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热工基础期末考试 交大 自己做得

热工基础期末考试 交大  自己做得
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第零章1热力学:系统从一个平衡态到另一个平衡态的过程中传递热量的多少。传热学:关心的是热量传递的过程,即热量传递的速率.2热力学以热力学第一定律和第二定律为基础,即 始终从高温热源向低温热源传递,如果没有能量形式的转化,则始终是守恒。3 能源可以根据来源、形态、使用程度和技术、污染程度以及性质等进行分类。4热机:能够利用燃料燃烧时放出的能来做机械功的机器就叫做热机。5热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧所释放的能量的比值称为热机效率。6如何提高热机效率.使燃料充分燃烧;尽量减少各种热量损失;在热机的设计和制造上采用先进的技术;注意保养,保证良好的润滑,减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量7不排放CO2的能源(CO2-free energy)有三种可能:化石燃料和CO2深埋技术;核能;可再生能源8人类利用的主要能源有:水力能、风能、地热能、太阳能、燃料的化学能和原子核能。直接利用:是指直接用热能加热物体,热能的形式不发生变化。间接利用:是指把热能转换为机械能(或进一步转化为电能),以满足人类生产生活对动力的需要。9热工基础是研究热能利用的基本原理和规律,以提高热能利用经济性(节能)为主要目的的一门学科。(如何实现热功转换,及提高转换的经济性,如何实现热量传递,及如何提高热能直接利用的经济性)第一章1热能动力装置:从燃料燃烧中得到热能,并利用热能得到动力的设备。凡是能将热能转换为机械能的机器统称为热机。分类(燃气动力装置(内燃机燃气轮机喷气动力装置);蒸汽动力装置)2结论:各种形式的热机都存在以下几个相同的热力过程:吸热、膨胀作功和排热。3工质实现热能和机械能相互转化的媒介物质.膨胀性.流动性。热容量.稳定性.安全性.环保性能.价格.因此.物质三态中气体最合适。4热源工质从中吸取或向之排放热能的物质系统.热源温度高低(高温热源,低温)5温度变化(恒温.变温)6热能动力装置的工作过程可概括成:工质从高温热源吸热,将其中一部分转化为机械能而作功,并把余下部分传给低温热源.7热力系为了研究问题方便,热力学中常把分析对象从周围物体中分割出来,研究它与周围物体之间的能量和物质的传递。人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统.8系统与外界的作用都通过边界9系统与外界设定的人为性;外界与环境介质;边界可以是ⅰ刚性的或可变形的ⅱ固定的或可移动的ⅲ真实存在的或虚拟的9闭口系统:系统与外界无物质交换,系统内质量恒定不变,也称控制质量开口系统:系统与外界有物质交换,系统被划定在一定容积范围内,也称控制容积绝热系统:系统与外界无热量交换孤立系统:系统与外界既无能量交换,也无物质交换9可压缩系统:系统由可压缩流体构成简单可压缩系统:系统与外界只有热量与容积功交换10平衡状态:在不受外界影响的条件下(重力场除外),如果系统的状态参数不随时间变化,则该系统处于平衡状态热平衡状态:系统的温差消失的平衡状态.系统内部与外界之间平衡势差消失系统平衡1平衡的本质:不存在不平衡势2基本状态参数状态参数:描述热力系状态的物理量。单值性积分特征:状态参数的变化量与路径无关,只与初终态有关微分特征:全微分3 压力P、温度T、体积V、热力学能U、焓H和熵S,其中压力、温度和体积可直接用仪器测量,称为基本状态参数。