热工基础与设备-流体力学

西南科技大学热工基础及流体力学期末考试复习Modified by JACK on the afternoon of December 26, 2020热工基础及流体力学第一章气体的热力性质（名词解释）1.2.工质：实现能量传递与转换的媒介物质。

3.4.热力学系统：热力学研究时，根据研究问题的需要人为选取一定的工质或空间作为研究对象，称为热力系统，简称热力系或系统。

5.6.热力系分类：①封闭热力系（与外界有能量传递,无物质交换的系统。

系统的质量恒定不变）②开口热力系：（与外界有能量、物质交换的系统，系统的质量可变）③绝热热力系（与外界没有热量交换的系统）④孤立热力系：（与外界既无能量（功、热量）交换又无物质交换的系统）7.8.热力状态：工质在某一瞬间所呈现的全部宏观物理特性，称为热力学状态，简称状态。

9.10.状态参数：描述工质热力状态的宏观的物理量叫做热力学状态参数，简称状态参数。

基本状态参数：温度（T）、压力（p）、比体积（v）导出状态参数：热力学能（U）、焓（H）、熵（S）11.12.理想气体：是指状态变化完全遵循波义耳-体模型，气体分子是一些弹性的、不占体积的质点，分子之间没有相互作用力。

13.14.热力学能：指组成物质的微观粒子本身所具有的能量, 即所谓的热能。

包括了：①内动能:分子热运动的动能。

②内位能: 分子之间由于相互作用力而具有的位能。

第二章热力学基本定律（填空+计算（卡洛循环）+名词解释）1.2.准平衡过程：过程中热力系所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态的热力过程称为准平衡过程，或准静态过程。

3.4.可逆过程：如果热力系完成某一热力过程后, 再沿原来路径逆向进行时 , 能使热力系和外界都返回原来状态而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程。

反之,则称为不可逆过程。

(可逆过程是一个理想过程，可逆过程的条件：可逆过程= 准平衡过程＋无耗散效应）。

5.6.关系：准平衡过程概念只包括热力系内部的状态变化，而可逆过程则是分析热力系与外界所产生的总效果。

1．黏性及黏性的表示方法产生阻抗流体层间相对运动的内摩擦力的这种流体的性质。

两种表示方法：动力黏度、运动黏度2．流线与迹线流线：某瞬时流场中的一条空间曲线，该瞬时曲线上的点的速度与该曲线相切。

迹线：流体质点的运动轨迹。

3．断面平均流速与时间平均流速断面平均流速：A vdA A q V A V ⎰== 时间平均流速：⎰=Tvdt T v 014．层流与紊流层流：定向有规律的流动 紊流：非定向混杂的流动5．流体连续介质模型以流体微团这一模型来代替实际由分子组成的结构，流体微团具有足够数量的分子，连续充满它所占据的空间，彼此间无间隙，这就是连续介质模型。

6．定常与非定常流动流体运动的运动参数在每一时刻都不随时间发生变化，则这种流动为定常流动；流体运动的参数在每一时刻都随时间发生变化，则这种流动为非定常流动。

7. 沿程阻力、局部阻力流体沿流动路程所受的阻碍称为沿程阻力局部阻力之流体流经各种局部障碍（如阀门、弯头、变截面管等）时，由于水流变形、方向变化、速度重新分布，质点间进行剧烈动量交换而产生的阻力。

8. 8. 有旋流动、无旋流动有旋流动：流体微团的旋转角速度不等于零的流动称为有旋流动。

无旋流动：流体微团的旋转角速度等于零的流动称为无旋流动。

9. 9. 流体动力黏度和运动黏度动力黏度：单位速度梯度时内摩擦力的大小 dz dv /τμ=运动黏度：动力粘度和流体密度的比值ρμυ=二．计算题1．如图，盛水容器以转速min /450r n =绕垂直轴旋转。

容器尺寸mm D 400=，mm d 200=，mm h 3502=，水面高mm h h 52021=+，活塞质量kg m 50=，不计活塞与侧壁的摩擦，求螺栓组A 、B 所受的力。

