工程热力学与传热学基础知识
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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。
11 工程热力学;(原大纲在下面)11.1基本概念和热力学第一定律热力系统;工质的热力学状态及其基本状态参数;平衡状态;状态变化方程式;热力学第一定律的基本能量方程;开口系统能量方程;热力循环;能量方程的应用;过程功和热量;热力学能和总能;能量传递和转化;焓。
11.2 纯物质热物性(理想气体的热力过程及实际气体)理想气体、水蒸气、实际气体的热力性质;理想气体状态方程;理想气体的比热容、热力学能、焓和熵;定容过程;定压过程;定温过程;绝热过程;多变过程;范德瓦尔状态方程;对应态原理与通用压缩因子图;水的定压加热汽化过程;水的三相点;水和水蒸气的状态参数。
11.3热力学第二定律热力学第二定律;可逆循环分析及其热效率;卡诺循环;熵参数与热过程方向的判断;熵增原理与熵方程;不可逆过程中熵变分析。
11.4水蒸气(这部分在纯物质的热物性)饱和温度和饱和压力;水的定压加热汽化过程;水和水蒸气的状态参数;水蒸气的基本过程。
11.5气体及蒸汽的流动稳定流动的基本方程;促使流速改变的条件;喷管的计算;绝热节流。
11.6压缩机及气体动力循环单级活塞式压气机的工作原理和理论耗功量;多级压缩;定压加热理想循环;压缩机的热力过程;活塞式内燃机的理想循环;燃气轮机装置的定压加热实际循环。
11.7制冷循环制冷基本原理;蒸汽压缩制冷;制冷剂的性质;热泵循环。
12传热学12.1基本概念热量传递的基本方式;传热过程和传热系数。
12.2热传导导热基本定律;通过平壁和圆筒壁的导热;通过肋片的导热;非稳态导热的基本概念。
12.3对流换热相似原理及其应用;强迫对流换热;自然对流换热;凝结换热现象及换热计算;沸腾换热现象及换热计算;影响对流换热的因素。
12.4热辐射热辐射的基本概念;黑体辐射基本定律;实际固体与液体的辐射特性;实际物体的吸收比;有效辐射;物体间辐射传热计算;物体间的表面辐射传热及表面传热系数计算。
12.5传热过程与换热器传热过程的分析和计算;换热器的型式及平均温差;传热的强化和隔热保温技术;传热计算;阻力损失;强化传热方式、类型及结构;总传热系数。
工程热力学与传热学总结与复习一、工程热力学1.热力学基本概念:温度、压力、体积、能量、功、热量等。
2.热力学第一定律:能量守恒原理,能量的转化与传递。
3.热力学第二定律:熵增原理,能量转化的方向性和能量质量的评价。
4.热力学循环:热力学循环的性质和效率计算。
5.热力学性质:热容、比热、比容等,理想气体方程等。
6.相变与理想气体:气体的状态方程,相变的特性和计算。
7.热力学平衡与稳定性:热力学平衡条件和稳定性判据。
8.热力学性能分析:绝热效率、功率、热效率等。
二、传热学1.传热基本概念:传热方式(传导、对流、辐射)、传热热流量。
2.热传导:热传导过程的数学模型、导热系数、傅里叶热传导定律等。
3.对流传热:强制对流和自然对流,传热换热系数的计算和影响因素。
4.辐射传热:黑体辐射、斯特藩—玻尔兹曼定律、辐射传热换热系数等。
5.热传导与热对流的复合传热:壁面传热、换热器传热、管壳传热等。
6.传热器件性能:传热器件的热阻、效率、流动阻力等。
1.理解基本概念:温度、压力、体积、能量、功、热量等的概念和关系。
2.强化热力学基本定律:热力学第一定律和第二定律的应用,能量转化与传递的分析。