广延参数:与物质的量有关的参数——可加性如:质量m、容积V、内能U、焓H、熵S强度参数:与物质的量无关的参数,如压力p、温度T3热力学第零定律如果两个系统分别与第三个系统处于热平衡,则两个系统彼此必然处于热平衡4温标的换算51 bar = 105 Pa1 MPa = 106 Pa1 atm = 760 mmHg = 1.013 105 Pa1 mmHg =133.3 Pa1 kPa = 103 Pa5绝对压力p与相对压力6比容v工质聚集的疏密程度7热力过程:热力系从一个状态向另一个状态变化所经历的全部状态的总和准静态过程由一系列平衡态组成的热力过程可逆过程注意:可逆过程只是指可能性,并不是指必须要回到初态的过程8准静态过程+无耗散效应=可逆过程9不可逆根源不平衡势差;耗散效应9可逆过程定义:系统经历某一过程后,如果在沿原来路径逆向进行时,系统与外界都返回原来状态,而不留下任何变化,则此过程为可逆过程1可逆过程的意义准静态过程是实际过程的理想化过程,但并非最优过程,可逆过程是最优过程;可逆过程的功与热完全可用系统内工质的状态参数表达,可不考虑系统与外界的复杂关系,易分析,实际过程不是可逆过程,但为了研究方便,先按理想情况(可逆过程)处理,用系统参数加以分析,然后考虑不可逆因素加以修正2典型的不可逆过程(不等温传热,自由膨胀.节流过程(阀门)混合过程)3功力学定义: 力x在力方向上的位移4功的一般表达式5热力学最常见的功容积变化功6可逆容积变化功的说明单位为[kJ] 或[kJ/kg] p-V 图上用面积表示功的大小与路径有关,功是过程量统一规定:dV>0,膨胀对外作功(正)dV<0,压缩外内作功(负)适于可逆过程的任何工质(一般为流体)外力无限制,功的表达式只是系统内部参数7热力循环称为热力系统经过一系列变化回到初态[循环性质(可逆循环;bu)循环目的正循环顺时针(动力循环)逆循环(制冷循环)]8热力系的选取取决于研究目的和方法,具有随意性,选取不当将不便于分析。一旦取定系统,沿边界寻找相互作用。9不可逆过程是无法恢复到初始状态的过程,这种说法对吗?不对。关键看是否引起外界变化可逆过程指若系统回到初态,外界同时恢复到初态。可逆过程并不是指系统必须回到初态的过程。1可逆过程与准静态过程的区别和联系可逆过程=准静态过程+无耗散可逆过程完全理想,以后均用可逆过程的概念。准静态过程很少用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。第二章1热力学能不涉及化学变化和核反应时的物质分子热运动动能和分子之间的位能之和(热能)任何状态下系统热力学能的数值不可能为零。由于在工程热力学中只计算工质在状态变化中的热力学能的变化量,因此热力学能的零点可以人为地规定,例如,通常取0 K时气体的热力学能为零。2热力学第一定律实质就是热力过程中的能量守恒和转换定律,可表述为在热能与其它形式能的互相转换过程中,能的总量始终不变;不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能制造成功的3进入系统的能量-离开系统的能量=系统储存能量的变化4稳定流动流动状况不随时间而改变的流动。即任一流通截面上工质的状态都不随时间而改变条件系统和外界交换的能量(功量和热量)与质量不随时间而变;进、出口截面的状态参数不随时间而变 5 流动功是由泵或风机加给被输送工质并随工质流动向前传递的一种能量,非工质本身具有的能量6比焓的物理意义比焓是状态参数;对于流动工质,比焓表示每千克工质沿流动方向向前传递的总能量中取决于热力状态的部分7注意事项无论对于流动工质还是不流动工质,比焓都是状态参数;对于流动工质,流动功等于pv,比焓表示单位质量工质沿流动方向向前传递的总能量中取决于热力状态的部分对于不流动工质,不存在流动功,比焓也不表示能量,仅是状态参数工程上一般只需要计算工质经历某一过程后焓的变化量,而不是其绝对值,所以焓值的零点可人为地规定。8技术功在工程热力学中,将工程技术上可以直接利用的动能差、位能差及轴功三项之和称为技术功,用Wt 表示9对于开口系统的稳定流动过程,系统内各点的状态都不随时间而变化,所以可以将质量为m 的工质作为闭口系统来研究9稳定流动能量方程式的应用热交换器动力机械绝热节流判断1气体膨胀时一定对外作功错,比如气体向真空中的绝热自由膨胀,对外不作功。气体被压缩时一定消耗外功对,因为根据热力学第二定律,气体是不可能自压缩的,要想压缩体积,必须借助于外功⑶气体膨胀时必须对其加热。错,比如气体向真空中的绝热自由膨胀,不用对其加热⑷气体边膨胀边放热是可能的对,比如多变过程,当n大于k时,可以实现边膨胀边放热⑸气体边被压缩边吸入热量是不可能的错,比如多变过程,当n大于k时,可以实现边压缩边吸热⑹对工质加热,其温度反而降低,这种情况不可能错,比如多变过程,当n大于1,小于k时,可实现对工质加热,其温度反而降低任何没有体积变化的过程就一定不对外作功不正确,因为外功的含义很广,比如电磁功、表面张力功等等,如果只考虑体积功的话,那么没有体积变化的过程就一定不对外作功膨胀功、轴功、