解：将坐标原点C 取在液面处，则液面方程 g r z 222ω=设液面上O 点处压强为p ，则mgrdr r p d =+⎰πρω2)2(2/0220则22204)2/(4r d mg p ππρω-=求螺栓组A 受力：在上盖半径为r 处取宽度为dr 的环形面积，该处压强为ggr h p p ρω)2(2210++=上盖所受总压力为⎰⎰≈⋅++=⋅=2/2/22102/2/137232))2((2D d D d P Nrdr g gr h p rdr p F πρωπ方向垂直向上。

《热工基础》课程课程编号：438121实验指导书主撰人：李艳黎娇爨璋瑜审核人：刘海力物理与信息工程系热能与动力工程专业教研室二○一二年四月前言实验总体目标: 掌握热工基本知识、热工实验方法和热工实验技能适用专业年级: 热能与动力工程；第三学期、第四学期实验课时分配: 36学时序号实验项目要求类型每组人数实验学时1 常用热工仪表的使用必验证2 22 空气定压比热测定实验必验证 2 23 二氮化碳PVT关系研究实验必验证 2 24 喷管特性实验必综合 2 45 雷诺和伯努利方程综合实验必验证 2 26 孔口与管嘴流量系数实验必综合 2 27 文丘里流量计及孔板流量计测定实验必综合 2 28 稳态法导热系数测量实验必研究 2 29 恒热流准稳态平板法测定材料热物性必研究 2 210 中温法向辐射时物体黑度测定实验必综合 2 211 空气横掠圆柱体时局部换热系数的测定实验必研究 2 413 换热器综合实验必综合 2 414 热电偶校验必研究 2 4 15毕托管测速实验必综合 2 2实验5 雷偌和伯努利方程综合实验A 雷诺实验 一、实验目的1、观察流体在不同流动状态时流动质点的运动规律。

2、观察流体由层流变为紊流及由紊流变为层流的过渡过程。

3、测定液体（水）在圆管中流动的临界雷诺数即下临界雷诺数，学会其测定的方法。

二、实验设备及要求本实验主要使用设备为：LBZ-1雷偌和伯努利方程综合实验台。

实验装置如图5-1所示。

放气阀回水管水箱及水泵调节器颜色罐恒定水箱测压板调节阀佰努力管雷诺管供水调节阀图1雷偌和伯努利方程综合实验装置示意图三、实验原理流体在管道中流动，有层流和紊流两种不同的流动状态，其阻力性质也不同。

在实验过程中，保持水箱的水位恒定，即水头H 不变。

如果管路中出水阀门开启较小，在管路中就有稳定的平均流速V ，微启红颜色水阀门，这时红色水与自来水同步在管路中沿轴线向前流动，红颜色水呈一条红色直线，其流体质点没有垂直于主流方向的横向运动，红色直线没有与周围的液体混杂，层次分明地在管路中流动。

《流体力学与热工基础》教学大纲（学时范围：90-100学时，使用专业：制冷工程，制定人陈礼）一、课程的性质、地位和作用本课程系专业基础课，旨在为专业课的学习奠定必要的基础，是进入专业理论和技能学习的一级重要台阶。

因此，也是本专业的主干课和核心课。

二、课程的目的和任务使学生掌握热力学、流体力学和传热学的基础知识、基础理论和计算，以便进入专业理论和专业技能的学习，也有利于学生的可持续性发展。

三、与其它课程的联系与分工本课程的先修课程是应用数学基础和工程制图，后续课程是制冷技术、空气调节系统、中央空调、流体机械与制冷压缩机、冰箱空调器及其维修、综合实训等专业理论课和实训课。

本课程涉及制冷装置的热力学基础、工质及其它介质的流动计算，制冷装置中换热过程的基本原理及计算。

但只涉及到装置的热力过程，不涉及装置的结构、分类、选型及制造工艺等。

四、课程的基本要求课程分热力学、流体力学和传热学三篇，使学生了解能量转换所用工质状态及基本参数，气体状态方程，掌握热力学第一定律、第二定律，了解蒸汽的定压产生过程及制冷循环的热力学原理；了解流体静压强分布规律，深刻理解能量方程及其应用，掌握阻力损失的计算方法；了解传热的三种方式及其规律，重点掌握单相对流和相变对流换热及换热器热力计算思想。

