清华大学热工基础工程热力学加传热学1绪论
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第一章1-1 试将1物理大气压表示为下列液体的液柱高(mm),(1) 水,(2) 酒精,(3) 液态钠。
它们的密度分别为1000kg/m3,789kg/m3和860kg/m3。
1-4 人们假定大气环境的空气压力和密度之间的关系是p=cρ1.4,c为常数。
在海平面上空气的压力和密度分别为1.013×105Pa和1.177kg/m3,如果在某山顶上测得大气压为5×104Pa。
试求山的高度为多少。
重力加速度为常量,即g=9.81m/s2。
1-7如图1-15 所示的一圆筒容器,表A的读数为360kPa,表B读数为170kPa,表示室Ⅰ压力高于室Ⅱ的压力。
大气压力为760mmHg。
试求(1) 真空室以及Ⅰ室和Ⅱ室的绝对压力;(2) 表C的读数;(3) 圆筒顶面所受的作用力。
图1-151-8 若某温标的冰点为20°,沸点为75°,试导出这种温标与摄氏度温标的关系(一般为线性关系)。
1-10 若用摄氏温度计和华氏温度计测量同一个物体的温度。
有人认为这两种温度计的读数不可能出现数值相同的情况,对吗?若可能,读数相同的温度应是多少?1-14一系统发生状态变化,压力随容积的变化关系为pV1.3=常数。
若系统初态压力为600kPa,容积为0.3m3,试问系统容积膨胀至0.5m3时,对外作了多少膨胀功。
1-15气球直径为0.3m,球内充满压力为150kPa的空气。
由于加热,气球直径可逆地增大到0.4m,并且空气压力正比于气球直径而变化。
试求该过程空气对外作功量。
1-16 1kg气体经历如图1-16所示的循环,A到B为直线变化过程,B到C为定容过程,C到A为定压过程。
试求循环的净功量。
如果循环为A-C-B-A则净功量有何变化?图1-161。
x2160541热工基础课程教学大纲课程名称:热工基础英文名称:Fundamental of Thermodynamics and Heat Transfer课程编码:x2160541学时数:40其中实践学时数:0 课外学时数:0学分数:2.5适用专业:机械设计制造及其自动化、机械工程一、课程简介《热工基础》是一门专业基础课程。
本课程包括工程热力学和传热学两部分内容。
工程热力学部分主要介绍工程热力学的基本概念和基本定律、常用工质的热物理性质、基本热力过程与典型热力循环;传热学部分主要介绍导热、对流换热、辐射换热的基本规律、求解方法以及控制热量传递过程的技术措施,换热器的热计算方法。
通过《热工基础》课程的学习,使学生理解工程热力学和传热学的基本概念、基本原理和基本定律;使学生了解工程热力学、传热学常用的分析方法,培养学生对简单热学问题的分析和求解能力;掌握能量转换规律和有效利用能量的基本知识,培养学生综合运用所学知识去分析和解决实际问题的能力。
二、课程目标与毕业要求关系表三、课程教学内容、基本要求、重点和难点(零)绪论1. 能量与能源:了解能量能源的概念、分类,与国民经济和人民生活关系;2. 热工基础的研究内容:掌握热工基础的研究内容与方法。
(一)基本概念1. 热力系统:理解工质、热力系的定义,掌握热力系的分类;(重点)2.平衡状态与状态参数:理解热力状态和状态参数的定义,掌握平衡状态的物理意义及实现条件;3. 状态方程与状态参数坐标图:了解状态方程式及参数坐标图的物理意义及作用;4.准平衡过程与可逆过程:理解热力过程、准平衡过程和可逆过程的物理意义与联系;(难点)5. 功量与热量:掌握功量与热量的概念和计算。
(二)热力学第一定律1. 热力系统的储存能:掌握能量、热力系统储存能、热力学能的概念;2. 热力学第一定律的实质:理解热力学第一定律的实质;3. 闭口系统的热力学第一定律表达式:掌握封闭热力系的能量方程并熟练应用;(重点)4.开口系统的稳定流动能量方程式:掌握开口热力系稳定流动能量方程并熟练应用,掌握体积变化功、轴功、流动功和技术功的概念,理解焓的定义式及物理意义;(难点)5.稳定流动能量方程式的应用:了解常用热工设备主要交换的能量及稳定流动能量方程的简化式。
本章提要及安排本章提要:本章阐明热力学系统(热力系)的定义及其描述,着重介绍热力系的平衡状态的概念,描述平衡状态的基本状态参数比体积、压力和温度,及体现三者相互关系的状态方程式。
定义了热力系的准平衡过程并对热力循环作了初步的介绍.本章要求:1.了解热力系的定义,平衡状态的概念和应满足的平衡条件。
2.掌握基本状参数p、v、T 的定义、计量及不同单位间的换算。
3.了解准平衡过程的定义及提出准平衡过程的意义和作用。
4.对不同的热力循环及其作用建立起初步的概念。
学习建议:本章学习时间建议共4学时:1.热力系及其描述 1学时2.基本状态参数 1学时3.状态方程式,状态参数坐标图 1学时4.热力过程及热力循环1学时1.1 热力系及其描述本节知识点:热力系平衡状态状态参数的特性本节疑问解答:思考题1.1.1思考题1.1.2思考题1.1.3思考题1.1.4思考题1.1.5本节基本概念:热力系外界界面开口系控制容积简单热力系绝热系孤立系可压缩系统简单可压缩系统热源尺度量强度量热力状态参数力学状态参数1.1.1 热力系在对一个现象或—个过程进行分析时为了确定研究的对象,规划出研究的范围,常从若干物体中取出需要研究的部分.这种被取出的部分叫做热力学系统,简称热力系。