技术功、流动功之间有何区别与联系?流动功的大小与过程特性有无关系膨胀

功是系统由于体积变化对外所作的功;轴功是指工质流经热力设备(开口系统)

时,热力设备与外界交换的机械功,由于这个机械功通常是通过转动的轴输入、

输出,所以工程上习惯成为轴功;而技术功不仅包括轴功,还包括工质在流动

过程中机械能(宏观动能和势能)的变化;流动功又称为推进功,1kg工质的

流动功等于其压力和比容的乘积,它是工质在流动中向前方传递的功,只有在

工质的流动过程中才出现。对于有工质组成的简单可压缩系统,工质在稳定流

动过程中所作的膨胀功包括三部分,一部分消耗于维持工质进出开口系统时的

流动功的代数和,一部分用于增加工质的宏观动能和势能,最后一部分是作为

热力设备的轴功。对于稳定流动,工质的技术功等于膨胀功与流动功差值的代

数和。如果工质进、出热力设备的宏观动能和势能变化很小,可忽略不计,则

技术功等于轴功第三章1.理想气体是一种经过科学抽象的假想气体,在自然界

中并不存在。但是,在工程上的许多情况下,气体工质的性质接近于理想气体。

因此,研究理想气体的性质具有重要的工程实用价值2热机的工质通常采用气

态物质:气体(远离液态,不易液化)或蒸气(离液态较近,容易液化)3特征理想

气体分子的体积忽略不计;理想气体分子之间无作用力;理想气体分子之间以

及分子与容器壁的碰撞都是弹性碰撞4克拉贝龙方程式。Rg为气体常数,单

位为J/(kg·K),其数值取决于气体的种类,与气体状态无关5热容物体温度升

高1K(或1℃)所需要的热量称为该物体的热容量,简称热容6物体热容量的

大小与物体的种类及其数量有关,此外还与过程有关,因为热量是过程量。如

果物体初、终态相同而经历的过程不同,则吸入或放出的热量就不同7根据物

质的数量和经历的过程不同,热容又分为比热容(质量热容)单位质量物质的

热容摩尔热容1 mol物质的热容,Cm,J/(mol·K) 比定容热容比定压热容8

理想气体的热力学能仅包含与温度有关的分子动能,只是温度的单值函数9γ

的理论值:(n+2)/n,n为气体分子微观运动自由度的数目。当原子气体分子只

有三个平移运动自由度,即n=3,故γ=5/3。氩、氦等单原子气体的γ实验

值(1.66)与此非常接近。在不太高的温度下,双原子气体分子除有三个平动自

由度外,还有两个转动自由度,即运动自由度n=5,所以γ=7/5。工程上常见

的双原子气体,如氧、氮等分子在很宽的温度范围内的γ值也很接近此值。准

确的实验值随温度的上升而略有下降。对于三原子气体,分子运动的自由度至

少有六个,故γ=4/3或更小些,如二氧化碳(CO2)的γ值等于1.30。在空气动力

学中,空气的γ值常取为1.40,喷气发动机中的燃后气体的γ值常取为1.33,火

箭发动机中的燃后气体的γ值则常取为1.25。1理想气体的u 和h 是温度的

单值函数,所以理想气体的cV 和cp 也是温度的单值函数2定值摩尔热容

根据气体分子运动论及能量按自由度均分原则,原子数目相同的气体,其摩尔

热容相同,且与温度无关。对于单原子气体,在相当大的温度范围内,表中所

列的定值摩尔热容数值与实际热容非常吻合对于双原子气体,在0℃-200℃

温度范围内,定值摩尔热容数值与平均比热容数值相当接近;对于多原子气体,

定值摩尔热容数值与平均比热容数值相差较大3理想气体的热力学能与焓都

是温度的单值函数。4理想气体比熵的变化完全取决于初态和终态,与过程所

经历的路径无关。这就是说,理想气体的比熵是一个状态参数虽然以上各式

是根据理想气体可逆过程的热力学第一定律表达式导出,但适用于计算理想气

体在任何过程中的熵的变化5理想混合气体的定义由相互不发生化学反应的

理想气体组成混合气体,其中每一组元的性质如同它们单独存在一样,因此整

个混合气体也具有理想气体的性质。混合气体的性质取决于各组元的性质与

份额6分压力某组元i单独占有混合气体体积V并处于混合气体温度T 时的压

