《热工基础与发动机原理》考试大纲.doc

第一章发动机的性能一.主要内容1.理论循环的定义，理论循环的评定参数。

2.发动机实际循环的定义。

3.示功图的概念。

4.指示指标与有效指标。

5.机械效率的定义，机械损失的测定，影响发动机机械损失的因素。

6.热平衡的基本概念。

二.重点1.对发动机理论循环与实际循环的分析2.发动机的指示指标与有效指标3.发动机的机械损失组成、影响因素三.难点1.理论循环的比较2.循环热效率及其影响因素3.有效指标的分析与提高发动机动力性和经济性的4.汽车发动机机械效率的测定方法5.热平衡（实际循环热平衡、发动机热平衡）1.理论循环的定义，理论循环的评定参数。

答：理论循环定义：发动机的理论循环是将非常复杂的实际工作过程加以抽象简化，忽略一些因素，所得出的简化循环。

理论循环评定参数：循环热效率ηt:指热力循环所获得的理论功W t与为获得理论功所加入的总的热量Q1之比,即ηt=W t/Q1=1-Q2/Q1循环热效率是用来评价动力机械设备在能量转换过程中所遵循的理论循环的经济性。

循环平均压力P t：指单位气缸工作容积所做的循环功，即P t=W t/V s=ηt·Q1/ V s循环平均压力是用来评价循环的做功能力。

1.发动机实际循环的定义。

答：发动机实际循环的定义：发动机的实际循环是由进气行程、压缩行程、做功行程以及排气行程4个行程5个过程组成的工作循环。

发动机的热平衡:是指发动机实际工作过程中所加入气缸内的燃料完成燃烧时所能放出的热量的具体分配情况。

发动机理论循环的定义发动机的机械损失组成、影响因素————刘忠俊答：发动机的机械损失组成包括：①发动机内部相对运动件的摩擦损失；②驱动附件的损失；③换气过程中的泵气损失。

影响因素：⑴气缸内最高燃烧压力（凡是导致最高燃烧压力上升的因素都将加大摩擦损失，导致机械损失加大）；⑵转速——转速N上升，机械损失功率增加，机械效率下降；⑶负荷——随负荷减少，机械效率ηm下降，直到空转时，有效功率Pe=0；⑷润滑条件和冷却水温度；⑸发动机技术状况。

中科院研究生院硕士研究生入学考试1《热工基础》考试大纲本《热工基础》考试大纲适用于中国科学院研究生院动力工程及工程热物理一级学科的专业硕士研究生入学考试。

《热工基础》包括《工程热力学》和《传热学》的基本内容。

要求考生对基本概念、相关的术语和准则有全面系统的了解，要深刻理解热力学定律的实质和传热公式的性质，能灵活运用进行计算，并能对热力过程和系统作分析，具有解决问题的能力。