五、课程内容和教学要求第一篇工程热力学第一章工质与气态方程1．热能与机械能的相互转换2．工质的热力学状态及其基本参数3．气体状态方程4．气体的比热要求：理解工质、状态、状态参数的物理意义，掌握其单位换算；深刻理解气态工质的状态方程，工质的比热,并能熟练运用和计算。

*第二章热力学基本定律1. 热力学第一定律2. 稳定流能量方程式3. 能量方程式在制冷装置部件中的应用4. 气体的基本热力过程5. 热力学第二定律6. 熵和温熵图要求：在理解内能和膨胀功的基础上理解热力学第一定律；在理解闭口系、开口系、推动功、轴功的基础上深刻理解稳定流能量方程式及焓的物理意义；熟练运用能量方程式解决压缩机、节流、换热器等装置的热和功的计算。

热工与流体力学基础第二版知识点热工与流体力学是工程中的重要学科，涉及热力学、传热学和流体力学等内容。

下面将介绍《热工与流体力学基础第二版》中一些重要的知识点。

第一章：热力学基础本章介绍了热力学的基本概念和基本定律。

热力学是研究热和功之间相互转化关系的学科。

其中包括热力学系统、状态方程、热力学过程等内容。

第二章：气体的热力学性质本章主要介绍了理想气体和真实气体的性质。

理想气体的状态方程为PV=RT，其中P为气体压强，V为气体体积，R为气体常数，T为气体温度。

真实气体的性质受到压力、温度和物质的影响。

第三章：热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒定律，它表明能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总能量保持不变。

热力学第一定律还可以用来分析各种热力学过程中的能量转化和能量平衡。

第四章：理想气体的热力学过程本章介绍了理想气体在不同热力学过程中的性质和特点。

其中包括等温过程、等容过程、等压过程和绝热过程。

这些过程在工程中具有重要的应用价值。

第五章：气体混合与湿空气本章介绍了气体混合和湿空气的热力学性质。

气体混合是指两种或多种气体按一定的比例混合在一起的过程。

湿空气是指空气中含有一定的水蒸气。

湿空气的热力学性质对于气候和环境工程有着重要的影响。

第六章：热力学第二定律热力学第二定律是热力学的基本定律之一，它规定了一个孤立系统的熵永远不会减少。

熵是一个表示系统无序程度的物理量，它可以用来描述热力学过程的方向性。

第七章：传热学基础传热学是研究热量从一个物体传递到另一个物体的学科。

本章介绍了传热的基本概念和热传导、对流传热、辐射传热的基本原理。

第八章：传热过程与换热器本章介绍了传热过程和换热器的基本原理和应用。

传热过程包括散热、传热和吸热。

换热器是一种用于实现热能转移的设备，广泛应用于工业生产和能源利用。

第九章：流体力学基础流体力学是研究流体运动规律的学科。

本章介绍了流体的基本性质和运动方程。

流体的性质包括密度、压力、粘度和表面张力等。

《热工基础与流体力学》教学大纲一、课程基本情况英文名称：Fundamentals of thermodynamics and fluid mechanics课程编号：F0717********总学时：48 讲课学时：42 实践学时：6总学分：3课程性质：必修考核方式：考查适用对象：机械设计制造及其自动化先修课程：大学物理参考文献：[1]蒋祖星.《热工与流体力学基础》[M].北京:机械工业出版社，2016[2]魏龙.《热工与流体力学基础》[M]. 北京:化学工业出版社，2017二、课程简介与目标《热工基础与流体力学》课程是高等工科院校机械类专业必修的一门专业技术基础课。

主要研究内容包括工程热力学、传热学和流体力学三大部分：第一、工程热力学是从工程实际出发，研究物质的热力性质、能量转换的规律和方法以及有效合理利用热能的途径。

包括热力系统的基本概念、气体的热力性质、热力学第一定律、理想气体的热力过程、热力学第二定律、水蒸气、湿空气、气体和蒸汽的流动、制冷循环等基本内容的学习，可为学生从事本专业的科研生产工作奠定必备的理论基础；第二、传热学主要研究工程中物质传导热、对流传热、辐射传热及其总传热过程的热量传递规律的学科。