力称为该组元的分压力。用pi 表示。道尔顿定律混合气体的总压力等于各组

元分压力之和(仅适用于理想气体)7分体积混合气体中第i 种组元处于与混

合气体压力和温度时所单独占据的体积称为该组元的分体积,用Vi表示.分体

积定律理想混合气体的总体积等于各组元的分体积之和8理想气体的热力过

程目的:了解外部条件对热能与机械能之间相互转换的影响,以便合理地安

排热力过程,提高热能和机械能转换效率任务:确定过程中工质状态参数的

变化规律,分析过程中的能量转换关系依据:热力学第一定律表达式、理想

气体状态方程式及可逆过程的特征关系式。9分析内容与步骤确定过程方程式,

分析初、终状态参数之间的函数关系及热力学能和焓的变化;在p-v图和T-s

图上表示过程中状态参数的变化规律;确定过程的功量(膨胀功和技术功)和

热量。1 多变过程中状态参数的变化规律多变过程的过程方程式及初、终状态

参数关系式的形式与绝热过程完全相同.2理想气体的cp和cv之差及和之比是

否在任何温度下都等于一个常数?理想气体的和之差在任何温度下都等于一

个常数,而之比不是如果某种工质的状态方程式遵循,这种物质的比热容一定

是常数吗?这种物质的比热容仅是温度的函数吗?不一定,比如理想气体遵循

此方程,但是比热容不是常数,是温度的单值函数。这种物质的比热容不一定

仅是温度的函数。由比热容的定义,并考虑到工质的物态方程可得到:由此可

以看出,如果工质的内能不仅仅是温度的函数时,则此工质的比热容也就不仅

仅是温度的函数4摩尔分数取决于其质量分数和摩尔质量的比值,对于质量分

数较大的组元,如果摩尔质量也很大,那么它的摩尔分数可能并不大第四章1

热力学第一定律阐明了热能和机械能以及其它形式的能量在传递和转换过程

中数量上的守恒关系热力学第二定律揭示了热力过程发生的方向、条件和限

度2自发过程有方向性;并非所有满足第一定律的过程均可自动发生。自发过

程的逆过程并非不可发生的,而是不能自动发生。若满足一定的附加条件,也

是可以进行的;非自发过程的发生必须付出某种代价作为补偿3两种经典说法

克劳休斯说法(针对传热)不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其它

变化。开尔文说法(针对功热转换)不可能从单一物体取热使之完全变为功而

不引起其它变化3热力学第二定律的实质热力学第二定律开尔文说法与克劳

修斯说法具有等效性2. 热力学第二定律可有多种说法,每一种说法都反映了

自然界过程进行的方向性 3. 自发过程都是具有方向性的, 若想逆向进行,必

付出代价。4第二定律又可以表述为第二类永动机是不可能制造成功的5正向

循环将热能转变为机械能的循环,也称为动力循环或热机循环6卡诺循环工作

于温度分别为T1 和T2 的两个热源之间的正向循环,由两个可逆定温过程和

两个可逆绝热过程组成7卡诺定理定理一在相同温度的高温热源T1 和相同

温度低温热源T2之间工作的一切可逆循环,其热效率都相等,与可逆循环的

种类无关,与工质性质无关。定理二在相同温度的高温热源T1 和相同温度低

温热源T2之间工作的一切不可逆循环,其热效率必小于可逆循环的热效率8

实际循环不可能实现卡诺循环,原因:一切过程不可逆;气体实施等温吸热,

等温放热困难;气体卡诺循环净功太小,若考虑摩擦,输出净功极微。9卡诺

循环指明了一切热机提高热效率的方向1提高热机效率的途径:提高T1,降

低T2,减少不可逆损失1. 循环的热效率公式有何区别?各适用什么场合?带

Q适用于各种可逆和不可逆的循环,带T只适用于可逆的卡诺循环熵增大的过

程为不可逆过程不正确,只有孤立系统才可以这样说不可逆过程的熵变无法计

算不正确,S为状态参数,和过程无关,知道初态和终态就可以计算若工质从

某一初态经可逆与不可逆途径到达同一终态,则不可逆途径的必大于可逆途径

