工程热力学与传热学第七章

第七章思考题1.什么叫膜状凝结，什么叫珠状凝结?膜状凝结时热量传递过程的主要阻力在什么地方？ 答：凝结液体在壁面上铺展成膜的凝结叫膜状凝结，膜状凝结的主要热阻在液膜层，凝结液体在壁面上形成液珠的凝结叫珠状凝结。

2．在努塞尔关于膜状凝结理论分析的8条假定中，最主要的简化假定是哪两条?答：第3条，忽略液膜惯性力，使动量方程得以简化；第5条，膜内温度是线性的，即 膜内只有导热而无对流，简化了能量方程。

3．有人说，在其他条件相同的情况下．水平管外的凝结换热一定比竖直管强烈，这一说法一定成立？答；这一说法不一定成立，要看管的长径比。

4．为什么水平管外凝结换热只介绍层流的准则式？常压下的水蒸气在10=-=∆w s t t t ℃的水平管外凝结，如果要使液膜中出现湍流，试近似地估计一下水平管的直径要多大? 答：因为换热管径通常较小，水平管外凝结换热一般在层流范围。

对于水平横圆管：()r t t dh R w s e ηπ-=4()4132729.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=w s t t d gr h ηλρ临界雷诺数()()1600161.9Re 434541324343=-=rg t t dw s c ηλρ由100=s t ℃,查表：kg kJ r /2257= 由95=p t ℃，查表：3/85.961m kg =ρ ()K m W ∙=/6815.0λ()s m kg ∙⨯=-/107.2986η ()()mg t t rd w s 07.23.976313235=-=λρη即水平管管径达到2.07m 时，流动状态才过渡到湍流。

5．试说明大容器沸腾的t q ∆~曲线中各部分的换热机理。

6．对于热流密度可控及壁面温度可控的两种换热情形，分别说明控制热流密度小于临界热流密度及温差小于临界温差的意义，并针对上述两种情形分别举出一个工程应用实例。

答：对于热流密度可控的设备，如电加热器，控制热流密度小于临界热流密度，是为了防止设备被烧毁，对于壁温可控的设备，如冷凝蒸发器，控制温差小于临界温差，是为了防止设备换热量下降。

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。

第一篇工程热力学第一章基本概念一．基本概念系统：状态参数：热力学平衡态：温度：热平衡定律：温标：准平衡过程：可逆过程：循环：可逆循环：不可逆循环：二、习题1错2(开尔3，而当地大气压力变化?4器底部界交换（13）取虚线内空间为系统。

（1）不考虑水的蒸发，闭口系统。

（2）绝热系统。

注：不是封闭系统，有电荷的交换（3）绝热系统。

图1-15．判断下列过程中那些是不可逆的，并扼要说明不可逆原因。

（1）在大气压力为0.1013MPa时，将两块0℃的冰互相缓慢摩擦，使之化为0℃的水。

耗散效应（2）在大气压力为0.1013MPa时，用(0＋dt)℃的热源(dt→0)给0℃的冰加热使之变为0℃的水。

可逆（3可逆（4）100℃的水和6室I压力760mmHg。

图1-2一．基本概念功：热量：体积功：节流：二．习题1．膨胀功、流动功、轴功和技术功四者之间有何联系与区别？2．下面所写的热力学第一定律表达是否正确？若不正确，请更正。

3．一活塞、气缸组成的密闭空间，内充50g气体，用叶轮搅拌器搅动气体。

活塞、气缸、搅拌器均用完全绝热的材料制成。

搅拌期间，活塞可移动以保持压力不变，但绝对严密不漏气。

已测得搅拌前气体处于状态1，搅拌停止后处于状态2，如下表所示。

活塞与气缸壁间有一些摩擦4．1kg，对（1（3）压缩5到状态2，气体吸热500kJ，p=400kPa，2-3过程中气体体积-450= U3-U2+400(V3-V2)V3-V2=6．现有两股温度不同的空气，稳定地流过如图2-1所示的设备进行绝热混合，以形成第三股所需温度的空气流。

各股空气的已知参数如图中所示。

设空气可按理想气体计，其焓仅是温度的函数，按{h}kJ/kg =1.004{T}K 计算，理想气体的状态方程为pv=RT,R=287J/(kg·K)。

若进出口截面处的动、位能变化可忽略，试求出口截面的空气温度和流速。

m3=m1+m2h3=h1+h2图2-17．某气体从初态p 1=0.1MPa ，V 1=0.3m 3可逆压缩到终态p 2=0.4MPa ，设压缩过程中p=aV -2，式中a 为常数。