主要目的是计算传递的热量从而控制热量传递过程，确定物体内各点的温度分布用于判断热传递引起某些现象的原因、温度控制等。

具有分析和解决工程中有关热量传递的实际问题的能力、应用有关技术资料选择换热器的能力、机械的能量传递方面的设计计算能力；第三、流体力学是研究流体平衡和运动的力学规律、流体与固体之间的相互作用及其在工程实际问题中的应用。

主要目的是掌握流体的平衡和运动的基本规律；学会必要的流体力学分析、计算方法；掌握一定的流体力学实验技能，具有分析和解决工程实际问题的能力。

为日后从事机械设计工作提供必须的基础知识和理论基础。

通过本课程的学习，达到如下学习目标：目标 1.掌握与流体力学、传热学和工程热力学有关的工程基础知识，对复杂机械工程进行推演和分析。

热工基础与流体力学课后答案第一章: 热力学基本概念与原理1.1 热力学基本概念1.定义热力学是什么？热力学是研究能量转化与传递规律的物理学科。

2.什么是热力学系统？热力学系统是指我们研究的一个物体或一组物体，它们受到外界的控制和观察的范围。

3.什么是热力学状态？热力学状态是指热力学系统所处的一组特定的物理状态，可以用热力学性质来描述。

4.什么是热力学平衡？热力学平衡是指热力学系统各部分之间不存在宏观可观察的时间依赖关系，即不存在任何自发变化的趋势。

5.定义温度和热平衡。

温度是一个物体冷热程度的度量。

热平衡是指两个物体之间存在与观察时间长短无关的稳定非宏观可观察的温度相等状态。

1.2 状态方程与过程1.定义状态方程。

状态方程是指描述热力学系统内在状态的方程式，其中自变量为热力学性质。

2.什么是过程？过程指的是热力学系统从一个状态变为另一个状态的经历。

3.什么是定性描述过程？定性描述过程是通过描述它产生的具体效果和过程中产生的热和功来描述。

4.什么是定量描述过程？定量描述过程是通过确定系统的初始和最终状态来描述。

5.什么是容器？容器是指质点能通过的空间，可以将容器看作一个封闭的系统。

6.什么是界面？界面是指两种同质或异质材料之间的连接表面。

7.什么是外部和内部介质？外部介质是指与系统相邻接的其他物体或介质。

内部介质是指系统内部的物体或介质。

第二章: 热力学第一定律2.1 热力学第一定律的描述和适用范围1.什么是热力学第一定律？热力学第一定律是能量守恒原理的数学表述，在一个封闭系统中，系统从一个状态变为另一个状态所得到的热和功等于系统内能的变化。

2.热力学第一定律适用的条件是什么？热力学第一定律适用于封闭系统和控制体。

2.2 热力学第一定律的数学表示和应用1.热力学第一定律的数学表示是什么？热力学第一定律的数学表示为：$\\Delta U = Q - W$，其中$\\Delta U$表示内能的变化，Q表示吸收的热量，Q表示对外做功。

热工基础及流体力学课程设计一、课程背景热工基础及流体力学是机械工程专业本科生必修的一门课程，主要介绍了流体静力学、流体动力学和热力学等方面的基本理论及其应用。

课程内容涉及热力学基础概念、热力学第一、第二定律、热力学循环、杆材力学、流体静力学及动力学、粘性流体流动等方面，内容丰富、实用性强，为学生今后掌握流体流动基本理论，开展流体流动的模拟与实验研究，以及工程设备设计与改进打下坚实的基础。