的不对,S为状态参数,和过程无关,相等工质经历不可逆循环后;不对,

工质经历可逆和不可逆循环后都回到初态,所以熵变为零自然界的过程都是朝

着熵增的方向进行的,因此熵减小的过程不可能实现不对,比如系统的理想气

体的可逆定温压缩过程,系统对外放热,熵减小工质被加热熵一定增大,工质

放热熵一定减小。工质被加热熵一定增大,但是系统放热,熵不一定减小。如

果是可逆过程,熵才一定减小6不可逆过程熵大,可逆过程作功大7绝热过程

是不能使其熵减少第五章水蒸气来源丰富,耗资少,无毒无味,比热容大,传

热好,有良好的膨胀和载热性能,是热工技术上应用最广泛的工质。2液体汽

化蒸发(任何温度下在液体表面进行的汽化现象,温度愈高愈强烈)沸腾(沸腾是

在给定压力所对应的温度下发生并伴随着大量汽泡产生的汽化现象)3饱和状

态液面上蒸气空间中的蒸气和液体两相达到动态平衡的状态4饱和压力:在饱

和状态下的水和水蒸汽的压力PS饱和温度:在饱和状态下的水和水蒸汽的温

度tSts上升,ps上升;ps上升,ts上升结论:一定的饱和温度对应于一定

的饱和压力,反之也成立,即两者间存在单值关系5三相点定义:固、液、汽

三相共存的状态。水的三相点温度和压力值:分析当压力低于ptp时,液相

不可能存在,而只可能是汽相或固相。ptp称为三相点压力,对应的饱和温度

ttp称为三相点温度。三相点温度和压力是最低的饱和温度和饱和压力。各种

物质在三相点的温度与压力分别为定值,但比体积则随固、液、汽三相的混合比例不

同而异。6三阶段水蒸汽的定压产生过程预热阶段t0未饱和水→ts饱和水。t↑,v↑

汽化阶段ts饱和水→ts干饱和水蒸汽。v↑,t和p均不变。其间为汽液混合的湿饱

和蒸汽过热阶段ts干饱和水蒸汽→t过热水蒸汽。t↑,v↑五阶段(未饱和水饱和水

继续加热,水开始汽化,饱和温度不变,比体积增大,水量逐渐减少,汽量逐渐增加

湿饱和蒸气继续加热,温度不变,比体积增大,至汽缸中的最后一滴水变成蒸汽干饱

和蒸气继续加热,比体积继续增大,蒸汽温度开始上升,温度大于相应压力下的饱和

温度过热蒸气)7压力P升高对汽化过程的影响?ts升高,v’增大(膨胀性大于压缩

性);v’’减小(压缩性大于膨胀性);所以:b点向右移动,d点向左移动,汽

化过程缩短,预热过程增长,过热过程增加。8二线(均为饱和曲线)下界线(饱和

水线)CM上界线(干饱和蒸汽线)CN三个区域:液态区(下界线左侧)、湿蒸汽区(饱和

曲线内)、汽态区(上界线右侧)。一点:临界点c:特点上、下界线的交点水、汽差别消失,

汽化在瞬间完成,汽化热为零;在临界温度以上,单纯增压不能使其液化(即tc是最

高的饱和温度);在临界压力及以上加热时,当达到临界温度时汽化在瞬间完成(即

水的定压加热过程只有两个阶段)9湿空气(同TP干空气的密度大)中水蒸气的分压力

很低,可视水蒸气为理想气体。一般情况下,湿空气可以看作理想混合气体。根据道

尔顿定律,湿空气的总压力等于水蒸气的分压力与干空气的分压力之和1露点湿空气

中的水蒸气分压力pv对应的饱和温度Td称为露点温度,简称露点2结露定压降温到

露点,湿空气中的水蒸气饱和,凝结成水(过程1-2)2绝对湿度1m3的湿空气中所

含水蒸气的质量称为湿空气的绝对湿度,即湿空气中水蒸气的密度3相对湿度(湿空

气的绝对湿度与同温度下饱和湿空气的绝对湿度之比称为湿空气的相对湿度)

越小,空气越干燥,吸水能力越强;相对湿度越大,空气越湿润,吸水能力越低4含

湿量在湿空气中,与单位质量干空气共存的水蒸气的质量,称为湿空气的含湿量或

比湿度2湿空气:含水蒸汽的空气;湿蒸汽:含有液态水的水蒸气;饱和湿空气:相

对湿度为100%的湿空气未饱和湿空气:干球温度>湿球温度>露点温度饱和湿空气干

球温度>湿球温度=露点温度第六章朗肯循环朗肯循环是一个简化的理想蒸汽动力循

环,由4个理想化的可逆过程组成:3-4:水在给水泵中的可逆绝热压缩过程;4-5-6-1:

