《热工基础及应用》第3版知识点
第一章 热能转换的基本概念
本章要求：1.掌握研究热能转换所涉及的基本概念和术语；2.掌握状态参数及可逆过程的体积变化功和热量的计算；3.掌握循环的分类与不同循环的热力学指标。 知识点：
1.热力系统：根据研究问题的需要和某种研究目的，人为划定的一定范围内的研究对象称为热力系统，简称热力系或系统。热力系可以按热力系与外界的物质和能量交换情况进行分类。
2.工质：用来实现能量相互转换的媒介物质称为工质。
3.热力状态：热力系在某瞬时所呈现的宏观物理状态称为热力状态。对于热力学而言，有意义的是平衡状态。其实现条件是：0,0,0p T μ?=?=?=。
4. 状态参数和基本状态参数：描述系统状态的宏观物理量称为热力状态参数，简称状态参数。状态参数可按与系统所含工质多少有关与否分为广延量（尺度量）参数和强度量状态参数；按是否可直接测量可分为基本和非基本状态参数。
5. 准平衡（准静态）过程和可逆过程：准平衡过程是基于对热力过程的描述而提出的。实现准平衡过程的条件是推动过程进行的不平衡势差要无限小，即0p ?→，0T ?→（0μ?→）。
6、热力循环：为了实现连续的能量转换，就必须实施热力循环，即封闭的热力过程。热力循环按照不同的方法可以分为：可逆循环和不可逆循环；动力循环（正循环）和制冷（热）循环（逆循环）等。动力循环的能量利用率的热力指标是热效率：0=t H W Q η；制冷循环能量利用率的热力学指标是制冷系数：L 0
=Q W ε。 第二章 热力学第一定律
本章要求：1. 深入理解热力学第一定律的实质；2. 熟练掌握热力学第一定律的闭口系统和稳定流动系统的能量方程。
知识点：
1. 热力学第一定律：是能量转换与守恒定律在涉及热现象的能量转换过程中的应用。热力学第一定律揭示了能量在传递和转换过程中数量守恒这一实质。
2. 闭口系统的热力学第一定律表达式，即热力学第一定律基本表达式：Q U W =?+。
3. 稳定流动系统的能量方程：2sh 12
Q H m c mg z W =?+?+?+。
4.
技术功：2t sh 12W m c mg z W =?+?+，在可逆条件下 2t 1
d W V p =-?。 第三章 热力学第二定律
本章要求：1. 深刻理解热力学第二定律的实质，掌握卡诺循环、卡诺定理及其意义；
2. 掌握熵参数，了解克劳修斯不等式意义；
3.利用熵增原理进行不可逆过程和循环的分析与计算。
知识点：
1. 热力学第二定律：能量不仅有“量”的多少问题，而且有“品质”的高低问题。热力学第二定律揭示了能量在传递和转换过程中品质高低的问题，其表现形式是热力过程的方向性和不可逆性。热力学第二定律典型的说法是克劳修斯说法和开尔文的说法。虽然不同说法表述上不同，但实质是相同的，因此具有等效性。
2. 卡诺循环和卡诺定理：是热力学第二定律的重要内容之一，它不但指出了具有两个热源热机的最高热效率，而且奠定了热力学第二定律的基础。
3. 卡诺循环热效率：当热源温度为T H ，冷源温度为T L 时，卡诺循环的热效率为C 1L H
T T η=-。 4.卡诺定理：如果用r η表示两恒温热源的可逆循环的热效率，用t η表示同温限下的其它循环热效率，则卡诺定理可以表示为r t ηη≥。
5. 熵：利用卡诺循环和卡诺定理可以导出或证明状态参数熵，re
d Q S T δ=。
6. 克劳修斯不等式：Q 0T δ≤??。通过克劳修斯不等式可以判断循环是否可行，是否可逆，因此克克劳修斯不等式是热力学第二定律的数学表达式之一。利用克劳修斯不等式可以导出关系式d Q
S T δ≥，此式可以用来判断热力过程的可行与否（是否可以发生），可逆与否，
因此它亦是热力学第二定律的数学表达式之一。
7. 熵产：熵产是不可逆因素引起的，恒大于等于零，因此熵产是揭示不可逆过程大小的重要判据。熵产可以通过孤立系的熵增原理求得。
8. 孤立系的熵增原理：孤立系的熵只能增加，不能减少，极限的情况保持不变。即：iso g d d 0S S =≥ 或 iso g 0S S ?=?≥。孤立系的熵增原理的数学表达式也是热力学第二定律的数学表达式之一。熵增原理也适用于控制质量的绝热系，即：ad g d d 0S S =≥ 或
ad g 0S S ?=?≥。
第四章 理想气体的热力性质和热力过程
本章要求：1. 掌握理想气体各种热力过程的过程方程和基本状态参数间关系；2. 进行各种热力过程的功量和热量的计算分析，并在p -v 图和 T -s 图对热力过程进行定性分析；3. 掌握理想气体的状态方程；4. 掌握理想气体的比热容，正确运用比热容计算理想气体的热力学能、焓和熵。
知识点：
1. 理想气体的状态方程：g pv R T = 或 m pV RT =。针对整个系统状态方程可以写为：g pV mR T =或pV nRT =。气体常数与摩尔气体常数有关系式：g R R M =
。 2. 理想气体的比热力学能：仅与温度有关，21d V u c T ?=
? 或 V u c T ?=?。
3. 理想气体的比焓：仅与温度有关，2
1d p h c T ?=? 或 p h c T ?=?。
4. 理想气体的比熵：不但与温度有关，而且与压力或体积有关。如： 22g 11d ln p p T s c R T p ?=-? 或 22g 11
ln ln p T p s c R T p ?=- 5. 理想气体的混合物：为研究理想气体混合物而引入的两模型是分压力模型与分体积模型，从而有道尔顿分压力定律和亚美格分体积定律。利用理想气体混合物的成分可以求解折合的摩尔结果、气体常数、比热力学能、比焓和比熵。
6. 理想气体的多变过程：定值=n
pv 。 第五章 蒸气的热力性质和热力过程
本章要求：1.掌握蒸气的热力性质特点，能正确熟练利用蒸气热力性质图、表进行蒸气热力性质的计算；2.掌握蒸气热力过程分析计算的步骤，能正确使用蒸气热力性质图、表进行蒸气热力过程的分析计算。
知识点：
1. 蒸气的热力性质：可以归纳为一点、二线、三区、五状态。一点：临界状态点，仅随工质而异；二线：饱和蒸气线（上界线）和饱和液线（下界线）；三区：未饱和液区、湿蒸气区和过热蒸气区；五状态：未饱和液、饱和液、湿蒸气、饱和蒸气和过热蒸气。
2. 蒸气热力性质图表：根据蒸气五种状态的计算特点，蒸气热力性质表分为饱和液和饱和蒸气表，未饱和液和过热蒸气表。用于定性分析的蒸气热力性质图是p -v 和T-s 图，用于定量计算的水蒸气热力性质图是h -s 图。
3. 蒸气热力过程分析：借助蒸气热力性质图表分析蒸气的热力过程，利用第一定律的能量方程和第二定律的熵增原理进行能量传递与转换的分析计算和过程的不可逆性的分析计算。
第六章 湿空气
本章要求：1.掌握湿空气的状态参数；2.湿空气的基本热力过程分析计算。
知识点：
1. 湿空气的热力性质：湿空气是干空气和水蒸气的混合物，湿空气的状态参数有露点温度、相对湿度、含湿量（比湿度）和比焓。湿空气的状态参数可以用解析法求取，也可以用焓-湿图求取。
2. 湿空气的热力过程：湿空气热力过程多为几种基本热力过程的组合，湿空气的基本热力过程有：加热与冷却过程、冷却去湿过程和绝热加湿过程。湿空气的热力过程的求解，无论是基本热力过程，还是其他热力过程，依据的基本定律就是质量守恒定律和热力学第一定律。
第七章 热量传递的三种基本方式简介
本章要求：1.掌握热量传递三种基本方式的概念、特点与基本计算式；2.掌握热导率、表面传热系数与发射率的概念；3.了解复合传热与传热过程的概念。
知识点： 1. 传热定义及基本传递方式：传热是由于温差引起的热量转移过程，它有三种不同的基本传递方式：热传导、热对流与热辐射。
2. 热传导、热对流与热辐射的基本概念及其传热量的基本计算公式：当物体内有温度差或两个不同温度的物体直接接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，依靠物质微粒（分子、原子或自由电子等）的热运动而产生的热量传递现象称为热传导，简称导热，导热传热量用傅立叶导热定律进行计算；流体中，温度不同的各部分之间发生相对位移时所引起的热量传递现象叫热对流，简称对流。工程上特别感兴趣的是流体流过固体壁面时发生的对流和导热联合作用的热量传递过程，称为对流传热，对流传热量用牛顿冷却公式计算。物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射，物体因为热的原因而发出辐射能的现象称为热辐射。
3. 复合传热基本概念：对流与辐射同时存在的传热过程称为复合传热。
4. 辐射传热表面传热系数：r r Φh A t =?。
5. 传热过程基本概念：热量由固体壁一侧的热流体通过固体壁传递给另一侧冷流体的过程，叫做传热过程。
第八章 导热的基本定律及稳态导热
本章要求：1. 掌握傅里叶导热定律；2. 掌握三维直角坐标导热微分方程；3. 掌握温度场的求解，通过平壁和圆筒壁的稳态导热计算公式；4. 掌握热阻概念及其应用；5. 掌握肋片导热特点与套管式温度计测量误差分析。
知识点：
1. 傅里叶定律：导热的基本定律，q =λ-n t n
??。傅里叶定律是联系导热体的温度场与热流场之间的桥梁。
2. 导热微分方程：揭示导热体内温度分布规律的基本方程，直角坐标系中常物性各向同性
材科的导热微分方程为：222.222t t t t Φc x y z λτρ??????=+++ ???????
