工程热力学与传热学-13传热的强化与削弱
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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:A2、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、孤立系统正确答案: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、无法确定正确答案: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、过热蒸汽正确答案: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()。
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、可以从大气中取热并使之全部转变为功正确答案:D学生答案:9、下列物质:水、水蒸气、冰中,导热系数大小的排列顺序为()。
安全工程专业“工程热力学与传热学”课程教学改革“工程热力学与传热学”课程是安全工程专业的专业基础课程之一,起着联结本专业基础课与技术课的桥梁作用。
可见本课程在该专业的重要性,其教学水平直接影响安全专业本科生的质量。
中国石油大学(华东)(以下简称“我校”)自2000年开始招生安全工程专业,并于2002年开设本课程。
由于是新招专业的新开课程,在专业建设和课程建设方面较其他学校的同类专业存在较大的差距。
在这几年的教学实践过程中,对本课程建设方面进行了一些探索,得到了一些粗浅的体会。
一、适应人才培养目标,修订课程教学大纲1.课程的人才培养目标任何一门学科都有自己的特点和独特的知识结构。
因此,在安全工程专业教育过程中针对特殊行业的安全,应该进行突出行业特点的安全工程专业教育。
只有通过科学而全面的课程设置,让学生充分掌握学科的基础知识,深入掌握安全科技知识,培养出安全工程技术及安全管理工程人才,才能较全面掌握安全科学理论和技术原理,对可能发生的事故进行预防性的处理,避免了经验主义造成的事故预防滞后性和片面性的缺点。
我校的安全工程专业正是通过石油、石化行业特点开展安全教育,培养出适于该行业的高层次安全专业人才,其培养目标为:培养掌握现代石油、石化工业生产过程中安全技术和安全管理方法,从事安全技术及工程、安全科学和研究、安全监察与管理、安全健康环境检测、安全设计与生产、安全教育与培训等方面工作的复合型高级工程技术人才。
在专业培养目标的总体框架下,开设课程的培养目标就应与专业培养目标相符合。
另外,随着社会发展和市场经济体制的完善,用人单位对人才需求提出了更高的要求,希望大学生既是懂理论又会实践的全才。
在此基础上制定的“工程热力学与传热学”课程的培养目标为:通过课程的学习,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,获得热量传递规律的基础知识,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、热力循环,能够正确利用传热规律分析工程传热问题,使学生具备分析解决实际工程热问题的基本能力,初步培养安全用热的能力,并为学生学习有关的专业课程提供必要的理论基础。
三、等温过程等温过程:一定量工质在状态变化时,温度始终保持不变的过程称为等温过程。
1.过程方程在等温过程中温度保持不变,过程方程为T=常数对理想气体,因为pv=RT,所以,过程方程为pv=常数2.初、终状态参数关系根据理想气体状态方程pv=RT和过程方程,可求得初、终状态参数之间的关系为T1=T2 p1v1= p2v2结论:等温过程中理想气体的压力与比容成反比。
3.p-v图,T-s图如图6-3所示,在p-v图上,等温过程为一条等边双曲线,。
其斜率为图中,线段1-2为等温加热过程。
工质膨胀,比容增大,压力降低,系统从环境吸热。
线段1-2/为等温放热过程。
工质被压缩,比容减小,压力增大,系统对环境放热。
等温过程在T-s图上为一条水平线,如图6-3(b)所示。
因为点2的比熵大于点1,所以1-2为等温加热过程。
因为点2/的比熵小于点1,所以1-2/为等温放热过程。
4.能量计算与分析因为理想气体的内能和焓都是温度的单值函数,所以等温过程同时也是等内能和等焓过程。
即:Δu=u2-u1=0Δh=h2-h1=0等温过程中比膨胀功为比技术功为比较(6-6)和(6-7)两式可知,等温过程中膨胀功和技术功相等。
由热力学第一定律可得等温过程的单位质量热量为q T=Δu+w t= w tq T=Δh+W t。
T= W t。
T即q T= w t= W t。
T结论:①在理想气体等温过程中,环境加给封闭系统的热量全部用于系统对环境做膨胀功;反之,环境对系统的压缩功全部转换为热量放给了环境。
所以,等温膨胀过程为吸热过程;等温压缩过程为放热过程。
②环境加给的热量与系统对环境所做的膨胀功在数值上相等,系统的内能保持不变(对理想气体而言,温度也没有变化)。
注意:等温过程是指系统本身的温度没有改变,不是说系统与环境之间没有温差。
对实际等温过程,系统与环境之间自然会有温差。
为了保持系统温度不变,通常采用冷却方法来降低系统的温度使之保持温度不变。
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《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。