3.熟悉状态方程:理想气体方程等的使用,相变的特性和计算方法。
4.学会评价热力学性能:热力学循环的性质和效率计算,热力学性能分析的方法。
5.掌握传热方式和模型:传热方式的概念和特点,热传导、对流传热和辐射传热的数学模型。
6.熟练计算传热换热系数:热传导、对流传热和辐射传热的传热换热系数的计算方法。
7.理解传热过程中的复合传热:热传导与热对流的复合传热的分析和计算方法。
8.增强对传热器件性能的认识:传热器件性能评价的指标和计算方法。
在复习过程中,可以通过阅读教材和相关的参考书籍深入学习热力学和传热学的理论知识。
同时,要结合例题和习题进行练习,加强对概念和公式的运用和理解。
此外,可以通过查找工程实例和实验数据来应用所学知识,加深对热力学和传热学的认识和理解。
工程热力学第一章工质——实现热能和机械能相互转化的媒介物质。
热力学系统——简称系统、体系,人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统。
闭口系统——与外界只有能量交换而无物质交换的热力系统,闭口系统又叫做控制质量。
开口系统——与外界不仅有能量交换而且有物质交换的热力系统,开口系又叫做控制容积,或控制体。
区分闭口系和开口系的关键是有没有质量越过了边界,并不是系统的质量是不是发生了变化。
绝热系统——与外界无热量交换的热力系统。
绝热系是从系统与外界的热交换的角度考察系统,不论系统是开口系还是闭口系,只要没有热量越过边界,就是绝热系。
简单可压缩系——由可压缩流体构成,与外界可逆功交换只有体积变化功(膨胀功)一种形式,没有化学反应的有限物质系统。
对于简单可压缩系,只要有两个独立的状态参数即可确定一个平衡状态,所有其它状态参数均可表示为这两个独立状态参数的函数。
准平衡过程——又称准静态过程,不致显著偏离平衡状态,并迅速恢复平衡的过程。
准平衡过程进行的条件是破坏平衡的势无穷小,过程进行足够缓慢,工质本身具有恢复平衡的能力。
准平衡过程在坐标图中可用连续曲线表示。
可逆过程——工质能沿相同的路径逆行而回复到原来状态,并使相互作用中所涉及到的外界回复到原来状态,而不留下任何改变的过程。
过程不可逆的成因一是有限势差的作用,二是物系本身的耗散作用,所以可逆过程,首先应是准平衡过程,同时在过程中没有任何耗散效应。
实际热力设备中所进行的一切热力过程都是不可逆的,可逆过程是不引起任何热力学损失的理想过程。
可逆过程可用状态参数图上连续实线表示。
膨胀功——又称“体积功”。
机械功的一种。
由系统体积变化而由系统对环境所做的功或环境对系统所做的功。
第二章热力学能——原称内能,由分子或其他微观粒子的热运动及相互作用力形成的内动能、内位能及维持一定分子结构的化学能和原子核内部的原子能以及电磁场作用下的电磁能等一起构成的内部储存能。
一、基本要求严格遵守考试纪律,绝不做任何有作弊嫌疑的动作。
二、考试需要携带的物品相关身份证件、笔、计算器三、复习要点(一)基本概念(红色粗体部分是热力学与传热学最基本的概念,要求掌握其定义、物理意义、表达式、单位)第一章基本概念工质、热源、热力系统、外界(环境)、闭口系统、开口系统、绝热系统、孤立系统、平衡状态、热力状态、状态参数、基本状态参数、压力(Pa,mmH2O,mmHg,atm, at换算)、温度、比体积、密度、状态公理、状态方程式、准平衡过程、可逆过程、不可逆过程、功、膨胀功、热量、比熵、熵、定熵过程第二章热力学第一定律储存能、热力学能、稳定流动、焓、比焓、流动功、技术功第三章理想气体的性质和热力过程理想气体、状态方程式、气体常