二、课程设计目标本次课程设计的主要目标是帮助学生通过实践学习热工基础及流体力学相关知识，提高学生的应用能力。

通过对某一设备或工艺过程进行热工基础和流体力学的分析和计算，促进学生自主学习和自主创新的能力提升。

三、课程内容与任务3.1 课程内容本次课程设计分为两个部分，第一部分是热工基础分析，第二部分是流体力学分析。

3.1.1 热工基础分析主要内容包括：•热力学基础知识，包括状态方程、热力学第一定律和第二定律、熵和熵增、焓等。

•处理某种设备或过程的热工性质，包括压力、温度、比容等的计算。

•热力学循环分析，掌握热力学循环分析的方法，比如卡诺循环和布雷顿循环等。

3.1.2 流体力学分析主要内容包括：•流体静力学，处理某种流体系统的平衡状态、大气压力、液位等基础概念。

•流体动力学，掌握包括雷诺数、黏性系数、雷诺应力等流体动力学的基本概念，通过流体力学方程分析流体宏观运动规律。

•流量控制和传热分析，掌握某种设备或过程的流量分析和传热分析的方法及应用。

3.2 课程任务选定工业中一个设备或过程，对其手动计算热工和流体力学相关参数，并用流体模拟软件进行计算和模拟，以比较手动计算与模拟结果的差异。

四、课程教学方法4.1 在线学习学生在课前通过网络学习相关基础理论和知识，包括热力学基础和流体动力学等内容，同时了解计算机工具和软件的应用方法，为实验做好相关准备。

4.2 课堂教学课堂教学分为授课和实验报告两个部分，授课主要是针对一些难点问题进行讲解和重点强调，实验报告则是鼓励学生积极参与实验和模拟计算，并对所得结果做出评价和总结。

流体力学与热工基础随着科技的发展，流体力学与热工基础越来越重要。

它是探究流体运动和热现象的学科，对于机械工程、航空航天、能源工程等领域都有着广泛的应用。

下面我将分步骤阐述流体力学与热工基础的相关内容。

一、流体力学基础流体力学研究流体的性质、力学行为、流动规律等问题，我们可以通过以下几个步骤来了解流体力学的基础。

1. 流体的性质：流体是一种特殊的物质，具有流动性，是液体和气体的总称。

流体力学的第一步就是了解流体的性质，包括：密度、粘度、压力、温度等。

2. 流体的静力学：静力学研究流体在静态平衡状态下的压力分布和平衡条件，这对于我们分析流体的稳定性、运动趋势等方面非常有用。

3. 流体的动力学：动力学研究流体在运动状态下的力学行为和运动规律，包括牛顿运动定律、质量守恒定律、动量守恒定律等，这些原理对于我们理解流体的运动状况有很大的帮助。

4. 流体流动的基础：了解了流体的性质、静力学和动力学，接下来我们需要学习流体的流动规律和特性，包括连续性方程、质量流率方程、能量守恒方程等。

二、热工基础热工学是科学技术中最广泛和重要的研究领域之一，它是研究热现象和热能转化的基础学科。

我们可以通过以下几个步骤来了解热工基础。

1. 热力学基础：热力学研究热现象和热能转化的基本原理和规律，包括热力学一定律、热力学第二定律、热量方程等。

2. 热平衡和热传导：研究热平衡和热传导是热工学的重点，我们需要学习温度场、傅里叶定律、热流密度等概念，理解热传导的规律和特性。

3. 热功和热功率：热功是热能和机械能互相转化的过程，热功率是表征热流的大小和流转速度的参数。

这些概念对于我们理解热力学的应用和热能转化的规律非常重要。

4. 热力学循环与热力机：热力学循环和热力机是热工学的重点领域，我们需要学习卡诺循环、朗肯循环、热力机效率等概念，理解热能转化的效率和规律，为能源工程、动力工程等领域提供理论依据。