。
3. 导热微分方程的边界条件：包括第一类、第二类和第三类边界条件。
4. 典型的一维稳态导热问题的温度场与热流场求解：通过求解导热微分方程与定解条件（初始条件与边界条件）获得导热体的温度分布，再利用傅里叶定律，即可获得热流场，包括无限大平壁、无限长圆筒壁与等截面直肋的温度场与热流场的求解思路。
5. 肋片导热及应用：肋片导热与大平壁与圆筒壁导热不同，在热量传递方向上，导热量处处不守恒，包括肋片的温度变化、套管式温度计测量的误差与如何提高测量精度。
第九章非稳态导热
本章要求：1. 掌握简单形状物体的非稳态问题工程计算方法；2. 掌握集总参数法。
知识点：
1.非稳态导热问题的特点：物体内各点的温度随时间而变；在非稳态导热热量传递的
路径中，每一个与热流方向垂直的截面上的热流量处处不等。
2.一维非稳态导热过程分析求解及诺谟图：非稳态导热问题分析解计算复杂繁琐，工
程上通常使用图线进行计算。图线是在满足工程计算准确度要求的条件下，事先按
照分析解计算出有关数值，然后将这些数值以特征数为变量画出，这些图线称为诺
谟图。
3.集总参数法：忽略物体内部导热热阻的非稳态导热问题的研究方法称为集总参数
法，在Bi数比较小的情况下的一种近似求解非稳态导热问题的有效方法。
4.时间常数：定义为ρcV/ (hA)，具有时间τ的量纲。时间常数在工程上具有重要应用，
反映了流体温度变化响应快慢的指标。
5.毕渥准则数：Bi=hδ/λ，分子是厚度为δ的平壁内的导热热阻，分母则是壁面外的
对流传热热阻，Bi具有对比热阻的物理意义。
6.傅里叶准则数：Fo=aτ/δ2，分子是时间，分母也具有时间的量纲，它反映热扰动透
过导热体的时间，Fo具有对比时间的物理意义。
第十章导热问题的数值求解基础
本章要求：1. 了解导热问题数值求解的基本思想；2. 了解利用热平衡法建立稳态导热问题的内节点与边界节点的离散方程。
知识点：
1. 导热问题数值求解的基本思想：把原来在时间、空间坐标系中连续的物理量场，如导热物体的温度场，用有限个离散点上的值的集合来代替；通过求解按一定方法建立起来的关于这些值的代数方程，获得离散点上被求物理量的值。这些离散点上被求物理量值的集合称为该物理量的数值解。
2. 节点、步长、元体（控制容积）：为了数值计算，必须首先将求解区域离散化，选取离散点，可以用一系列与坐标轴平行的网格线把求解区域划分成许多子区域，网格线交点就是所选取的需要确定温度值的离散点，称为节点。相邻两节点间的距离称为步长。每一个节点都可以看成是以它为中心的一个小区域的代表，它由相邻两节点连线的中垂线构成，称节点所代表的小区域为元体（又叫控制容积）。
3. 节点方程：关于节点上物理量的代数方程称为节点有限差分方程，简称节点方程。
4. 热平衡法：对任一元体，根据能量守恒定律写出热平衡式，建立节点的有限差分方程。
第十一章对流传热
本章要求：1.掌握影响对流传热的各种因素与各种对流传热过程的基本特点；2.掌握边界层概念、准则数及准则方程式的意义和应用；3.掌握选用合适的准则方程进行强制对流传热和自然对流传热的计算；4.了解有相变的对流传热的基本特征及主要影响因素。
知识点：
1. 影响对流传热表面传热系数的主要因素：对流传热是流体流过固体壁面时的热量传递，它是由流体宏观位移的热对流和流体分子间微观的导热构成的复杂的热量传递过程。因此，影响对流传热表面传热系数的因素不外乎是影响流动的因素及流体本身的热物理性质，包括流动的起因，流动的速度与形态，流体有无相变，传热面的几何形状和大小及位置，流体的热物理性质等。
2. 局部表面传热系数与流体温度场的关系：0x y t h t y λ=??
?=- ?????。 3.边界层理论：流场可以划分为边界层区和主流区。流动边界层内速度发生剧烈变化，速度梯度很大，是发生动量扩散（粘性作用）的主要区域，主流区的流体可以近似当作理想流体。热边界层内温度梯度很大，温度发生剧烈变化，是发生热量扩散的主要区域，热边界层之外的温度梯度可以忽略。流动边界层厚度和热边界层厚度与壁面特征尺度相比均是一个小量。
4. 对流换热特征数：努塞尔数，hl
Nu =λ；普朗特数，p c v Pr a ηλ==，动量扩散和热量扩散的度量；雷诺数，ul Re =ρη
，惯性力和粘性力的度量；格拉晓夫数，Gr =32/V g tl αν?，反映自然对流传热现象中浮升力与粘性力相对大小。
5. 特征数方程式：用特征数表示的函数关系式称为特征数方程式，采用实验研究方法，通过引入特征数以及特征数方程式，可以大大降低实验次数而又获得具有通用性的结果。
6. 管槽内部流动、纵掠平板、横掠单管与管束间强制对流的通用实验关联式：即，(),Nu f Re Pr =。
7. 大空间自然对流传热的实验关联式：(),Nu f Gr Pr =。
8. 膜状冷凝和珠状冷凝：如果凝结液体能很好地润湿壁面，它就在壁面上形成一层完整的膜，称为膜状凝结。如果凝结液体不能很好地润湿壁面，凝结液在壁面上形成一个个的小液珠，而不形成连续的液膜，这种凝结称为珠状凝结。一般来说，珠状冷凝表面传热系数大于膜状冷凝。
9. 大容器饱和沸腾曲线：当液体与壁面温度超过其饱和温度的壁面接触时，随着壁面温度的升高，就会发生沸腾传热。实验表明，大容器内，随着加热面温度t w 与相应压力下的液体饱和温度t s 之差Δt （称为过热度）的增加，会出现四个传热规律全然不同的区域。
10．相变传热强化基本原理：尽量减薄液膜层厚度是强化膜状凝结的基本原理，如果能拉薄表面液膜或加速液膜排出，则能强化凝结传热，反之，如果使液膜增厚，凝结表面传热系数将降低。沸腾传热机理与气泡动力学相关，强化沸腾传热的基本原理是尽量增加加热面上的汽化核心，产生更多的汽泡，并让汽泡长大并离开加热面，通常可在加热面上进行表面结构改造达到强化沸腾传热的目的。
第十二章 辐射传热
本章要求：1. 掌握斯忒藩-玻耳兹曼定律与基尔霍夫定律；2. 掌握黑体、灰体、有效辐射、投入辐射、角系数、遮热板的基本概念；3. 掌握两个灰体表面之间的辐射传热计算；
4. 了解气体辐射的基本特点。
知识点：
1. 黑体：黑体的吸收比α=1，这意味着黑体能吸收各种波长的辐射能，黑体在热辐射分析中有其特殊的重要性，尽管在自然界中并不存在黑体，但可人工制造出十分接近于黑体的模型。处理实际物体辐射的思路是：先讨论黑体辐射的基本定律，在此基础上，找出实际物体辐射与黑体辐射的偏差，从而确定必要的修正系数。
2. 斯忒藩-玻耳兹曼定律，数学表达式为4b E T σ=。斯忒藩-玻耳兹曼定律将物体辐射
力与温度联系起来。
3.灰体：在热辐射理论中，把光谱吸收比αλ与波长无关，即λαα=＝常数的物体称为灰体。
4. 基尔霍夫定律：在热平衡条件下，任何物体的辐射力与它对来自黑体辐射的吸收比的比值，恒等于同温下黑体的辐射力。显然，这个比值只与热平衡温度有关，而与物体本身性质无关。基尔霍夫定律将物体吸收比与发射率联系起来。
5. 角系数：把表面1发出的辐射能落在表面2上的百分数称为表面1对表面2的角系数，记为X 1,2。角系数具有三个基本特性，角系数的相对性：1,222,11X A X A =；角系数的完整性：,1,2,,,11n i i i j i n i j j X X X X X
=+++???+==∑；角系数的分解性：
1(23)1213ΦΦΦ→+→→=+。
6. 有效辐射和投入辐射：把单位时间内离开单位表面积的总辐射能称为该表面的，记为J ；而把单位时间内投射到单位表面积上的总能量称为该表面的投入辐射，记为G 。
7. 空间辐射热阻和表面辐射热阻：空间辐射热阻的数学表达式为)/(12,11X A ，完全取决于几何条件；表面辐射热阻为)/()1(111A εε-，它是因表面不是黑体而产生的热阻，即取决于表面因素。
8. 黑体表面之间的辐射换热量：b1b21,211,2
1
E E ΦA X -=。 9. 两个灰体表面组成的封闭系统的辐射换热量：b1b212121*********,,E E ΦεεεA A X εA -=
--++。 10. 遮热板：工程上有时需要削弱辐射传热或隔绝辐射的影响，如果辐射表面的尺度、温度和黑度又无法改变，这时可在辐射表面之间放置发射率很小的薄板来达到目的。这种薄
板起着遮盖辐射热的作用，称为遮热板。在两块大平行平板间插入n 块发射率相同的遮热板（薄金属板）时的辐射传热热流量，为无遮热板时的辐射传热热流量的)1/(1+n 。
第十三章 喷管和扩压管
本章要求：1.掌握变截面短管内可逆的一维稳定流动分析得到的管道截面面积变化率、流体马赫数及流速变化率的特征方程；2.对不同马赫数时的特征方程进行分析，得到不同管道中流体状态参数变化和管道截面面积的变化规律；3.掌握渐缩喷管和缩放喷管的流速和流量计算，以及喷管的设计计算和校核计算；4.掌握工程中常见的渐扩扩压管的分析方法以及绝热滞止过程和滞止参数等基本概念。