水与水蒸气在锅炉中的可逆定压加热过程1-2:水蒸气在汽轮机中的可逆绝热膨胀过

程2-3:乏汽在冷凝器中的定压放热过程2蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响.蒸汽初

温t1的影响(保持p1、p2不变,将t1提高,则吸热平均温度提高,循环热效率将提

高;乏汽干度增加有利于汽轮机安全工作。提高t1受材料耐热强度限制)蒸汽初压的

影响(保持t1、p2不变,提高p1,将提高吸热平均温度,提高循环的热效率。然而,

乏汽的干度减小,将影响汽轮机后几级叶片安全。x > 0.85)乏汽压力的影响(保持t1、

p1不变,降低p2,则对应的饱和温度T2(即放热温度)降低,循环热效率将有所提

高。但是,终压的降低受冷凝器冷却介质温度(环境温度)的限制)结论:为了提高蒸汽

动力循环的热效率,应尽可能提高蒸汽的初压和初温,并降低乏汽压力。3点燃方式

点燃式、压燃式4提高蒸汽动力循环热效率的其他途径再热循环;回热循环;热电联供

循环(背压式汽轮机热电联供循环;抽汽式汽轮机热电联供循环)5 1-2:可逆绝热压缩

过程;2-3:可逆定容加热过程;3-4:可逆定压加热过程;4-5:可逆绝热膨胀5

-1:可逆定容放热过程5混合加热循环6混合加热循环的热效率与多种因素有关,

当压缩比增加、升压比增加以及预胀比减少时,都会使混合加热循环的热效率提高7

定容加热循环(奥图Otto循环)定压预胀比=1 8定压加热循环(狄塞尔循环)定容升

压比=1 9影响内燃机理想循环热效率的主要因素提高压缩比是提高内燃机循环热效

率的主要途径之一绝热指数值大小取决于工质的种类和温度,但对同种工质,该值随

温度增加而减小但变化范围不大;升压比和预胀比的影响当压缩比和绝热指数一定

时,当预胀比不变热效率随升压比升而升,当升压比一定,热随预胀比升而降1三种

活塞式内燃机理想循环的比较进气状态、最高压力、最高温度彼此相同(用下角标V、

m、p分别代表定容加热循环、混合加热循环、定压加热循环)放热量相同吸热量和热

效率v

p>m>v传热学第八章热量传递热传导热对流热辐射1热传导最简单的导热现象:大平

壁的一维稳态导热特点.平壁两表面维持均匀恒定不变温度;平壁温度只沿垂直于壁面

的方向发生变化;平壁温度不随时间改变;热量只沿着垂直于壁面的方向传递(热流量:

单位时间传导的热量,单位W)2热对流只发生在流体之中,并伴随有微观粒子热运动

而产生的导热(对流换热:流体与相互接触的固体表面之间的热量传递现象,是导热和

热对流两种基本传热方式共同作用的结果)3表面传热系数的影响因素流体的物性

(热导率、粘度、密度、比热容等);流体流动的形态(层流、湍流);流动的成因

(自然对流或受迫对流;物体表面的形状、尺寸;换热时流体有无相变(沸腾或凝结

4热辐射的主要特点:所有温度大于0 K的物体都具有发射热辐射的能力,温度愈高,

发射热辐射的能力愈强射热辐射时:内热能-辐射能;所有实际物体都具有吸收热辐射

的能力物体吸收热辐射时:辐射能-内热能;热辐射不依靠中间媒介,可以在真空中传

播;物体间以热辐射的方式进行的热量传递是双向的5辐射换热的主要影响因素:物

体本身的温度、表面辐射特性;物体的大小、几何形状及相对位置。6注意热传导、

热对流和热辐射三种热量传递基本方式往往不是单独出现的;分析传热问题时首先应

该弄清楚有哪些传热方式在起作用,然后再按照每一种传热方式的规律进行计算;如

果某一种传热方式与其他传热方式相比作用非常小,往往可以忽略7传热过程由三个

相互串联的热量传递环节组成:热量从高温流体以对流换热(或对流换热+辐射换热)

的方式传给壁面;热量从一侧壁面以导热的方式传递到另一侧壁面;热量从低温流体

侧壁面以对流换热(或对流换热+辐射换热)的方式传给低温流体第十章1牛顿冷却

公式fai =A h( tw-tf ) q= h( tw-tf ) h—整个固体表面的平均表面传热系数; tw—

固体表面的平均温度tf —流体温度,对于外部绕流,tf 取远离壁面的流体主流温度;

对于内部流动,tf 取流体的平均温度2对流换热的影响因素对流换热是流体的导热和

对流两种基本传热方式共同作用的结果,因此,凡是影响流体导热和对流的因素都将

对对流换热产生影响。主要有以下五个方面(1)流动的起因:影响流体的速度分布与温

度分布;(2)流动的状态;(3) 流体有无相变(4) 流体的物理性质[1)热导率 ,W/(m

K), 愈大,流体导热热阻愈小,对流换热愈强烈;2)密度 比热容c反映单

位体积流体热容量的大小,其数值愈大,通过对流所转移的热量愈多,对流换热愈强

烈;4)动力粘度 ;运动粘度流体的粘度影响速度分布与流态,因此影响对流换热5)

