总换热量为： Q 2=α2(t f2- t W2)F （17-3） 当系统达到稳定状态时，由热流体向壁面传递的热量等于经过平壁所传递的热量，也等于壁面传给冷流体的热量。即 Q 2=Q λ=Q 2=Q 将式（17-1）、（17-2）和（17-3）移项整理后可得传热热流量的计算公式 单位面积上的热流量（即热流密度）为 式中，K 为传热系数，单位为W/(m 2•0C)。 ) (21w f F t t Q -=δλλ） （2-17 通过平壁的传热 图1-17) (212 111 2 1f f t t t t KF Q F F F f f -== ++-αλ δα） （4-17W ) (21f f F Q t t K q -== ） （5-172/m W 2 1 111 αλ δα++= K ) /(02C m W ⋅ 工程热力学与传热学（第十六讲）10-2（二）、3、4 二、水蒸气的p-v 图和T-s 图 在不同压力下对水进行定压加热汽化过程，可在p-v 图和T-s 图上得到一系列定压加热线。它们全都经历上述五种状态和三个阶段。如图10-3所示。 图10-3中标有饱和水线、干饱和蒸汽线和临界点。 （1）饱和水线：是各个压力下饱和水状态点的连线，又称下界线，沿此线干度x=0； （2）干饱和蒸汽线：是各个压力下饱和蒸汽状态点的连线，又称上界线，沿此线干度x=1； （3）临界点C ：是饱和水线和干饱和蒸汽线的交点。图中，饱和水线和干饱和蒸汽线把水和水蒸气分为三个区：（1）未饱和水区：位于饱和水线左侧的一个较狭窄的范围内；（2）湿蒸汽区：位于饱和水线和干饱和蒸汽线之间；（3）过热蒸汽区：位于干饱和蒸汽线 的右侧。 由p-v 图看出，随着压力升高，由于饱和水比容随压力的升高而略有增加，故饱和水线向右上方倾斜，而干饱和蒸汽比容则随压力的升高而明显减小，故干饱和蒸汽线向左上方倾斜。即饱和水线比干饱和蒸汽线陡。 由T-s 图看出，随着压力升高，饱和温度升高，比液体热增加，而比汽化潜热随压力的升高而减小。 饱和水的比熵随压力的升高而增加，故饱和水线也向右上方倾斜。而干饱和蒸汽线的比熵随压力的升高而减小，，故干饱和蒸汽线也向左上方倾斜。 这样随着压力的升高， 同压或同温下的饱和水和饱和蒸汽的状态点越来越接 p 2p 1 p p T a b 图 和水蒸气的图s T v p ---310 近，当压力达到22.115Mpa时，它们重合为一点，即临界点C。 在临界点上汽液两相差异完全消失，汽化过程不再存在，汽液相变将在瞬间完成，比汽化潜热为零。 临界参数：临界点的状态参数称为临界参数。 每种物质有不同的临界点和临界参数。 水的临界参数为：p c=22.115MPa t c=374.120C v c=0.003147m3/kg 临界温度是最高的饱和温度，高于临界温度时，液态水是不可能存在的，只能是过热的水蒸气。 当t> t c时，无论压力多大，都不能用单纯压缩的方法使蒸汽液化。 临界压力是最高的饱和压力，高于临界压力时，没有等压汽化阶 工程热力学及传热学 Engineering Thermodynamic & Heat Transfer 课程代码：901120605 学时数：32（理论：26；实验：6）学分数：2 一、教学目的 通过本课程的学习，使学生掌握能量转换和热量传递的基本知识，能够利用基本理论进行相应的热工分析和计算。 二、课程内容、教学目标及学时分配 第一章绪论（1 学时） 通过本部分的学习，明确该课程是一门研究能量转换规律的学科，其主要目的是从工程观点出发，探求能量有效利用的基本途径和方法，强调该课程是以宏观的研究方法为主，微观的方法仅用来解释或用来帮助理解一些宏观现象。结合本课程理论性强、概念多、比较抽象；了解能源的重要性以及工程热力学的发展史，明确工程热力学的研究目的。 1.热能及其利用。 2.工程热力学的发展史。 3.工程热力学的主要内容及研究方法。 第二章基本概念和定义（3 学时） 本章以热力系统内工质的热力状态为中心，讨论热力系统、状态参数、平衡状态、状态方程及工质状态的变化过程。