知识点：
1. 喷管：喷管是用于增加气体或蒸气流速的变截面短管，在叶轮式动力机中，热能向机械能的转换是在喷管中实现的。当气流的Ma
2. 声速和马赫数：理想气体声速为a g c pv R T κκ==，气体的声速与气体的热力状态有关，气体的状态不同，声速也不同。在气体的流动过程中，气体的热力状态发生变化，声速也要变化。因此，声速是状态参数，即当地（某截面处）热力状态下的声速，又称当地声速；马赫数是气体在某截面处的流速与该处声速之比，用Ma 表示，即a
c c Ma =，根据Ma 的大小，流动可分为亚声速流动（Ma < l ），声速流动（Ma = 1），超声速流动（Ma >l ）。
3. 临界压比：临界截面上的气体压力cr p 与进口 (初速01≈c )压力p 1之比称为临界压比，表示为1cr cr 121p v p κκκκ-??== ?+??，由于p v c c κ=，仅取决于气体热力性质，因此临界压比cr v 是仅与气体热力性质有关的参数。气体一定，其临界压比一定。
4. 喷管计算：包括设计计算和校核计算。喷管设计计算的原则为：当b cr 0
p p υ≥时，选择减缩喷管；当b cr 0
p p υ<时，选择缩放喷管。喷管的校核计算时，需要通过判断确定喷管出口的压力，计算喷管出口参数、流速、质量流量等。
5. 喷管的选型原则：在喷管的设计中，已知的是喷管进口的气体参数p 1，T 1，c 1，质量流量q m 和喷管出口外界的压力——背压p b 。设计的目的在于充分利用喷管进口压力和背压所造成的压差p 1-p b ，使气体在喷管中膨胀加速、压力下降，一直到其出口压力p 2等于背压p b ，
从而达到使气流的技术功完全转变为气流动能的目的。由于喷管的形状对气体的流动有制约作用，所以选型是喷管设计首先要考虑的问题。当p b /p 1≥v cr 时，应选择渐缩喷管；当p b /p 1 6. 速度系数?，喷管效率N η和能量损失系数ζ：工程中常用速度系数?，喷管效率N η或能量损失系数ζ来度量实际出口流速下降和动能的减少，即：2 '2c c =?；2222'2 222'22 121?η===c c c c N ；2222'2221212121?ζ-=-=c c c 。 7. 扩压管：与喷管中的热力过程相反，在工程实际中还有另一种情况，即高速气流进入变截面短管中时，气流的速度降低，而压力升高，这种能使气流压力升高而速度降低的变截面短管称为扩压管，扩压管在叶轮式压气机中得到应用。 8. 滞止参数：对于任意速度不为零的气体，被固体壁面所阻滞或经扩压管后其速度降低为零的过程称为滞止过程。滞止过程与外界无热交换，故为绝热滞止。在不考虑气体黏性摩阻的条件下，绝热滞止为定熵滞止过程。气流速度滞止为零时的状态称为滞止状态，其状态参数称为滞止参数，用下标0表示。 第十四章 换热器及其热计算 本章要求：1. 掌握传热过程和传热方程；2. 掌握不同壁面传热系数的计算；3. 掌握换热器热设计的基本方法；4. 了解强化传热和削弱传热的措施与方法。 知识点： 1. 换热器传热计算三个基本方程：传热方程m t kA Φ?=，热平衡方程)()(222m2111m1t"t'c q t"t'c q Φ-=-=。 2. 传热系数：表征传热过程强烈程度的物理量，传热过程越强，传热系数越大，反之则越小。通过平壁传热的传热系数为：121 11k h h =++δλ；通过圆筒壁的传热系数为：22211121 1ln 2k d d d h d d h λ=++。 3. 肋效率和肋面总效率：肋片实际散热热流量与假定整个肋片表面处于肋基温度下的理想散热热流量之比称为肋效率。肋面总效率定义为肋侧表面总的实际散热热流量与肋壁侧温度均为肋基温度的理想散热热流量之比。 4. 换热器分类：换热器可以按照工作原理、结构和流动方式等进行分类。按工作原理可以 分类为间壁式换热器、混合式换热器、回热式（或蓄热式）换热器。按结构可以分类为壳管式换热器、套管式换热器、肋管式换热器、板式换热器。按流动形式可以分类为顺流、逆流、复杂流。 5. 对数平均温差：换热器中由于冷、热流体沿换热面流动温度发生变化，在利用传热方程进行热计算时必须使用整个传热面上的平均温差——对数平均温差m t ?。对于逆流和顺流的换热器对数平均温差m t ?可以采用统一的计算式，即：min max min max m ln t t t t t ???-?=?。 6. 换热器的热计算：包括设计计算（面积A 为未知量）和校核计算（面积A 为已知量）。换热器的热计算有两种方法：一种是对数平均温差法；另一种是效能-传热单元法（ε-NTU ）。 7. 强化传热途径：加大传热温差，以及减小传热面总热阻。 第十五章 压气机 本章要求：1.掌握活塞式和叶轮式两种压气机结构和工作原理；2.掌握对压气机热力过程的分析和计算。 知识点： 1．单级活塞式压气机：等温压缩、多变压缩和等熵压缩过程的耗功各不相同，分析计算后得到了三种过程耗功的计算式。通过对压缩过程的分析可得T c n c s c w w w ,..>>，s n T T T T 222<<。 2．叶轮式压气机：压缩过程是绝热过程，因此，压气机耗功用绝热的耗功计算式计算。压缩过程中不可逆因素大小用压气机的绝热效率s c ,η表示1 212,''h h h h w w c c s c --==η。 3．多级压缩、级间冷却：对于活塞式压气机和叶轮式压气机，采用多级压缩、级间冷却的措施，都可达到省功的目的。最佳压比为N N opt P P 1 1+=π。 第十六章 气体动力装置及循环 本章要求：1.掌握汽油机和柴油机的构造及实际工作循环、实际工作循环简化后得到的相应的理想循环以及能量分析计算；2. 掌握简单燃气轮机装置的基本结构及实际工作循环、实际工作循环简化后得到的定压加热的理想循环（Brayton 循环）以及能量分析计算；3.掌握回热在燃气轮机中的应用及提高热效率的原理，提高燃气轮热效率的途径与方法。 知识点： 1. 定容加热循环、定压加热循环和混合加热循环的能量分析计算：以热力性质与燃气相近的空气作为循环的工质，且为理想气体和定值比热容，忽略实际进、排过程的阻力摩擦损失，这样就可将汽油机的实际工作循环简化为定容加热的理想闭合循环，又称奥托(Otto) 循环，其热效率为：1 21)(1 1--=k t v v η111--=k ε，还可以用平均温度来表示，即： 1L t H T T =-η；与汽油机相比，柴油机的实际工作循环只是在燃油供给和燃烧过程有所不同，在和汽油机相同的简化条件下，柴油机的实际工作循环可简化为理想循环，其加热过程包括两部分，2-3的定容加热和3-4的定压加热，所以称为混合加热循环，其理想循环的热效率513243()1()() v t v p c T T c T T c T T -=--+-η ，引入压缩比21/v v =ε，升压比23/p p =λ和预胀比34/v v =ρ后，可变为)] 1()1[(111-+---=-ρλλελρηk k k t 。如果喷油开始的时间在活塞压缩过程结束时开始，即活塞开始右移时开始喷油，燃烧过程只有定压燃烧，则可得到定压加热理想循环，定压加热理想循环又称狄塞尔( Diescl)循环，其热效率为： ) 1(111---=-ρερηk k k t 。 2. 燃气轮机定压加热理想循环（Brayton 循环）：为了从热力学观点分析燃气轮机装置的循环，必须对，燃气轮机装置实际工作开式循环进行简化，实际工作循环中，压缩机压缩的是空气，燃烧室中加入了燃料，燃烧后燃气的成分发生了变化。由于加入燃料的质量相对于空气的质量很小，可以忽略，而燃气的热力性质与空气接近，这样就可认为循环中的工质具有空气的性质。燃烧室中的燃烧放热可视为空气在定压下从外热源吸热。实际工作循环中，做功后的乏气从燃气轮机排气口排入大气。假定出口压力可以达到大气压力，而工质已视为空气，因此，从燃气轮机排气口排出的气体与压气机进口的空气压力相同，只是温度不同。可以假想一换热器，排气口排出的气体进入热交换器被冷却，向冷源放出热量，定压冷却到进气温度时再进入压气机，这样开式循环就简化成一个，闭式循环。再假定所有过程都是可逆的，就可得到，定压加热燃气轮机装置的理想循环p-v 和T-s 图，也叫做布雷敦(Brayton)循环，其循环的热效率可表示为：k k t 1 1 1--=πη，提高增压比π可以提高定压加热理想气轮 机循环的热效率。 3. 有摩阻的实际循环：由于气流在压气机和燃气轮机中的流速较高，因而摩擦的影响不可忽略。对于燃气轮机用相对内效率T η来描述它的不可逆程度。T η定义为不可逆时燃气轮机 的做功T w '与可逆时气轮机的做功T w 之比，即：4 343h h h h w w T T T --='='η。 