综上所述，流体力学与热工基础是机械工程、能源工程等领域中必不可少的学科，它们研究流体和热现象的规律和特性，为我们提供了理论基础和技术支持。

流体力学与热工基础流体力学与热工基础是物理学中的两个重要分支，它们研究的是流体的运动规律和热量传递机制。

本文将从流体力学和热工学的基本概念、原理和应用等方面进行阐述。

一、流体力学基础流体力学是研究流体运动规律的学科。

流体力学的基本概念包括流体、流动、压力、密度等。

流体是指能够流动的物质，可以是液体或气体。

流动是指流体的运动状态，可以是稳定流动或非稳定流动。

压力是流体对单位面积施加的力，它是流体力学中的重要参数。

密度是单位体积的流体质量，是描述流体性质的一个重要参数。

在流体力学中，流体的运动可以分为层流和湍流两种状态。

层流是指流体在管道内沿着平行且有序的路径流动，其速度分布均匀。

湍流是指流体在管道内的运动变得混乱，速度分布不均匀。

湍流具有不稳定性和不可预测性，常常伴随着能量损失和阻力增加。

因此，在工程实际中，我们常常需要通过设计和控制来减小湍流的影响，提高流体的运动效率。

二、热工学基础热工学是研究热量传递和能量转化规律的学科。

热工学的基本概念包括热量、温度、热力学等。

热量是指能够引起物体温度变化的能量传递过程。

温度是物体内部分子热运动的程度，它是衡量物体热量状态的物理量。

热力学是热学和力学的结合，研究热量和能量转化的规律和性质。

在热工学中，热量传递是一个重要的研究内容。

热量传递有三种基本方式：传导、对流和辐射。

传导是指热量通过固体或液体的分子间传递，可以通过导热系数来描述。

对流是指热量通过流体的流动传递，可以通过对流换热系数来描述。

辐射是指热量通过电磁波辐射传递，可以通过辐射传热系数来描述。

在工程实践中，我们需要根据具体情况选择合适的热量传递方式，并进行热量传递计算和优化设计。

三、流体力学与热工学的应用流体力学和热工学在工程领域有着广泛的应用。

在航空航天领域，流体力学研究可以帮助优化飞行器的气动外形和减小空气阻力，提高飞行器的性能。

在能源工程领域，热工学研究可以帮助提高能源的利用效率，减少能源的消耗。

机械类专业“热工基础及流体力学”课程教学思考与改革赵庆娟 孙金超*(桂林理工大学机械与控制工程学院 广西桂林 541010)摘要： 热工基础是本科院校机械大类专业开设的一门综合性的专业必修课程。

热工基础课程知识点多、理论性强、概念抽象，各部分知识点相对独立。

在热工基础课程的理论教学与实践教学过程中依然存在很多问题，针对这些问题和不足，依据新工科与工程教学的要求有针对性地进行了深入而全面地思考与探索。

该文在注重学生工程应用能力和创新能力培养的基础上提出热工基础课程的教学改革措施与方案。

该教学改革措施能够满足“新工科”建设及人才培养的要求，同时也为机械类专业热工基础课程的教学提供一些可参考的思路。

关键词： 热工基础及流体力学 理论教学 教学改革 机械类中图分类号： TK3-4;O35-4;G642.0文献标识码： A文章编号： 1672-3791(2023)07-0172-04Thinking and Reform on the Teaching of "Thermal Fundamentalsand Hydrodynamics" in Mechanical SpecialtyZHAO Qingjuan SUN Jinchao*(College of Mechanical and Control Engineering, Guilin University of Technology, Guilin, Guangxi ZhuangAutonomous Region, 541004 China)Abstract: Thermal Fundamentals is a comprehensive professional compulsory course for mechanical major offered by undergraduate colleges and universities. Thermal Fundamentals has many knowledge points, strong theory and abstract concepts, and the knowledge points of each part are relatively independent. There are still many problems existing in the theoretical teaching and practical teaching process of "Thermal Fundamentals". In view of these problems and shortcomings, according to the requirements of new engineering and engineering teaching, the in-depth and comprehensive thinking and exploration have been targeted to carry out. This paper puts forward the teaching reform measure and plan of Thermal Fundamentals on the basis of focusing on the cultivation of stu‐dents' engineering application ability and innovation ability. This teaching reform measure can meet the require‐ments of "new engineering" construction and talent training, and also provides some reference ideas for the teach‐ing of Thermal Fundamentals for mechanical specialty.DOI： 10.16661/ki.1672-3791.2209-5042-8585基金项目：创新创业教育改革示范课建设项目“机电一体化技术”（项目编号：SC2200001173）。

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