工程热力学部分一、考试内容(一)基本概念热力学系统，基本概念和主要术语，热力学状态参数和状态方程，热力过程和热力循环，准静态过程和可逆过程(二)热力学第一定律热力学第一定律的实质，热力学第一定律的开口和闭口系统表达式，内能、热量和功等各项能量的性质和特点，焓的定义和能量方程的应用(三)理想气体性质和热力过程理想气体热力性质和状态参数，理想气体状态方程，理想气体基本热力过程，理想气体基本热力过程的计算，理想气体基本热力过程和状态图(四)熵和热力学第二定律热力学第二定律的实质和描述，卡诺循环和卡诺定理，熵的概念、物理意义和数学推导，熵产和孤立系统熵增原理，能量的品质因素和可用能概念(五)实际气体性质实际气体的性质，范德瓦尔方程，实际气体的计算(六)常见热机的热力循环蒸汽机的热力过程、循环及性能计算，内燃机的热力过程、热力循环及性能计算，燃气轮机的热力过程、热力循环及性能计算二、考试要求(一)基本概念了解工程热力学的研究对象和研究方法，确切掌握基本概念和主要术语，深入理解状态参数和状态方程，掌握热力过程和热力循环的特点，了解工程热力学解决问题的特点、方法和步骤(二)热力学第一定律深入理解热力学第一定律的本质，熟练掌握热力学第一定律的表达式和计算，掌握各项能量的性质和特点，掌握各类功的概念和计算，了解焓的定义和能量方程的应用(三)理想气体性质和热力过程正确理解掌握理想气体的热力性质和各状态参数，理想气体的状态方程，理想气体基本热力过程的特点和状态参数的关系，理想气体基本热力过程的计算，能在状态图上表示理想气体的基本热力过程并进行分析(四)熵和热力学第二定律理解热力学第二定律的实质和不同的表述形式的本质，掌握卡诺循环和卡诺定理，熵的概念和能量耗损的计算原理，可用能的概念及计算方法，理解能量的经济性，能用此原理对热力系统作分析并提出改进的途径(五)实际气体性质了解实际气体的性质和常用的状态方程的含义，范德瓦尔方程的物理意义，掌握对比态原理能对实际气体进行计算三、主要参考书目1、沈维道等《工程热力学》2001年版，高等教育出版社2、曾丹苓等《工程热力学》1996年版，高等教育出版社传热学部分一、考试内容(一)基本概念热量传递的三种基本方式，传热过程和热阻及计算方法(二)稳态导热导热的基本概念和定律，导热系数的定义和数值，一般的一维稳态导热的微分方程和解，稳态导热的应用实例(三)不稳态导热掌握不稳态导热的基本概念，掌握几类不同边界条件下不稳态导热及求解思路(四)对流换热对流换热的概念，对流换热的数学描述，边界层概念及其应用和分析，相似理论和准则数，内部流动对流换热，外部流动对流换热，强化对流换热，自然对流换热(五)热辐射和辐射换热热辐射的基本概念，黑体辐射的基本定律，实际物体的吸收、反射和辐射，基尔霍夫定律，角系数的定义，辐射换热，辐射与其它换热方式的耦合(六)传热和热交换器传热过程的分析和计算，热交换器的分析和计算，强化传热和绝热二、考试要求(一)基本概念深入理解热量传递的三种基本方式和特点，传热过程、热阻以及计算方法(二)稳态导热掌握导热的基本概念和定律，导热系数的定义和常用材料导热系数的数值范围，稳态导热的微分方程和求解的思路，对稳态导热的实例能进行计算和分析，一维稳态导热的解析解(三)不稳态导热掌握不稳态导热的基本概念，几类不同边界条件下不稳态导热及求解思路(四)对流换热掌握对流换热的概念，对流换热的数学描述和微分方程的建立，边界层概念及其应用和分析的方法，相似理论和主要的准则数的本质，内部流动对流换热的特点和计算方法，外部流动对流换热的特点和计算方法，强化对流换热的原则和途径，自然对流换热的原理和计算方法(五)热辐射和辐射换热掌握热辐射的基本概念，黑体辐射的基本定律，实际物体的吸收、反射和辐射的规律，基尔霍夫定律及其应用，角系数的定义和应用，辐射换热过程的计算，辐射与其它换热方式的耦合现象并能进行分析(六)传热和热交换器掌握传热过程的计算和分析，各种形式热交换器的平均传热温差的计算和分析，强化传热的原则和绝热的方法三、主要参考书目1、杨世铭，陶文铨，《传热学》(第三版)，高等教育出版社，19982、戴锅生《传热学》(第二版)，高等教育出版社，1999编制单位：中国科学院研究生院编制日期：2006年6月6日修订日期：2009年6月15日。

《热工基础与发动机原理》教学大纲课程编号：040350课程性质：专业基础课先修课程：工程流体力学总学时数：63学分：3.5讲课：55实验8适合层次：本科适合专业：车辆工程、交通运输工程一、课程的目的及任务本课程工程热力学、传热学和发动机原理的综合学科，主要任务是研究热力学的基本理论、探讨能量有效利用的途径和方法并使学生获得有关热能传递的基本理论知识、相应的分析计算能力。

同时突出对车用发动机原理与性能的认识，从车辆对发动机使用要求出发，来学习研究发动机的特性，该课程不仅为学习其他专业知识提供必要的理论基础，也是培养提高学生分析和解决工程实际问题能力的重要环节之一。