第十七章 蒸汽动力装置及循环 本章要求：1.了解锅炉、汽轮的基本构造和工作原理；2.掌握朗肯循环的能量分析计算；掌握考虑粘性摩阻的蒸汽动力循环；4.掌握再热和抽汽回热循环的能量分析计算。 知识点： 1.朗肯循环：蒸汽动力循环中的锅炉、汽轮机、冷凝器和水泵是循环中的四大基本设备。最简单的蒸汽动力循环是利用这四个基本设备实现的朗肯循环，由两个定压过程和两个定熵过程组成。朗肯循环的热效率为01243121413 ()()t H w h h h h h h q h h h h η----==≈--。 2. 有摩阻的实际循环：实际蒸汽动力装置中的过程是不可逆的，尤其是蒸汽在汽轮机中的膨胀过程。由于蒸汽在汽轮机中流速很高，汽流内部的摩擦损失及汽流与喷嘴内壁的摩擦损失不能忽略，叶片对汽流的阻力也相当大，这都使理想的可逆循环与实际循环有较大的差别。采用相对内效率T η描述其内部不可逆因素的大小，2 121h h h h w w T T T --='='η。 3.再热循环：进入汽轮机的新蒸汽先在汽轮机中膨胀至某一中间状态a 后，被引出到再热器中再次加热至状态b （温度通常等于新蒸汽温度），然后再进入第二级汽轮机中继续膨胀至背压p 2。从T-s 图可以看到，再热循环1-a-b-2-3-4-1相对于无再热的朗肯循环1-a-c-3-4-1，汽轮机排汽干度得到了提高，其循环热效率为：012121314 ()()()()a b t H b a w h h h h h h q h h h h h h η----===-+--。 4. 抽汽回热循环：1kg 质量的新蒸汽进入汽轮机膨胀做功到某一压力p 01时，部分蒸汽α kg 被抽出引入到回热加热器，对冷凝器出来的给水加热。没有被抽出的其余(1-α)kg 蒸汽在汽轮机中继续膨胀至背压p 2。从回热循环的T-s 图上不难看到，由于采用了回热，使工质在锅炉中的吸热过程从4-1变成了' 10-1，进入锅炉的水温提高了，减少了水在低温段的吸热量，显然提高了循环的平均吸热温度，从而提高了循环的热效率。循环的热效率：11'1 1002010()(1)()()t H h h h h w q h h αη-+--==-。抽气量α可由换热器的热平衡方程求得：'1 13003h h h h α-=-。 5. 提高循环热效率的方法：提高初参数p 1，T 1，降低乏汽压力p 2均可提高循环热效率，但提高初参数受到金属性能和乏汽干度等的限制。降低背压p 2受到环境温度的限制，因而改进的潜力不大。由于平均吸热温度与最高温度相差很大，提高平均吸热温度，有很大的潜力可挖，因而提高平均吸热温度是提高热效率的重要途径。采用再热、抽汽回热措施是提高平均吸热温度的有效方法。 第十八章 制冷装置及循环 本章要求：1.掌握压缩蒸气制冷装置及循环的基本结果和工作原理；2.掌握制冷循环的能量分析计算的一般方法；3.了解热泵的工作原理及性能热力学指标。 知识点： 1. 制冷系数：制冷装置中运行的循环是逆循环，循环中从低温物体吸收的热量（也称冷量）q L 与消耗的机械功0w 之比称为制冷系数ε，也有把制冷系数称为制冷装置的工作性能系数，用符号COP 表示，即获得与付出之比，其表示式为 L H L L q q q w q -==0ε。 2. 压缩蒸气制冷装置及循环：压缩蒸气制冷装置广泛地应用于空气调节、食品冷藏及生产工艺中，基本设备有有压缩机、冷凝器、节流阀（毛细管）和蒸发器。压缩蒸气制冷循环的制冷系数为 1 2410h h h h w q L --==ε 。 3. 热泵及供热系数：循环的目的是为了将热量从低温的大气环境传给高温的室内空间，这种装置称为热泵，相应的循环称为热泵循环。热泵循环的热力学指标用供热系数（或供暖系数）表示，定义为10 00+=+=='εεw w q w q L H 。热泵优于其他电供暖装置，这是因为q H 中不仅包含有消耗的功0w 变成的热量，而且还有从环境吸得的热量q L ，因而热泵是一种比较合理的供热装置。 第三章 习 题 3-1 解：设定熵压缩过程的终态参数为222S T p 和、，而定温压缩过程的终态参数为 222 S T p '''和、,根据给定的条件可知： 1222 T T p p ='='； 又因为两个终态的熵差为S ?，固有： 2 12 22 222 ln ln ln T T Mc p p mR T T mc S S S p g p ='-'=-'=? 所以有： )exp(12p mC S T T ?- = 对于定熵压缩过程有： k k k k T p T p 2 12111--= 所以： )exp()exp(])1(exp[()( 11112 112g p k k mR S p mR S M p mc k S k p T T p p ?- =?- =-?==- 3-2 解：设气体的初态参数为1111m T V p 和、、，阀门开启时气体的参数为 2222m T V p 和、、，阀门重新关闭时气体的参数为3333m T V p 和、、，考虑到刚性容器有： 321V V V ==，且21m m =。 ⑴当阀门开启时，贮气筒内压力达到51075.8?Pa ，所以此时筒内温度和气体质量分别为： K 25366.7 8.752931 21 2=? ==p p T T kg T R V p m m 0.225293 2870.0271075 1 g 1121=???= = = ⑵阀门重新关闭时，筒内气体压力降为 5 104.8?Pa ，且筒内空气温度在排气过程中保持不变，所以此时筒内气体质量为： kg T R V p T R V p m g g 216.025 .366287027.0104.85 2 333 333=???= = 所以，因加热失掉的空气质量为： kg m 0.0090.2160.225m m Δ32=-=-= 3-3 解：⑴气体可以看作是理想气体，理想气体的内能是温度的单值函数，选取绝热气缸内的两部分气体共同作为热力学系统，在过程中，由于气缸绝热，系统和外界没有热量交换，同时气缸是刚性的，系统对外作功为零，故过程中系统的内能不变，而系统的初温为30℃，所以平衡时系统的温度仍为30℃。 ⑵设气缸一侧气体的初始参数为1111m T V p 和、、，终态参数为111T V p '''、、，另一侧气体的 初始参数为2222m T V p 和、、，终态参数为222 T V p '''、、，重新平衡时整个系统的总体积不变，所以先要求出气缸的总体积。 一、1.若已知工质的绝对压力P=，环境压力Pa=，则测得的压差为(B)A.真空pv= B.表压力pg=.真空pv= D.表压力p g= 2.简单可压缩热力系的准平衡过程中工质压力降低，则(A) A.技术功为正 B.技术功为负 C.体积功为正 D.体积功为负 3.理想气体可逆定温过程的特点是(B)=0 =>W 1 、建筑工程技术资料的概念: 建筑工程技术资料是真实、全面的反映建筑工程质量状况和建造过程，具有永久和长期保存价值的工程技术和管理文件；是建筑工程进行施工质量验收和竣工核查的必备条件，也是对建筑工程进行检查、维修、管理、使用、改造的重要依据。 工程实施过程中应及时的收集、填写、整理工程技术资料，并要确实保证工程资料的真实性、准确性、完整性和系统性。 2 、归档文件的质量要求 1 ）归档的工程文件应为原件。 2 ）工程文件的内容及其深度必须符合国家有关工程勘察、设计、施工、监理等方面的技术规范、标准和规程。 3 ）工程文件的内容必须真实、准确，与工程实际相结合。（工程档案齐全、系统、完整；工程档案内容真实、准确地反映工程建设活动和工程实际状况） 4 ）工程文件应采用耐久性强的书写材料，如碳素墨水、蓝黑墨水，不得使用易褪色的书写材料，如：红色墨水、纯蓝墨水、圆珠笔、复写纸、铅笔等。 5 ）工程文件应字迹清楚，图样清晰，图表整洁，签字盖章手续完备。 6 ）工程文件中文字材料幅面尺寸规格宜为A4 幅面。图纸宜采用国家标准图幅。 3、实用表式填写及责任人签字的要求（解释19 ） 本规程实用表式从上向下以次分为表头（表式名称和表号）、说明栏、实用表式主体内容、责任栏四部分组成，表头、说明栏和主体内容是由资料管理人员或验收人员填写，其核心是资料的内容，并不要求是本人签字。责任栏应是签名人本人签字。本规程在责任栏签字盖章方面，除重要的技术资料明确要求加盖单位章外，一般并未要求加盖单位章，以突现签字人的责任。这就要求签字责任人：①必须具备规定的资格；②在本工程项目中担任相应岗位。才能代表本单位在责任栏的相应位置上签字。并承担相应的责任。 建筑电气专业施工记录，编号为C 2 -26-XXX 。 检验批质量验收记录，在分项工程排顺序号后，每一分项工程再排顺序号。 