一．是非题1．两种湿空气的相对湿度相等，则吸收水蒸汽的能力也相等。

（）2．闭口系统进行一放热过程，其熵一定减少（）3．容器中气体的压力不变，则压力表的读数也绝对不会改变。

（）4．理想气体在绝热容器中作自由膨胀，则气体温度与压力的表达式为k kppTT1 1212（）5．对所研究的各种热力现象都可以按闭口系统、开口系统或孤立系统进行分析，其结果与所取系统的形式无关。

（）6．工质在相同的初、终态之间进行可逆与不可逆过程，则工质熵的变化是一样的。

（）7．对于过热水蒸气，干度1x（）8．对于渐缩喷管，若气流的初参数一定，那么随着背压的降低，流量将增大，但最多增大到临界流量。

（）9．膨胀功、流动功和技术功都是与过程的路径有关的过程量（）10．已知露点温度dt、含湿量d即能确定湿空气的状态。

（）二．选择题（10分）1．如果热机从热源吸热100kJ，对外作功100kJ，则（）。

（A）违反热力学第一定律；（B）违反热力学第二定律；（C）不违反第一、第二定律；（D）A和B。

2．压力为10bar的气体通过渐缩喷管流入1bar的环境中，现将喷管尾部截去一小段，其流速、流量变化为（）。

A 流速减小，流量不变（B）流速不变，流量增加C流速不变，流量不变（D）流速减小，流量增大3．系统在可逆过程中与外界传递的热量，其数值大小取决于（）。

（A）系统的初、终态；（B）系统所经历的过程；（C）（A）和（B）；（D）系统的熵变。

4．不断对密闭刚性容器中的汽水混合物加热之后，其结果只能是（）。

（A）全部水变成水蒸汽（B）部分水变成水蒸汽（C）部分或全部水变成水蒸汽（D）不能确定5．（）过程是可逆过程。

（A）.可以从终态回复到初态的（B）.没有摩擦的（C）.没有摩擦的准静态过程（D）.没有温差的三．填空题（10分）1．理想气体多变过程中，工质放热压缩升温的多变指数的范围_________ 2．蒸汽的干度定义为_________。

3．水蒸汽的汽化潜热在低温时较__________，在高温时较__________，在临界温度为__________。

第七章 气体的流动(Gas Flow)第一节 气体在喷管和扩压管中的流动主题1：喷管和扩压管的断面变化规律一、稳定流动基本方程气体在喷管和扩压管中的流动过程作可逆绝热过程，气体流动过程所依据的基本方程式有：连续性方程式、能量方程式、及状态方程式。

１、连续性方程连续性方程反映了气体流动时质量守恒的规律。

定值=⋅=vf mg ω写成微分形式ggd v dv f df ωω-=7-1它给出了流速、截面面积和比容之间的关系。

连续性方程从质量守恒原理推得，所以普遍适用于稳定流动过程，即不论流体的性质如何（液体和气体），或过程是否可逆。

２、能量方程能量方程反映了气体流动时能量转换的规律。

由式（3-8），对于喷管和扩压管中的稳定绝热流动过程，212122)(21h h g g -=-ωω 写成微分形式dh d g -=221ω7-2３、过程方程过程方程反映了气体流动时的状态变化规律。

对于绝热过程，在每一截面上，气体基本热力学状态参数之间的关系：定值=k pv写成微分式0=+vdv k p dp 7-3二、音速和马赫数音速是决定于介质的性质及介质状态的一个参数，在理想气体中音速可表示为kRT kpv a ==7-4因为音速的大小与气体的状态有关，所以音速是指某一状态的音速，称为当地音速。

流速与声速的比值称为马赫数：M ag=ω 7-5利用马赫数可将气体流动分类为：m 2g v 222图7-1管道稳定流动示意图亚声速流动：1<M a g <ω超声速流动：1>M a g >ω 临界流动： 1=Ma g =ω三、促使气体流速变化的条件 1、力学条件由式（3-5），对于开口系统可逆稳定流动过程，能量方程⎰-∆=21vdp h q 或 vdp dh q -=δ，式中0=q δ所以 vdp dh = 7-6 联合（7-2）和（7-6）vdp d g g -=ωω7-7由式7-7可见，气体在流动中流速变化与压力变化的符号始终相反，表明气流在流动中因膨胀而压力下降时，流速增加；如气流被压缩而压力升高时，则流速必降低。