通过该课程的学习，主要培养学生以下方面的能力：1、掌握热力学的基本定律，并会应用于对一些工程问题的分析与计算。

2、掌握热力过程的理论与规律，并将之应用于实际，学会对工程问题进行抽象简化，并进一步作分析研究的方法。

3、学会对传热过程进行解剖处理和分析计算的基本方法。

4、掌握导热的基本定律，能对无热源的简单几何形状物体在常物性条件下的导热进行熟练的分析计算，并对导热问题的数值求解途径有所了解。

5、理解对流换热的实质，并会准则方程式计算。

6、掌握热幅射的基本定律，熟悉由透明介质所隔开的两物体间辐射换热的基本计算方法。

7、掌握发动机中热功转换的基本规律和性能。

8、掌握车用发动机的特性及匹配方法。

9、具备分析影响发动机性能指标的各种因素，提出提高性能指标的措施和方法之能力。

10、熟悉常规的发动机台架试验方法。

二、理论教学内容1、绪论能源及能源的利用方式；几种热机循环的组织；工程热力学及传热学的研究对象及主要内容；发动机原理的主要学习内容。

2、工程热力学基本概念热力学；热力状态参数；温度、压力及比重；平衡状态；状态方程式；参数坐标图；准静态过程；可逆过程；热量和功；熵；热力循环。

3、热力学第一定律热力学第一定律的实质；内能，热力学第一定律基本表达式；稳定流动能量方程；焓；稳定流动能量方程的应用。

第一章发动机的性能一.主要内容1.理论循环的定义，理论循环的评定参数。

2.发动机实际循环的定义。

3.示功图的概念。

4.指示指标与有效指标。

5.机械效率的定义，机械损失的测定，影响发动机机械损失的因素。

6.热平衡的基本概念。

二.重点1.对发动机理论循环与实际循环的分析2.发动机的指示指标与有效指标3.发动机的机械损失组成、影响因素三.难点1.理论循环的比较2.循环热效率及其影响因素3.有效指标的分析与提高发动机动力性和经济性的4.汽车发动机机械效率的测定方法5.热平衡（实际循环热平衡、发动机热平衡）1.理论循环的定义，理论循环的评定参数。

答：理论循环定义：发动机的理论循环是将非常复杂的实际工作过程加以抽象简化，忽略一些因素，所得出的简化循环。

理论循环评定参数：循环热效率ηt:指热力循环所获得的理论功W t与为获得理论功所加入的总的热量Q1之比,即ηt=W t/Q1=1-Q2/Q1循环热效率是用来评价动力机械设备在能量转换过程中所遵循的理论循环的经济性。

循环平均压力P t：指单位气缸工作容积所做的循环功，即P t=W t/V s=ηt·Q1/ V s循环平均压力是用来评价循环的做功能力。

1.发动机实际循环的定义。

答：发动机实际循环的定义：发动机的实际循环是由进气行程、压缩行程、做功行程以及排气行程4个行程5个过程组成的工作循环。

发动机的热平衡:是指发动机实际工作过程中所加入气缸内的燃料完成燃烧时所能放出的热量的具体分配情况。

发动机理论循环的定义发动机的机械损失组成、影响因素————刘忠俊答：发动机的机械损失组成包括：①发动机内部相对运动件的摩擦损失；②驱动附件的损失；③换气过程中的泵气损失。

影响因素：⑴气缸内最高燃烧压力（凡是导致最高燃烧压力上升的因素都将加大摩擦损失，导致机械损失加大）；⑵转速——转速N上升，机械损失功率增加，机械效率下降；⑶负荷——随负荷减少，机械效率ηm下降，直到空转时，有效功率Pe=0；⑷润滑条件和冷却水温度；⑸发动机技术状况。

《热工基础与发动机原理》考试大纲课程编号：040350；课程性质：专业基础课；总学时数：64；学分：4；讲课：58实验：6上机：0；课外实践：0;适合层次：本科；适合专业：车辆工程、交通运输工程I课程考试目的本课程是为汽车工程专业设置的一门专业基础课。

通过本课程的学习，使学生系统的掌握汽车发动机工作原理，为后续专业课程奠定坚实的基础。

II课程内容与考核目标本门课程的考核应遵循《热工基础与发动机原理》教学大纲和考试大纲的要求，既考查学生理解和掌握课程与教学的基本理论、基础知识的情况，也考察学生综合运用课程与教学的基本理论知识分析、解决问题的能力。