3 、单位（子单位）工程质量竣工验收 1 ）《施工质量验收统一标准》对单位工程施工质量验收合格的规定为：“5.0.4 单位（子单位）工程质量验收合格应符合下列规定： 热工答案 3.3 题略 解：（1）泄漏的气体量为 kmol 541.0kg 81.23)27327(44/3.83143 10 3.0) 27347(44/3.83143 10 8.06 6 2 221 1121==+???- +???= -= -=?T R V p T R V p m m m g g （2）泄漏的气体在1bar 及17℃时占有的容积为 3 5 m 05.1310 ) 27317(44 3.831481.23=+??= = p T mR V g 3.6 题略 解：由题意：△U = 0 → T 2 = T 1 = 600 K 由理想气体气体状态方程， 有： MPa 2.0Pa 10 0.23 135 121 1 22 221 11=?== ==p p T V p T V p T V p △U =△H = 0 J/K 1426.1kJ/K 10 1426.13 ln 208.0005.0ln ln 3 1 21 2=?=??=-==?=?-p p mR V V mR s m S g g 3.7 题略 解：（1）混合后的质量分数： ωCO2 = 5.6 %， ωO2 =16.32 %， ωH2O =2 %， ωN2 =76.08 % （2） 折合摩尔质量： M eq = 28.856 kg/kmol （3） 折合气体常数： R eq = 288.124 J/（kg ·K ） （4） 体积分数： φCO2 = 3.67 %， φO2 =14.72 %， φH2O =3.21 %， φN2 =78.42 % （5）各组分气体分压力： p CO2 = 0.01101 MPa ， p O2 =0.04416 MPa ， p H2O =0.00963 MPa ， p N2 =0.2353 MPa 3.8题略 解：由题意，H 2的摩尔成分 1%52%12%35%12H =---=x 由教材公式（3.35），求混合气体的当量摩尔质量 热工基础第十章思考题答案 1 何谓表面传热系数？写出其定义式并说明其物理意义。 答：q=h（t w-t f），牛顿冷却公式中的h为表面传热系数。表面传热系数的大小反映对流换热的强弱。 2 用实例简要说明对流换热的主要影响因素。 答：（1）流动起因室内暖气片周围空气的流动是自然对流。而风机中的流体由于受到外力的作用属于强迫对流。强迫对流和自然对流的换热效果是不同的。 （2）流动的状态流动状态有层流和湍流，层流和湍流的对流换热强度不同，输水管路，水流速度不同，会导致水的流动状态由层流到湍流，那么这两种流动状态对流换热效果是不同的。 （3）流体有无相变水在对流换热过程中被加热变成水蒸气，蒸气在对流换热过程中被冷却变成水，这个过程会吸收和放出汽化潜热，两个换热过程的换热量不同。 （4）流体的物理性质流体的物理性质对对流换热影响很大，对流换热是导热和对流两种基本导热共同作用的结果。因此，比如水和油，金属和非金属对流换热效果不同。 （5）换热表面的几何因素换热器管路叉排和顺排换热效果不同，换热管线直径大小对换热效果也有影响。 3 对流换热微分方程组有几个方程组组成，各自到处的理论依据是什么？ 答：（1） 连续性微分方程 （2） 热量平衡方程 （1）动量平衡方程 连续性微分程的依据是根据质量守恒导出的 热量平衡方程是根据能量守恒导出的 动量平衡方程是根据动量守恒导出的 4 何谓流动边界层和热边界层？它们的厚度是如何规定的。 答：流动边界层是由于流体粘度造成速度变化的区域，即速度发生明显变化的流体薄层。速度达到0.99u∞处的y值作为边界层的厚度，用表示。 当温度均匀的流体与它所流过的固体壁面温度不同时，在壁面附近会形成一层温度变化较大的流体层，称为热边界层。过于温度t-=0.99（t∞-）处到壁面的距离为热边界层的厚度。 5 简述边界层理论的基本内容。 答：（1）边界层的厚度与壁面特征长度L相比是很小的量。 （2）流场划分为边界层区和主流区。流动边界层内存在较大的速度梯度，是发生动量扩散的主要区域。在流动边界层之外的主流区，流体可近似为理想流体。热边界层内存在 2011-2012硅酸盐专业《热工基础》期末试题A卷 一、名词解释：（30分） 1、流体的密度—— 2、静压强—— 3、体积流量—— 4、发热量—— 5、相对湿度—— 6、黑体—— 7、干燥—— 8、完全燃烧—— 9、高温系数—— 10、干球温度—— 二、填空：（25分） 1.煤的工业分析法组成主要由__________、__________、__________、__________四种。 2.空气过剩系数是指_________________与__________________之比。 3.表示固体和液体燃料组成的基准有__________、__________、__________、__________四种。 4.传热的基本方式有__________ 、__________和__________。 5、在燃烧学中空气分为__________和________，而在干燥学中空气分为_________和________。 6、不完全燃烧分为______________和______________。 7、表示湿度的方法有三种：________、_____________、_________其中_____是为了测定方便； ______表示空气的相对干燥能力；________便于干燥计算。 三、简答题：（25分） 1、燃烧计算的内容有哪些？ 2、如何对煤进行工业分析？ 3、如何根据雷诺准数的大小来判断流体的流态？ 4、冬天用手接触相同温度的铁块和木块时感到铁块比木块凉，这是为什么？ 5、流态有几种？表现形式有何不同？如何判定？ 五、计算题（20分） 1、水从三段串联管路流过，管路直径分别为：d1=100mm, d2=50mm, d3=25mm, ω3=10m/s,求ω1和ω2. 2、已知标态下CO2的密度为1.96kg/m3, O2的密度为1.43kg/m3，CO 的密度为1.25kg/m3, N2的密度为1.25kg/m3。今测得某水泥回转窑窑尾废气的体积百分比：CO2 =28.8% ，O2=1.0% ，CO =0.2%，N2=70%，求此废气标态时的密度。 3、一炉壁由耐火砖砌成，厚度δ=250mm，耐火砖内表面温度t1=1000℃, 外表面温度t2=100℃, 耐火砖平均导热系数为λ=1.28W/(m.℃)。求通过炉壁的热流量。 考土建初级职称的请看看 建筑施工专业基础建筑施工专业实务教案 一、重点掌握内容 <一）现行建筑施工常用技术、规范、标准 1.标准分级和分类 1.1根据《中华人民共和国标准化法》<以下简称《标准化法》注1>的规定等级分为四级： (1>国家标准(GB>；(2>行业标准(JGJ>；(3>地方标准(DB>；(4>企业标准(QB><注2）； b5E2RGbCAP 注1：《中华人民共和国标准化法》是全国人大常委会于1988年12月发布的。是我国技术标准立法的最重要文件。 p1EanqFDPw 注2：企业标准：按照国际惯例以及我国《标准化法》的规定，企业标准的水平和严格程度应当不低于它的上级标准。一种产品如果执行企业标准，意味着其质量要求严于国家标准的要求。所以在国际上，企业标准往往是最严格的标准，这与我国传统思维方式形成的认识刚好相反。 DXDiTa9E3d 《中华人民共和国标准化法实施条例》第十七条规定：对已有国家标准、行业标准或者地方标准的，鼓励企业制定严于国家标准、行业标准或者地方标准的企业标准，在企业内部使用。目前我国只有少数建筑施工企业有能力制成自己的企业标准。显然，这与我国许多建筑施工企业的管理水平、工艺水平相对不高有很大关系。RTCrpUDGiT 1.2标准的属性分为两类： (1>强制性标准(GB、JGJ>； 强制性标准是保障人体健康、人身、财产安全以及法律、法规规定的必须强制执行的标准，是在任何情况下都必须无条件执行的标准<《标准化法》第六条的规定）。 5PCzVD7HxA (2>推荐性标准 第一章 思考题 1.平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什幺要引入平衡态得概念？ 答：平衡状态就是在不受外界影响得条件下,系统得状态参数不随时间而变化得状态.而稳定状态则就是不论有无外界影响,系统得状态参数不随时间而变化得状态。可见平衡必稳定,而稳定未必平衡。热力学中引入平衡态得概念,就是为了能对系统得宏观性质用状态参数来进行描述. 2.表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质得压力不变,问测量其压力得 压力表或真空计得读数就是否可能变化? 