要求正确理解工程热力学的基本术语、概念和分析方法。其重点是温度（开氏）、平衡状态、准静态平衡过程、可逆过程；对热力系，弄清开口系统和闭口系统；孤立系统和非孤立系统。状态参数要强调和路径无关，同时注意单位换算。 1.热能和机械能相互转换的过程。 2.热力系统。 3.平衡状态与状态参数。 4.状态方程及状态参数坐标图。 5.准平衡过程与可逆过程。 6.功量与热量。 第三章热力学第一定律（3 学时） 本章重点是热力学第一定律及其应用，强调这个定律的普遍实用性（无论开口系、闭口系；无论任何工质、任何过程），掌握稳定流动能量方程的来源和应用。明确热力学第一定律是研究热力学的主要基础之一，并对其实质应有明确的概念。 难点：功和热量的概念；焓的概念。 722 工程热力学与传热学概念整理 工程热力学 第一章、基本概念 1.热力系：根据研究问题的需要，人为地选取一定范围内的物质作为研究对象，称为热力系（统），建成系统。 热力系以外的物质称为外界；热力系与外界的交界面称为边界。 2.闭口系：热力系与外界无物质交换的系统。 开口系：热力系与外界有物质交换的系统。 绝热系：热力系与外界无热量交换的系统。 孤立系：热力系与外界无任何物质和能量交换的系统 3.工质：用来实现能量像话转换的媒介称为工质。 4.状态：热力系在某一瞬间所呈现的物理状况成为系统的状态，状态可以分为平衡态和非平衡态两种。 5.平衡状态：在没有外界作用的情况下，系统的宏观性质不随时间变化的状态。 实现平衡态的充要条件：系统内部与外界之间的各种不平衡势差（力差、温差、化学势差）的消失。 6.强度参数：与系统所含工质的数量无关的状态参数。 广延参数：与系统所含工质的数量有关的状态参数。 比参数：单位质量的广延参数具有的强度参数的性质。 基本状态参数：可以用仪器直接测量的参数。 7.压力：单位面积上所承受的垂直作用力。对于气体，实际上是气体分子运动撞击壁面，在单位面积上所呈现的平均作用力。 8.温度T：温度T是确定一个系统是否与其它系统处于热平衡的参数。换言之，温度是热 力平衡的唯一判据。 9.热力学温标：是建立在热力学第二定律的基础上而不完全依赖测温物质性质的温标。它采用开尔文作为度量温度的单位，规定水的汽、液、固三相平衡共存的状态点（三相点）为基准点，并规定此点的温度为273.16K。 10状态参数坐标图：对于只有两个独立参数的坐标系，可以任选两个参数组成二维平面坐标图来描述被确定的平衡状态，这种坐标图称为状态参数坐标图。 11.热力过程：热力系从一个状态参数向另一个状态参数变化时所经历的全部状态的总和。 12.热力循环：工质由某一初态出发，经历一系列状态变化后，又回到原来初始的封闭热力循环过程称为热力循环，简称循环。 13.准平衡过程：由一系列连续的平衡状态组成的过程称为准平衡过程，也成准静态过程。实现条件：推动过程进行的势差无限小。这样保证系统在任意时刻皆无限接近平衡状态。 14.可逆过程：如果一个系统完成一个热力过程后，再沿原路径逆向进行时，能使系统和外界都返回原来状态，而不留下任何变化的过程。 实现条件：过程为准静态过程且无任何耗散效应。 15.状态量：描述工质状态的参数。 《工程热力学与传热学》试题参考类型 一．填空与选择题（每题2分，共 68 分） 1.在的条件下（重力场除外），如果系统的宏观性质不随 变化，则该系统处于平衡状态。 2. 在工程热力学中，热力学能是指不涉及化学能和原子能的 与之和，即所谓的热能。 3. 理想气体在p-v图上的4个过程如图所示，放热并升温的过程是。 4. 理想气体在T-s图上的4个过程如图所示，压力升高且体积膨胀的过程是。 5. 开口系统稳定流动的能量方程可写成， 对节流孔板可简化为。 6. 状态公理指出，对于简单可压缩系统，只需便可确定 它的平衡状态。 7. 理想气体的c p -c v = ，与温度 （有关或无关）。 8. 