课程的考试考核采用卷面考试和平时成绩相结合的形式。

卷面考试的考核形式为闭卷。

热工基础部分绪论（一般章节）1）了解工程热力学研究的基本内容与传热学的基本知识体系，了解学习该部分内容对研究内燃机工作过程的意义。

第一章：热力学第一定律（重点章节）2）理解工程热力学的基本概念；3）掌握热力学第一•定律的两种表达式；4）理解理想气体的热力性质；5）掌握四种基本热力过程功、热量等基本的计算方法。

第二章：热力学第二定律（重点章节）6）理解热机循环热效率的计算方法；7）掌握对四冲程发动机的理论循环的建立方法、热效率分析方法和各循环的对比方法。

第三章：传热过程（次重点章节）8）理解热量传递过程及其三种基本方式；9）掌握导热现象的分析方法和一维稳态导热问题的计算；10）理解对流换热现象，熟悉牛顿冷却公式；11）会通过三种换热方式分析发动机的换热问题。

发动机原理部分第一章：发动机的性能指标（次重点章节）12）熟悉四冲程发动机的实际循环过程，掌握实际循环和理论循环的比较方法; 13）掌握发动机指示指标、有效指标的计算方法；14）掌握机械损失的测定方法和提高机械效率的措施；15）理解发动机热平衡的基本概念。

第二章：发动机的换气过程（次重点章节）16）熟悉四冲程发动机的换气过程；17）掌握四冲程发动机的充气效率的概念；18）了解影响充气效率的因素、掌握提高充气效率的方法；19）了解发动机增压的基本方法、掌握废气涡轮增压的基本原理。

第一章基本概念基本概念：热机，工质，热力系统及其分类，平衡状态，热力过程，准平衡过程，可逆过程公式应用：功量、热量；分析示功图、示热图。

计算：绝对压力，功和热掌握计算类型：课后作业第二章热力学第一定律基本概念：热力学能，焓，绝热节流公式应用：闭口、开口系统热一律公式（熟悉推导过程及模型）掌握计算类型：课后作业、例题2-1、例题2-2、例题2-3第三章理想气体的性质及热力过程基本概念：理想气体，各类定义的热容，比热容比，理想混合气体，分压力定律，分体积相加定律；混合气体的平均摩尔质量、气体常数、比热容，热力过程的研究目的与方法公式应用：理想气体状态方程式；利用热容计算热力学能、焓、熵；熟练的从过程方程式、初终态参数关系式、p-v、T-S图、功量和热量的角度推导和应用理想气体的四个基本热力过程（表3-2）掌握计算类型：课后作业、例题3-1,、例题3-4、例题3-5（平均比热容法不作要求）第四章热力学第二定律基本概念：自发过程，热二律表述，卡诺循环（定理），动力循环（正、逆），循环热效率，熵，克劳修斯积分等式（不等式）；熵流，熵产；熵增原理，作功能力损失公式应用：4-2，图4-3，熟悉克劳修斯积分等式（不等式）推导，4-12，4-15，4-16，4-21掌握计算类型：课后作业、例题4-1、例题4-4第五章水蒸气基本概念：水蒸气性质，产生过程，饱和状态，1点2线3区5态，干度，干度计公式应用：掌握P112页计算公式，5-2、3、4掌握计算类型：课后作业第六章动力循环装置基本概念：热机效率提高的途径，蒸汽动力装置，朗肯循环及效率，蒸汽参数对朗肯循环效率的影响，提高蒸汽动力循环的途径，活塞式内燃机循环定义、实际循环及理想循环，压缩比，升压比，预胀比，影响内燃机理想循环效率的因素，吸热平均温度公式应用：6-2、3、4掌握计算类型：课后作业、例题6-2、例题6-4第八章动力循环装置基本概念：热对流、热辐射、热传导，热流量、热阻、导热系数、热流密度，一维稳态导热，牛顿冷却公式，表面传热系数，传热过程，对流换热公式应用：8-1,8-3,8-6掌握计算类型：课后作业、例题8-1、例题8-3考试题型：填空15分；判断10分；选择10分；概念15分；计算50分。