答：不能,因为表压力或真空度只就是一个相对压力。若工质得压力不变，测量其压力得压力表或真空计得读数可能变化，因为测量所处得环境压力可能发生变化。 3．当真空表指示数值愈大时,表明被测对象得实际压力愈大还就是愈小？ 答:真空表指示数值愈大时，表明被测对象得实际压力愈小。 ４、准平衡过程与可逆过程有何区别? 答：无耗散得准平衡过程才就是可逆过程,所以可逆过程一定就是准平衡过程，而准平衡过程不一定就是可逆过程. ５、不可逆过程就是无法回复到初态得过程,这种说法就是否正确? 答:不正确。不可逆过程就是指不论用任何曲折复杂得方法都不能在外界不遗留任何变化得情况下使系统回复到初态,并不就是不能回复到初态。 6、没有盛满水得热水瓶,其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧,这就是什幺原因? 答:水温较高时,水对热水瓶中得空气进行加热，空气压力升高，大于环境压力，瓶塞被自动顶开。而水温较低时,热水瓶中得空气受冷，压力降低，小于环境压力，瓶塞被自动吸紧。 7、用U形管压力表测定工质得压力时,压力表液柱直径得大小对读数有无影响? 答:严格说来，就是有影响得,因为Ｕ型管越粗，就有越多得被测工质进入Ｕ型管中,这部分工质越多,它对读数得准确性影响越大。 习题 1－１解: 1. 2. 3. 4. 1-2图1-８表示常用得斜管式微压计得工作原理。由于有引风机得抽吸，锅炉设备得烟道中得压力将略低于大气压力。如果微压机得斜管倾斜角,管内水 解:根据微压计原理，烟道中得压力应等于环境压力与水柱压力之差 热工基础题库 一、选择题 基本概念 1.与外界只发生能量交换而无物质交换的热力系统称为。B A、开口系统 B、闭口系统 C、绝热系统 D、孤立系统 2.与外界既无能量交换又无物质交换的热力系统称为。D A、开口系统 B、闭口系统 C、绝热系统 D、孤立系统 3.开口系统与外界可以有。D A、质量交换 B、热量交换 C、功量交换 D、A+B+C 4.与外界有质量交换的热力学系统是：A A、开口系统 B、闭口系统 C、绝热系统 D、孤立系统 5.下列与外界肯定没有质量交换但可能有热量交换。B A、绝热系统 B、闭口系统 C、开口系统 D、孤立系统 6.实现热功转换的媒介物质称为。C A、系统 B、气体 C、工质 D、蒸气 7.工质应具有良好的和。A A、流动性/膨胀性 B、耐高温性/导热性 C、耐高压性/纯净 D、耐腐蚀性/不易变形 8.若闭系处于热力学平衡状态，则内部工质的处处一致。A A、压力和温度 B、压力和比容 C、比容和温度 D、压力、温度和比容 9.稳定状态是平衡状态，而平衡状态是稳定状态。B A、一定/一定 B、不一定/一定 C、一定/不一定 D、不一定/不一定 10.均匀状态是平衡状态，而平衡状态是均匀状态。C A、一定/一定 B、不一定/一定 C、一定/不一定 D、不一定/不一定 11.下列组参数都不是状态参数。C A、压力；温度；比容 B、内能；焓；熵 C、质量；流量；热量 D、膨胀功；技 术功；推动功 12.下列组参数都是状态参数。A A、焓；熵；比容 B、膨胀功；内能；压力 C、热量；比热；温度 D、技术功；动能；位能 13.下列答案是正确的。B A、10℃=43.8℉=285.15K B、10℃=50℉=283.15K C、10℃=40.2℉=285.15K D、10℃=42℉=283.15K 14.摄氏温度变化1℃与热力学绝对温度变化1K相比，有。B A、前者大于后者 B、两者相等 C、后者大于前者 D、不一定 15.摄氏温度变化1℃与华氏温度变化1℉相比，有。B A、前者大于后者 B、两者相等 C、后者大于前者 D、不一定 16.若大气压力为100KPa，真空度为60KPa，则绝对压力为。D A、160KPa B、100KPa C、60KPa D、40KPa 17.若大气压力为100KPa，表压力为60KPa，则绝对压力为。A A、160KPa B、100KPa C、60KPa D、40Kpa 18.在工程热力学计算中使用的压力是。A A、绝对压力 B、表压力 C、真空压力 D、大气压力 19.若大气压力为0.1Mpa，容器内的压力比大气压力低0.004Mpa，则容器的B。 A、表压力为0.096Mpa B、绝对压力为0.096Mpa C、真空度为0.104Mpa D、表压力为0.104Mpa 工程热力学期末试卷 建筑环境与设备工程专业适用 （闭卷，150分钟） 班级 姓名 学号 成绩 一、简答题(每小题5分，共40分) 1. 什么是热力过程？可逆过程的主要特征是什么？ 答：热力系统从一个平衡态到另一个平衡态，称为热力过程。可逆过程的主要特征是驱动过程进行的势差无限小，即准静过程，且无耗散。 2. 温度为500°C 的热源向热机工质放出500 kJ 的热量，设环境温度为30°C ，试问这部分热量的火用（yong ）值（最大可用能）为多少？ 答： =??? ? ?++- ?=15.27350015.273301500,q x E 303.95kJ 3. 两个不同温度（T 1,T 2）的恒温热源间工作的可逆热机，从高温热源T 1吸收热量Q 1向低温热源T 2放出热量Q 2，证明：由高温热源、低温热源、热机和功源四个子系统构成的孤立系统熵增 。假设功源的熵变△S W =0。 证明：四个子系统构成的孤立系统熵增为 （1分） 对热机循环子系统： 1分 1分 根据卡诺定理及推论： 1分 4. 刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，A 中存有高压空气，B 中保持真空，如右图所示。若将隔板抽去，试分析容器中空气的状态参数（T 、P 、u 、s 、v ）如变化，并简述为什么。 答：u 、T 不变，P 减小，v 增大，s 增大。 自由膨胀 12iso T T R S S S S S ?=?+?+?+?W 1212 00ISO Q Q S T T -?= +++R 0S ?= iso S ?= 5. 试由开口系能量程一般表达式出发，证明绝热节流过程中，节流前后工质的焓值不变。（绝热节流过程可看作稳态稳流过程，宏观动能和重力位能的变化可忽略不计） 答：开口系一般能量程表达式为 绝热节流过程是稳态稳流过程，因此有如下简化条件 ， 则上式可以简化为： 根据质量守恒，有 代入能量程，有 6. 什么是理想混合气体中某组元的分压力？试按分压力给出第i 组元的状态程。 答：在混合气体的温度之下，当i 组元单独占有整个混合气体的容积（中容积）时对容器壁面所形成的压力，称为该组元的分压力；若表为P i ，则该组元的状态程可写成：P i V = m i R i T 。 7. 高、低温热源的温差愈大，卡诺制冷机的制冷系数是否就愈大，愈有利？试证明你的结论。 答：否，温差愈大，卡诺制冷机的制冷系数愈小，耗功越大。（2分） 证明：T T w q T T T R ?==-= 2 2212ε，当 2q 不变，T ?↑时，↑w 、↓R ε。即在同样2q 下(说明 得到的收益相同)，温差愈大，需耗费更多的外界有用功量，制冷系数下降。（3分） 8. 一个控制质量由初始状态A 分别经可逆与不可逆等温吸热过程到达状态B ，若两过程中热源温度均为 r T 。试证明系统在可逆过程中吸收的热量多，对外做出的膨胀功也大。 . 根据材料的1.化学成分，可分为有机材料、无机材料以及复合材料三大类。 墙体材料和功能材料大体上可分为结构材料，根据建筑材料在建筑物中的部位或使用功能，三类。与质量有关的物理性质：实际密度，表观密度，体积密度，堆积密度，材料的密实度与空2. 。隙率（密实率，孔隙率）与水有关的物理性质：3. 吸水性：材料在水中吸收水分的性质称为吸水性，其大小用吸水率表示。 表示：材料所吸湿性：材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性，其大小用含水率W b含水的质量占材料干燥质量的百分率，称为材料的含水率。用软化其强度也不显著降低的性质称为耐水性，耐水性：材料在长期饱和水作用下不破坏，表示：系数K 以单位面积上所受的力来表示：材料在外力4.（荷载）作用下抵抗破坏的能力称强度， 产生的变形不因外力的消除而消失的性质称为塑形 5.材料在外力作用下产生的变形可随外力的消除而完全消失的性质称弹性 无明显的变形特征而突然破坏的性质称脆性 在冲击、振动荷载作用下，材料能吸收较多的能量，产生一定的变形而不致被破坏的性能称韧性。 6.影响材料长期使用的破坏因素复杂多样，可分为物理作用、化学作用及生物作用等。 7.水泥按其用途和性能可分为通用水泥、专用水泥、特性水泥三类。 水泥强度是评定其力学性能的重要指标。 