体胀系数 V,K-1(体胀系数影响重力场中的流体因密度差而产生的浮升力的大小,

因此影响自然对流换热)](5) 换热表面的几何因素换热表面的几何形状、尺寸、相对

位置以及表面粗糙度等几何因素将影响流体的流动状态,因此影响流体的速度分布和

温度分布,对对流换热产生影响。3对流换热的主要研究方法分析法数值法试验法比

拟法4对流换热的单值性条件几何条件(说明对流换热表面的几何形状、尺寸,壁面

与流体之间的相对位置,壁面的粗糙度等)物理条件(说明流体的物理性质、物性参数

的数值及其变化规律、有无内热源以及内热源的分布规律等)时间条件(说明对流换热

过程是稳态还是非稳态。对于非稳态, 应给出初始条件(过程开始时的速度、温度场)

边界条件(第一类边界条件给出边界上的温度分布规律;第二类边界条件给出边界上的

热流密度分布规律)5边界层的流态,层流边界层、过渡区、湍流边界层6 边界层的传

热特性在层流边界层内垂直于壁面方向上的热量传递主要依靠导热。湍流边界层的主

要热阻为层流底层的导热热阻。7 根据流动状态,边界层分为层流边界层和湍流边界

层。湍流边界层分为层流底层、缓冲层与湍流核心三层结构。层流底层内的速度梯度

和温度梯度远大于湍流核心;8 在层流边界层与层流底层内,垂直于壁面方向上的热

量传递主要靠导热。湍流边界层的主要热阻在层流底层。9Nu称为平均努塞尔数,等

于壁面法线方向上的平均无量纲温度梯度,大小反映平均对流换热的强弱。雷诺数由

无量纲方程组可以看出;斯坦顿数1物理现象相似的定义如果同类物理现象之间所有

同名物理量场都相似,即同名的物理量在所有对应时间、对应地点的数值成比例,则

称物理现象相似(同类物理现象:具有相同性质、服从于同一自然规律、用形式和内容

相同的方程式来描写的物理现象)结论相似物理现象的所有同名无量纲物理量场相同

2物理现象相似的性质结论:两个常物性、不可压缩牛顿流体外掠等壁温平板的对流

换热现象相似,努塞尔数Nu、雷诺数Re、普朗特数Pr分别相等(物理现象相似的性

质:彼此相似的物理现象,同名的相似特征数相等)3相似特征数之间的关系对流换热

微分方程组解的函数形式—特征数关联式4物理现象相似的条件同类现象;单值性

条件相似;同名已定特征数相等。(对于单相流体的强迫对流换热,只要已定特征数

Re、Pr相等,待定特征数Nu也必然相等,因为Nu是Re、Pr的函数)十一章辐射换热

1 不仅取决于物体的性质,还与投射辐射能的波长分布有关。2固体和液体对

辐射能的吸收和反射基本上属于表面效应:金属的表面层厚度小于1 um;绝大多数非

金属的表面层厚度小于1mm2 灰体光谱辐射特性不随波长而变化的假想物体绝对黑

体吸收比= 1的物体,简称黑体。黑体和灰体一样,是一种理想物体3辐射强度说明

物体表面在空间某个方向上发射辐射能的多少4立体角,半径为r的球面上面积A与

球心所对应的空间角度(单位时间内从单位投影面积(可见面积)所发出的包含在单位

立体角内的所有波长的辐射能)5辐射强度的大小不仅取决于物体种类、表面性质、温度,还与方向有关。对于各向同性的物体表面,辐射强度与角无关6光谱辐射强度某波长辐射能的辐射强度称为该波长的光谱辐射强度7辐射力:在单位时间内,每单位面积表面向半球空间发射的全部波长的辐射能,用E表示,单位为W/m2。光谱辐射力在波长范围内单位波长的辐射力,用E表示;定向辐射力,在单位时间内,单位面积表面向某方向发射的单位立体角内的辐射能8 普朗克定律温度愈高,同一波长下的光谱辐射力愈大;在一定的温度下,黑体的光谱辐射力在某一波长下具有最大值;随着温度的升高,Eb 取得最大值的波长 max愈来愈小,即在 坐标中的位置向短波方向移动兰贝特定律黑体的辐射强度与方向无关,半球空间各方向上的辐射强度都相等漫发射体空间各个方向上辐射强度都相等的物体9发射率反映了物体发射辐射能的能力的大小1辐射特性随波长变化的性质称为辐射特性对波长的选择性。实际物体的吸收比不仅取决于物体本身材料的种类、温度及表面性质,还和投入辐射的波长分布有关,因此和投入辐射能的发射体温度有关2基尔霍夫定律揭示了物体吸收辐射能的能力与发射辐射能的能力之间的关系说明吸收辐射能能力愈强的物体的发射辐射能能力也也愈强。在温度相同的物体中,黑体吸收辐射能的能力最强,发射辐射能的能力也最强3角系数是几何量,只取决于两个物体表面的几何形状、大小和相对位置4角系数的性质相对性(互换性);完整性:角系数的可加性4角系数的计算方法积分法、代数法、图解法(或投影法)5灰体表面之间的辐射换热,,有效辐射;两个漫灰表面构成的封闭空腔中的辐射换热;多个漫灰表面构成的封闭空腔中的辐射换热6遮热板的主要作用就是削弱辐射换热