热力系以外的物质世界统称为外界(或环境)。
热力系与外界的分界面叫做界面(或边界)。
所谓热力系,即是由界面包围着的作为研究对象的物体的总和。
热力系与外界之间的界面可以是真实的,也可以是假拟的,可以是固定的,也可以是运动的。
在一般情况下,热力系与外界处于相互作用中,彼此可交换能量(如热量及各种形式的功)及物质。
按热力系与外界进行物质交换的情况可将热力系分类为:闭口系(或闭系)——热力系与外界无物质交换,或者说没有物质穿过边界。
此时.热力系内部的质量将保持不变,称为控制质量(C.M.),故闭口系即是我们所研究的某“控制质量”。
开口系(或开系)——热力系与外界之间有物质交换,或者说有物质穿过边界。
《热工基础》课程教学大纲英文名称:Basis of Heat Energy Engineering一、课程说明1.课程性质《热工基础》是机械类专业的主干技术基础课程,是机械设计制造及其自动化专业、农业机械化及其自动化专业的必修专业基础课。
2.课程的目的和任务:学习本课程可使学生认识到在能源危机日趋严重的情况下节能工作的重要性,了解并掌握有关能量转换和热量传递规律方面的知识,探索提高各种热工设备热效率的技术措施,使学生能在各自以后的工作岗位上有效地开展节能技术改造工作,这是培养复合型工程技术人才科学素质的一个不可缺少的环节。
3.适应专业:本大纲适用于机械设计制造及其自动化专业、农业机械化及其自动化专业。
4.学时与学分:总学时为40学时,2学分。
5.先修课程:学习本课程,首先应学好基础课程,如《大学物理》、《流体力学》、《高等数学》等课程,这样才能很好地理解和掌握本课程的内容。
另外,学好本课程,也可为学习后续的《汽车拖拉机》、《食品工程原理》、《农产品加工机械与设备》、《农产品干燥技术》等专业课程打好基础。
6.推荐教材或参考书目:(含教材名,主编,出版社,出版年份)傅秦生,何雅玲,赵小明编著《热工基础与应用》,机械工业出版社,2003主要参考书目:蒋汉文主编(同济大学),《热工学》,高等教育出版社(第二版),1999王补宣主编,《热工基础》,高等教育出版社,1998张壁光,乔启宇编,《热工学》,中国林业出版社,1997陶文铨,李永堂主编,《工程热力学》,武汉理工大学出版社,2001朱明善等,《工程热力学》,清华大学出版社,1998曾丹苓等,《工程热力学》,高等教育出版社,19877.主要教学方法与手段:本课程主要采取课堂讲授的方法,部分章节辅以多媒体教学,加强直观感受和对实际热工设备工作过程、工作原理的理解。
8.考核方式:(说明,成绩评定办法)实行结构分,采取平时考核与考试相结合的方式,平时考核包括上课考勤、作业、实验等,占30%,考试成绩占70%。
⼯程热⼒学与传热学(第⼀讲)1-1、2渤海⽯油职业学院⽯油⼯程系——晏炳利第⼀篇⼯程热⼒学第⼀章绪论本章主要介绍热能的利⽤、热⼒学的由来和典型能量转换装置的⼯作过程。
⽬的是使学⽣从宏观上上了解⼯程热⼒学的研究对象、基本任务、主要内容和研究⽅法等。
为在以后章节中能够联系实际的进⾏热⼒学分析。
第⼀节热能利⽤及热⼒学发展简述⼀、热能及其利⽤能源:是指为⽣产和⽣活提供各种能量和动⼒的物质资源。
⾃然界中已为⼈们可利⽤的能源有:⽔⼒能、风能、太阳能、地热能、燃料化学能、原⼦能等。
能源的开发和利⽤的程度是⼈类社会发展的⼀个重要标志。
能源的利⽤⽅式:①以机械能的形式直接利⽤(如⽔⼒能、风能);②以热能的形式利⽤(如太阳能、地热能、燃料化学能、原⼦能等)。
热能的利⽤⽅式:①直接利⽤热能加热物体(如采暖、烘烤、冶炼、蒸煮等);②间接利⽤。
包括:a通过热机(蒸汽机、蒸汽轮机、内燃机、燃⽓轮机、喷⽓发动机等)将热能转化为机械能;b通过发电机转化为电能。
热能通过热机转化为机械能的效率较低,早期蒸汽机的热效率为1%~2%;近代⼤型发电机的热效率也只有35%~40%。
因此,合理有效地实现热能与其他形式能量的转换,提⾼能源利⽤率是关系到社会和⼈类发展的重要课题。
⼆、热⼒学的发展简史古代——钻⽊取⽕。
最简单的由机械能转化为热能。
南宋时期——利⽤⽕焰的热⼒来产⽣机械能驱动⾛马灯旋转。
利⽤⽕药燃烧产⽣的喷⽓推动⽕箭飞⾏。
近300年来,⼈们从观察和实验中逐步总结出热现象的规律,形成了热现象的宏观理论—热⼒学。
热⼒学定义:是⼀门研究与热现象有关的能量、物质和它们之间相互作⽤规律的科学。
热⼒学是在研究如何提⾼热机的效率和制造性能更好的热机的基础上发展起来的。
其突出事件有:①18世纪前,⼈们没有正确的、科学的热理论;②1714年,法伦海特建⽴了华⽒温标,使热学⾛上了实验科学发展的道路,并产⽣了“热质学说”。
该学说认为热是⼀种能流动的没有质量的物质(称为热质),它可以进⼊⼀切物体中,不⽣不灭,物体的冷与热取决于物体中含热质的多少。