8.混凝土通常是由胶凝材料、粗、细骨料、水以及其他材料，按适当比例搅拌配制并经一定时间硬化而成的具有所需的形体、强度和耐久性的人造石材。 9.混凝土用粗骨料的最大粒径的选用原则：质量相同的石子，粒径越大，总表面积越小，越节约水泥，故尽量选用大粒径石子。 10.和易性是一项综合技术性能，包括以下三方面的性质：流动性、黏聚性、保水性。 11.提高混凝土强度的措施： （1）采用高强度等级水泥或早强型水泥。 （2）采用低水胶比的干硬性混凝土。 （3）采用湿热处理——蒸汽养护和蒸压养护混凝土 （4）掺加混凝土外加剂（早强剂、减水剂）、掺合料（如硅粉、优质粉煤灰、超细磨矿渣等）。（5）采用机械搅拌和振捣。 12建筑砂浆按用途分为砌筑砂浆、抹面砂浆（如装饰砂浆、普通抹面砂浆、防水砂浆等）及特种砂浆（如绝热砂浆、耐酸砂浆等）。 13.建筑砂浆按胶结材料不同，可分为水泥砂浆、水泥混合砂浆、非水泥砂浆。 14.砂浆的和易性： . . 二零一七年，秋 第一章 热力学第一定律 1-1用水银压力计测量容器中的压力，在水银柱上加一段水，若水柱高1020mm ，水银柱高900mm ，当时大气压力计上的度数为b 755mmHg p =。求容器中气体的压力。 解：查表可知：21mmH O=9.80665Pa 1mmHg=133.3224Pa 由题中条件可知 2H O Hg b 1020 mm 9.80665 Pa 900mm 133.3224Pa 755mm 133.3224Pa 230.651 KPa 0.231MPa p p p p =++=?+?+?=≈容器 即容器中气体的压力为0.231MPa 。 1-2容器中的真空度为600mmHg v p =，气压计上的高度是b 755mmHg p =，求容器中气体的绝对压力（用Pa 表示）。如果容器中的绝对压力不变，而气压计上高度为 b 770mmHg p =，求此时真空表的度数（以mmHg 表示）. 解：因为 600mmHg=600mm 133.3224Pa=79993.4Pa v p =? b 755mmHg=755mm 133.3224Pa=100658.4Pa p =? 容器中气体的绝对压力为 b v 100658.479993.420665Pa p p p =-=-= 若以mmHg 表示真空度，则 20665 20665Pa= mmHg 155mmHg 133.3224 p == 则当气压计高度为b 770mmHg p =时，真空表的读数为 770mmHg 155mmHg 615mmHg v b p p p '=-=-= 1-3用斜管压力计测量锅炉烟道气的真空度，管子倾斜角30α=?，压力计使用密度 30.8g/cm ρ=的煤油，斜管中液柱长200mm l =，当地大气压力b 745mmHg p =。求烟气 一、判断题： 1. 平衡状态一定稳定状态。 2. 热力学第一定律的实质是能量守恒定律； 3．公式d u = c v d t 适用理想气体的任何过程。 4．容器中气体的压力不变则压力表的读数也绝对不会改变。 5．在T —S 图上，任意二条可逆绝热过程线不能相交。 6．膨胀功与流动功都是过程的函数。 7．当把一定量的从相同的初始状态压缩到相同的终状态时，以可逆定温压缩过程最为省功。 8．可逆过程是指工质有可能沿原过程逆向进行，并能恢复到初始状态的过程。 9. 根据比热容的定义式 T q d d c ，可知理想气体的p c 为一过程量； 10. 自发过程为不可逆过程，非自发过程必为可逆过程； 11．在管道作定熵流动时，各点的滞止参数都相同。 12．孤立系统的熵与能量都是守恒的。 13．闭口绝热系的熵不可能减少。 14．闭口系统进行了一个过程，如果熵增加了，则一定是从外界吸收了热量。 15．理想气体的比焓、比熵和比定压热容都仅仅取决与温度。 16．实际气体绝热节流后温度一定下降。 17．任何不可逆过程工质的熵总是增加的，而任何可逆过程工质的熵总是不变的。 18. 不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率； 19．混合气体中质量成分较大的组分，其摩尔成分也一定大。 20．热力学恒等式du=Tds-pdv 与过程可逆与否无关。 21．当热源和冷源温度一定，热机工质能够做出的最大功就是在两热源间可逆热机对外输出的功。 22．从饱和液体状态汽化成饱和蒸汽状态，因为气化过程温度未变，所以焓的变化量Δh=c p ΔT=0。 23．定压过程的换热量q p =∫c p dT 仅适用于理想气体，不能用于实际气体。 24．在p －v 图上，通过同一状态点的定熵过程的斜率大于定温过程的斜率。 房建工程基础知识点大全 第一节、建筑物的分类 一、建筑物的用途分类及特点 1、民用建筑：供人们生活、居住、从事各种文化福利活动的房屋。按其用途不同， （1 （2 2 1 2、 3、钢筋混凝土结构：建筑物的梁、柱、楼板、基础全部用钢筋混凝土制作。梁、楼板、柱、基础组成一个承重的框架，因此也称框架结构。墙只起围护作用，用砖砌筑。此结构用于高层或大跨度房屋建筑中。 4、钢结构：建筑物的梁、柱、屋架等承重构件用钢材制作，墙体用砖或其他材料制成。此结构多用于大型工业建筑。 三、按建筑结构承重方式分类 1、承重墙结构 它的传力途径是：屋盖的重量由屋架（或梁柱）承担，屋架支撑在承重墙上，楼层的重量由组成楼盖的梁、板支撑在承重墙上。因此，屋盖、楼层的荷载均由承重墙承担；墙下有基础，基础下为地基，全部荷载由墙、基础传到地基上。 2 3 ，4 1 2、多层：2层以上，8层以下 3、中高层：8层以上，16层以下 4、高层：16层以上，24层以下 5、超高层：24层以上 第二节房屋构造概述 一、建筑材料知识 主要建筑材料包括水泥、钢筋、木材、普通混凝土、黏土砖等。 1、水泥 （1）常见水泥的种类：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥等五种 （2）325、 425、 （3 标准稠度用水量：指水泥沙浆达到标准稠度时的用水量。标准稠度是做水泥的安定性和凝结时间时，国家标准规定的稠度。 2、钢筋 （1）建筑钢筋的种类：钢筋是钢锭经热轧而成，故又称热轧钢筋，是建筑工程中用量最大的钢材品种。 按外形可分为：光圆钢筋、带肋钢筋。 按钢种可分为：碳素钢钢筋和普通低合金钢钢筋。 按强度可分为：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个级别。其中Ⅰ级钢筋为低碳钢钢筋，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级为低合金钢钢筋。 （2 3 （1 （2 红松：材质较软，纹理顺直，不易翘曲、开裂，树脂多，耐腐朽，易加工，主要用 鱼鳞云杉：又名白松。材质轻、纹理直、结构细、易干燥、加工，主要用于制作门 马尾松：材质中硬，纹理直斜不匀，结构中至粗，不耐腐，松脂气味浓，在水中很 思考题 第一章 1.平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什幺要引入平衡态的概念？ 答：平衡状态是在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。而稳定状态则是不论有无外界影响，系统的状态参数不随时间而变化的状态。可见平衡必稳定，而稳定未必平衡。热力学中引入平衡态的概念，是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。 2.表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质的压力不变，问测量其压力的 压力表或真空计的读数是否可能变化？ 答：不能，因为表压力或真空度只是一个相对压力。若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。 3．当真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈大还是愈小？ 答：真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈小。 4. 准平衡过程与可逆过程有何区别？ 答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。 5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确？ 答：不正确。不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态，并不是不能回复到初态。 