第一篇工程热力学第一章基本概念一．基本概念系统：状态参数：热力学平衡态：温度：热平衡定律：温标：准平衡过程：可逆过程：循环：可逆循环：不可逆循环：二、习题1．有人说，不可逆过程是无法恢复到起始状态的过程，这种说法对吗？错2．牛顿温标,用符号°Ｎ表示其温度单位,并规定水的冰点和沸点分别为100°Ｎ和200°Ｎ，且线性分布。

（1）试求牛顿温标与国际单位制中的热力学绝对温标(开尔文温标)的换算关系式；（2）绝对零度为牛顿温标上的多少度3．某远洋货轮的真空造水设备的真空度为0.0917ＭＰａ，而当地大气压力为0.1013MPa，当航行至另一海域，其真空度变化为0.0874MPa，而当地大气压力变化为0.097MPa。

试问该真空造水设备的绝对压力有无变化4．如图1-1所示，一刚性绝热容器内盛有水，电流通过容器底部的电阻丝加热水。

试述按下列三种方式取系统时，系统与外界交换的能量形式是什么。

（1）取水为系统；（2）取电阻丝、容器和水为系统；（3）取虚线内空间为系统。

（1）不考虑水的蒸发，闭口系统。

（2）绝热系统。

注：不是封闭系统，有电荷的交换（3）绝热系统。

图1-15．判断下列过程中那些是不可逆的，并扼要说明不可逆原因。

（1）在大气压力为0.1013MPa时，将两块0℃的冰互相缓慢摩擦，使之化为0℃的水。

耗散效应（2）在大气压力为0.1013MPa时，用(0＋dt)℃的热源(dt→0)给0℃的冰加热使之变为0℃的水。

可逆（3）一定质量的空气在不导热的气缸中被活塞缓慢地压缩（不计摩擦）。

可逆（4）100℃的水和15℃的水混合。

有限温差热传递6．如图1-2所示的一圆筒容器，表A的读数为360kPa；表B的读数为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1-2第二章热力学第一定律一．基本概念功：热量：体积功：节流：二．习题1．膨胀功、流动功、轴功和技术功四者之间有何联系与区别？2．下面所写的热力学第一定律表达是否正确？若不正确，请更正。

《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。

《工程热力学与传热学》复习题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一、填空题1．自然界中已被人们利用的能源有：、、、、、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。

2．能源的利用方式：、、3．热能的利用方式：、4．柴油机的工作过程：、、、。

5．工程热力学的主要内容：二、概念题热力学、工程热力学三、简答题工程热力学的基本任务第二章基本概念一、概念题或简答题1．工质、环境（外界）、热力状态、平衡态、绝对压力、表压力、真空度、状态方程、热力过程（过程）、准静态（准平衡）过程、可逆过程、功、容积功(体积功)、热量功与热量的区别、二、填空题1．对工质的要求：、2．根据系统与环境的关系，系统可分为四种：、、、。

3．平衡态的条件：、。

4.热力学平衡态的特点：、。

5.热力学中常见的状态参数：、、、、、等。

6.状态参数的特点：、。

7.强度参数与质量，不具有，如、等。

尺度参数与质量，具有，如、、等。

8．绝对压力（P）、表压力（Pg）和大气压力（Pb）之间的关系为：。

绝对压力（P）、真空度（Pv）和大气压力（Pb）之间的关系为：。

9．华氏温标、摄氏温标与绝对温标之间的换算：、、。

10．实现可逆过程必须满足的条件：、。

第三章热力学第一定律一、填空题1．自然界中存在的能量形式有：、、、。

2．工质的内能包括：、。

3．工质的内能是和的函数。

4．热力学第一定律用于闭口系统的数学表达式（闭口系统能量方程）为：。

对于单位质量工质有：对于微元过程有：。

5．一元稳定流动开口系统的热力学第一定律数学表达式。

6．常见的换热器有：、、、、、。

7．喷管是一种使流动工质的管道。

扩压管是使工质沿流动方向的管道。

8．气轮机分为：轮机和轮机。

它们都是由和组成的。

9．节流过程中，工质的相等。

二、概念题及简答题热力学第一定律的实质、稳定流动、一元稳定流动满足的条件、节流、第四章热力学第二定律一、填空题1．热力学第一定律揭示了与的相互转换及中的能量守恒规律。