某理想气体由状态1（p 1,T 1）变化到状态2（p 2,T 2），其比熵的变化∆s = 。 9. 绝热刚性容器被一隔板分成A 、B 两部分，A 中装有空气（理想气体），B 为真空。将隔板抽出后，空气的温度、焓和熵的变化为： A. ∆T <0, ∆h =0, ∆s >0； B. ∆T =0, ∆h =0, ∆s =0； C. ∆T ＝0, ∆h =0, ∆s >0 10. 干饱和蒸汽状态的工质，经过绝热增压，工质的状态为 。 A.湿饱和蒸汽； B. 干饱和蒸汽； C. 过热蒸汽； D.条件不足，不能确定 11.工作在10℃和27℃两个恒温热源间可逆制冷装置的制冷系数为 。 12. 对于未饱和湿空气， > 。 （A ）湿球温度； (B) 露点温度 13. 对于由可逆过程1-b-2与不可逆过程2-a -1组成的不可逆循环1b 2a 1， （1）根据克劳修斯不等式 0Q T δ<⎰ ，或写成 12210b a Q Q T T δδ+<⎰⎰(a) （2） 2112b Q S S T δ=-⎰ (b) （3）将（b ）式代入（a ）式，得 ()2121+0a Q S S T δ-<⎰ ,即2121 a Q S S T δ-<-⎰ (4) 可得2112a Q S S T δ-< ⎰ 上述分析过程中，第 步不正确，不正确的原因是 。 14.郎肯循环是在实际蒸汽动力循环的基础上经简化处理得到的最简单、最基本的理想蒸汽动力循环。郎肯循环系统由 、 、 和 四种主要 一、选择题(82分) 1、 定量气体吸收热量50kJ,同时热力学能增加了80kJ,则该过程是（）。A、 压缩过程 B、 膨胀过程 C、 熵减过程 D、 降压过程 正确答案： A 学生答案： A 2、 以下系统中,和外界即没有质量交换,又没有能量交换的系统是（）。A、 闭口系统 B、 开口系统 C、 绝热系统 D、 孤立系统 D 学生答案： 3、 下列各热力过程,按多变指数大小排序,正确的是（） A、 定熵过程>定温过程>定压过程>定容过程 B、 定容过程>定熵过程>定温过程>定压过程 C、 定压过程>定容过程>定熵过程>定温过程 D、 定温过程>定压过程>定容过程>定熵过程 正确答案： B 学生答案： 4、 等量空气从相同的初态出发,分别经历可逆绝热过程A和不可逆绝热过程B到达相同的终态,则两过程中热力学能的变化（）。 A、 可逆过程>不可逆过程 B、 二者相等 C、 可逆过程<不可逆过程 D、 无法确定 B 学生答案： 5、 对于理想气体的定容过程,以下说法正确的是（）。 A、 定容过程中工质与外界没有功量交换 B、 定容过程中技术功等于工质的体积变化功 C、 工质定容吸热时,温度升高,压力增加 D、 定容过程中工质所吸收的热量全部用于增加工质的焓值 正确答案： C 学生答案： 6、 某液体的温度为T,若其压力大于温度T对应的饱和压力,则该液体一定处于（）状态。 A、 未饱和液体 B、 饱和液体 C、 湿蒸汽 D、 过热蒸汽 A 学生答案： 7、 在高温恒温热源和低温恒温热源之间有卡诺热机,任意可逆热机以及任意不可逆热机, 以下说法正确的是（）。 A、 卡诺热机是一种不需要消耗能量就能对外做功的机器 B、 热机的热效率:卡诺热机>可逆热机>不可逆热机 C、 热机的热效率:卡诺热机=可逆热机 D、 热机的热效率:可逆热机>不可逆热机 正确答案： C 学生答案： 8、 关于热力学第二定律的表述,以下说法错误的是（）。 A、 功可以自发地无条件的转变为热 B、 热量可以自发地由高温物体传递至低温物体 C、 第二类永动机是不可能制造出来的 D、工程热力学与传热学课程教学大纲
工程热力学与传热学(第二十四讲)17-1、2
工程热力学与传热学（第十六讲）10-2（二）、3、4
《工程热力学及传热学》课程教学大纲(本科)
工程热力学与传热学概念整理
工程热力学与传热学-试题类型
工程热力学与传热学
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