数、摩尔气体常数、热容、比热容、过程方程式、多变指数第四章热力学第二定律自发过程、热力循环、正向循环、逆向循环、动力循环、循环热效率、制冷系数、供热系数、克劳修斯积分等式、克劳修斯不等式、熵流、熵产、闭口系统熵方程第五章水蒸气与湿空气饱和状态、饱和液体、饱和蒸气、饱和温度、未饱和水、饱和水、湿(饱和)蒸汽、干度、干(饱和)蒸气、汽化潜热、过热蒸气、饱和水线(下界线)、干饱和蒸汽线(上界线)、临界点、未饱和湿空气、饱和湿空气、露点(温度)、绝对湿度、相对湿度、含湿量。
第六章蒸汽动力装置、蒸汽动力循环、郎肯循环(循环的过程构成及主要装置)、提高蒸汽动力循环效率的途径。
第八章导热、一维稳态导热、热流量、热导率(导热系数)、导热热阻(平壁)、热流密度、热对流、对流换热、表面传热系数、对流换热热阻、热辐射、辐射换热、传热过程、传热热阻、传热系数第九章温度场、非稳态温度场、稳态温度场、稳态导热、等温线、等温面、温度梯度、热量密度矢量、热导率、保温材料、热扩散率(导温系数)、单值性条件、边界条件、导热热阻(圆筒壁)、傅里叶数、毕渥数、特征数、集总参数法、特征长度、时间常数。
第十章平均表面传热系数、局部表面传热系数、对流换热影响因素、特征长度(定型尺寸)、流动边界层、边界层区、主流区、层流边界层、湍流边界层、层流底层、缓冲层、临界距离、临界雷诺数、热边界层、普朗特数、特征数关联式、努塞尔数、平均努塞尔数、相似原理、管内强迫对流换热的特点及影响因素(修正系数大于?小于?1)、外掠壁面强迫对流换热影响因素、体膨胀系数、格拉晓夫数。
一、基本要求严格遵守考试纪律,绝不做任何有作弊嫌疑的动作。
二、考试需要携带的物品相关身份证件、笔、计算器三、复习要点(一)基本概念(红色粗体部分是热力学与传热学最基本的概念,要求掌握其定义、物理意义、表达式、单位)第一章基本概念工质:热能与机械能之间转换的媒介物质。
热源:热容量很大、并且在吸收或放出有限热量时自身温度及其他的热力学参数无明显变化的物体。
热力系统:人为选取的研究对象(空间或工质)。
外界(环境):系统以外的所有物质。
闭口系统:与外界无物质交换的系统。
开口系统:与外界有物质交换的系统。
绝热系统:与外界无热量交换的系统。
孤立系统:与外界既无热量交换又无物质交换的系统。
平衡状态:在不受外界影响(重力场作用除外)的条件下,工质或系统的状态参数不随时间而变化的状态。
热力状态:工质在某一瞬间所呈现的宏观物理状况。
状态参数:压力、温度、比体积、热力学能、焓、熵等。
基本状态参数:压力、温度、比体积压力(Pa ,mmH 2O ,mmHg ,atm, at 换算):1 bar = 105 Pa 1 MPa = 106 Pa1 atm = 760 mmHg = 1.013105 Pa 1 mmHg =133.3 Pa 1 at=735.6 mmHg = 9.80665104 Pa1 psi=0.006895MPa温度:处于同一热平衡状态的各个热力系,必定有某一宏观特征彼此相同,用于描述此宏观特征的物理量。
(标志冷热程度的物理量) 比体积:单位质量的工质所占有的体积。
密度:单位体积工质的质量。
ρν=1。
状态公理:对组元一定的闭口系,独立状态参数个数 N =n +1 状态方程式:Ϝ(p ,ν,T)=0。
独立参数数目N =不平衡势差数=能量转换方式的数目=各种功的方式+热量= n +1准平衡过程:系统所经历的每一个状态都无限接近平衡态的过程。
可逆过程:系统经历某一过程后,如果再沿着原路径逆行而回到初始状态,外界也随之恢复到原来的状态,而不留下任何变化。