6. 没有盛满水的热水瓶，其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧，这是什幺原因？ 答：水温较高时，水对热水瓶中的空气进行加热，空气压力升高，大于环境压力，瓶塞被自动顶开。而水温较低时，热水瓶中的空气受冷，压力降低，小于环境压力，瓶塞被自动吸紧。 7. 用U形管压力表测定工质的压力时，压力表液柱直径的大小对读数有无影响？ 答：严格说来，是有影响的，因为U型管越粗，就有越多的被测工质进入U型管中，这部分工质越多，它对读数的准确性影响越大。 第二章 试卷一 一、选择（本大题 16 分，每小题 2 分） 1.某系统经过一个任意不可逆过程达到另一状态，表达式（）正确。 (a) ds ＞ dq/T （ b ） ds ＜ dq/T （ c ） ds=dq/T 2.处于平衡状态的简单可压缩热力系统，其状态参数间的关系正确的是（）。 (ρ为密度 ) 。 (a)F=F(ρ,v,T) （ b ） F=F(ρ,v,P) （ c ） F=F(ρ,P,T) ３．用压力表测量容器内氧气的压力，压力表读数为 25bar 。已知当地大气压力为 1bar ，则氧气的真实压力为（） bar 。 (a) 26 （ b ） 25 （ c ） 24 ４．在 p － v 图上，经过同一状态点的理想气体等温过程线斜率的绝对值比绝热过程线斜率的绝对值（） (a) 大（ b ）小（ c ）相等（ d ）可能大，也可能小 ５．理想气体 1kg 经历一不可逆过程，对外做功 20kJ 放热 20kJ ，则气体温度变化为（）。 (a) 提高（ b ）下降（ c ）不变 ６．同一理想气体从同一初态分别经定温压缩、绝热压缩和多变压缩（ 1 1.系统从外界吸收热量，温度一定升高（）。 2.在热力循环中，如果工质不向冷源放热，则该循环的热效率可以达到 100% （）。 3.沸腾状态的水总是烫手的。 ( ) 4.蒸汽抽汽回热循环每级抽汽量越大，循环热效率越大。 ( ) 5.绝热过程一定是定熵过程。 ( ) 6.供热系数一定大于 1 ，制冷系数也一定大于 1 。 ( ) 7.实际气体的压缩因子总不等于 1 。（） 8.任意可逆循环的热效率都是。 ( ) 三、填空（本大题 16 分，每小题 2 分） １、稳定流动能量方程式应用于换热器时的简化形式 2、2kg 空气从 300K 定压加热到 700K 时的吸热量为 kJ （空气比定压热容 =1.004 kJ/ （ kg ·K ）） ３、当湿蒸汽的干度 x ＝ 0 时，工质全部为。 ４、一不可逆热机在高温热源 T h 和低温热源 T l 之间工作。高温热源熵变–1.5kJ/K ；低温热源熵变2.5kJ/K ，热机在绝热压缩过程中熵变 0.2kJ/K ；绝热膨胀过程中熵变 0.7kJ/K ；取高温热源、低温热源和热机为系统，则完成循环后此系统的 熵变S 系 = ＿＿＿ kJ/K 。 ５、已知氧气在 250K时=0.913 kJ/(kg·K)，=0.653 kJ/(kg·K)。则该气 体的气体常数R g =＿＿＿kJ/(kg·K)。 ６、一热泵工作时向高温热源传递热量 50kJ, 消耗掉的机械能 20 kJ, 供暖系数为。 中级职称建筑工程知识点汇总 第一部分法规及相关技术标准 1、建筑工程开工前，建设单位应当按照国家有关规定向工程所在地县级以上人民政府建设行政主管部门申请领取施工许可证。 2、国务院可以规定实行强制监理的建筑工程的范围，下列建设工程必须实行监理：（1）国家重点建设工程；（2）大中型公用事业工程；（3）成片开发建设的住宅小区工程；（4）利用外国政府或者国际组织贷款、援助资金的工程；（5）国家规定必须实行监理的其他工程。 3、应当申请领取施工许可证的建筑工程未取得施工许可证的，一律不得开工。 4、任何单位和个人不得将应当申请领取施工许可证的工程项目分解为若干限额以下的工程项目，规避申请领取施工许可证。 5、建设单位应当自领取施工许可证之日起3个月内开工。因故不能按期开工的，应当向发证机关申请延期；延期以两次为限，每次不超过3个月。既不开工又不申请延期或者超过延期时限的，施工许可证自行废止。 6、建设工程勘察、设计资质分为工程勘察资质、工程设计资质。 7、工程设计资质分为工程设计综合资质、工程设计行业资质、工程设计专项资质。 8、建筑施工企业取得安全生产许可证应当具备的安全生产条件具体规定为：1）建立、健全安全生产责任制，制定完备的安全生产规章制度和操作规程；2）保证本单位安全生产条件所需资金的投入；3）设置安全生产管理机构，按照国家有关规定配备专职安全生产管理人员；4）主要负责人、项目负责人、专职安全生产管理人员经建设主管部门或者其他有关部门考核合格；5） 特种作业人员经有关业务主管部门考核合格，取得特种作业操作资格证书；6）管理人员和作业人员每年至少进行l次安全生产教育培训并考核合格；7）依法参加工伤保险，依法为施工现场从事危险作业的人员办理意外伤害保险，为从业人员交纳保险费；8）施工现场的办公、生活区及作业场所和安全防护用具、机械设备、施工机具及配件符合有关安全生产法律、法规、标准和规程的要求；9）有职业危害防治措施，并为作业人员配备符合国家标准或者行业标准的安全防护用具和安全防护服装；10）有对危险性较大的分部分项工程及施工现场易发生重大事故的部位、环节的预防、监控措施和应急预案；11）有生产安全事故应急救援预案、应急救援组织或者应急救援人员，配备必要的应急救援器材、设备；12）法律、法规规定的其他条件。 9、建筑施工企业未取得安全生产许可证的，不得从事建筑施工活动。 10、安全生产许可证的有效期为3年。安全生产许可证有效期满需要延期的，企业应当于期满前3个月向原安全生产许可证颁发管理机关办理延期手续。 11、企业在安全生产许可证有效期内，严格遵守有关安全生产的法律法规，未发生死亡事故的，安全生产许可证有效期届满时，经原安全生产许可证颁发管理机关同意，不再审查，安全生产许可证有效期延期3年。 12、建筑施工企业变更名称、地址、法定代表人等，应当在变更后10日内，到原安全生产许可证颁发管理机关办理安全生产许可证变更手续。 13、建筑施工企业破产、倒闭、撤销的，应当将安全生产许可证交回原安全生产许可证颁发管理机关予以注销。 14、建筑施工企业遗失安全生产许可证，应当立即向原安全生产许可证颁发管理机关报告，并在公众媒体上声明作废后，方可申请补办。 图 1 图2 2012工程热力学Ⅰ考题（A ） 一、简答题（共30分） 1、图1中循环1-2-3-a -1和循环1-b -3-4-1都是不可逆 循环。有人判断循环1-2-3-a -1的热效率高于循环1-b -3-4-1的热效率，你是否同意他的说法，为什么？（10分） 2、有一种热机，以水蒸气为工质，循环的高温热源温度为1200 K ，低温热源温度为300 K ，循环的热效率t η。现将循环工质改成理想气体，则循环的热效率t'η与原循环热效率比较将发生什么样的变化？为什么？ （10分） 3、“水蒸气的朗肯循环中乏汽在冷凝器中凝结释放出大量热量，有人提出将汽轮机排出的乏汽直接送回锅炉可提高水蒸气循环的热效率。”请据热力学基本定律出发评估这种观点。（10分） 二、计算题（共70分） 1、一种切割工具利用从喷嘴射出的高速水流切割材料，供水压力为200kPa 、温度20℃， 喷嘴内径为0.002m 时，射出水流温度20℃，压力100kPa ，流速1000m/s ，已知在200kPa 、20℃时，3 0.001002m /kg v =，假定可近似认为水的比体积不变，求水泵功率。（10分） 2、某太阳能供暖的房屋用5×8×0.3m 的大块混凝土板作为蓄热材料，该混凝土的密度为2300kg/m 3 ，比热容0.65kJ/(kg ·K)。若混凝土板在晚上从23℃冷却到18℃（室内温度），求此过程的熵产。（10分） 3、某活塞式内燃机定容加热理想循环（图2循环1-2-3-4-1），压缩比ε =10，压缩冲程的起点状态是t 1=35℃ 、p 1=100kPa 。加热过程中气体吸热650kJ/kg 。假定比热容为定值，且c p =1.004kJ/（kg·K），κ =1.4，求：（1）循环中各点的温度、压力和循环热效率；（2）若循环压缩过程和膨胀过程均不可逆，两过程的熵产分别为0.1kJ/(kg·K)和0.12 kJ/(kg·K)，求工质 经循环后的熵变； （3） 若膨胀过程持续到5（p 5 = p 1），画出循环T-s 图，并分析循环热效率提高还是下降。（10+5+5分） 4、空气在轴流压缩机中被绝热压缩，压力比为4.2，初终态温度分别为30℃和227℃。热工基础课后答案第三章
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