西安交大《思修》期末考试试题--含答案

2008年1月5 日 B 卷 西安交通大学考试题 成绩 课 程 思想道德修养与法律基础 学 院 考试日期 专业班号 _______________________ 姓 名 学号 (注意:考试时间为120分钟,请将全部答案写在答题纸上,写在试题上无效) 一、单项选择题(每小题1分,共15分) 1、 一个民族赖以生存和发展的精神支柱是 A 、民族荣誉感; B 、民族精神; C 、民族价值; D 、民族道德 2、 世界观是 A 、人们对人生的态度和看法; B 人们对个人对社会和他人意义的看法; C 、人们对生活在其中的世界以及人与世界的关系的总体看法和根本观点; D 人们对于世界目的和意义的根本看法 3、 我国宪法的修改要由全国人大以全体代表的 A 、2/3以上多数通过; B 、1/2以上多数通过; C 、3/4以上多数通过; D 、4/5以上多数通过 4、 社会主义道德建设的核心是 A 、经济建设; B 、集体主义; C 、以人为本; D 、为人民服务 5、 犯罪客体是我国刑法所保护的而为犯罪行为所危害的 A 、社会关系; B 、法律关系; C 、物质关系; D 、思想关系 6、 成为德智体美全面发展的人才是大学生的成才目标,人才素质的灵魂是 A 、德; B 、智; C 、体; D 、美 7、 道德最突出最重要的社会功能是 A 、调节功能; B 、教育功能; C 、认识功能; D 、导向功能 期中 期末「“

&民法调整的财产关系和人身关系限于 A、平等主体之间; B 、具有行政隶属关系的主体之间; C、所有主体之间; D 、纵向关系的主体之间 9、因寄存财物被丢失引起纠纷的民事诉讼时效为 A 3年;B、4 年;C、1 年;D、2 年 10、“法无明文规定不为罪,法无明文规定不处罚”体现了刑法的 A、罪责自负原则; B、罪刑相当原则; C、适用法律一律平等原则; D罪刑法定原则 11、民事诉讼的管辖是指各级人民法院之间或同级人民法院之间受理 A、民事纠纷案件的分工和权限; B、第一审民事纠纷案件的分工和权限; C、公诉案件的分工和权限; D 、自诉案件的分工和权限 12、个体的人生活动对自身生存和发展所具有的意义,属于人的 A、自我价值; B、社会价值; C、理性价值; D、潜在价值 13、社会主义民主与法制的根本保证是 A、统一战线; B、人民当家作主; C、民主集中制; D、党的领导 14、婚姻家庭得以形成和发展的前提条件是 A、婚姻属性; B、家庭属性; C、自然属性; D、社会属性 15、马克思主义认为,人的本质并不是单个人所固有的抽象物,在其现实性上,它是一切 A、社会关系的总和; B、自然属性的总和; C、世界观的总和; D价值观的总和 二、多项选择题(每小题1分,共15分) 1、以代理产生的原因为标准,代理可分为 A、委托代理; B、法定代理; C、自行代理; D、指定代理; E、他人代理 2、当代大学生应树立的新的学习理念包括 A、自主学习理念; B、全面学习理念; C、创新学习理念;

热工基础大纲(交大)讲解学习

西安交通大学 “热工基础”课程教学大纲 英文名称:FUNDAMENTS OF THERMODYNAMICS AND HEAT TRANSFER 课程编码:ENPO2103 学时: 48 学分:2.5 适用对象:机械工程与自动化、材料科学与工程、飞行器设计与工程、飞行器制造工程和工程力学等本科生 先修课程:高等数学,大学物理 使用教材及参考书: 教材 《热工基础与应用》(第二版) 傅秦生赵小明唐桂华. 北京:机械工业出版社,2007 参考书 《热工基础》张学学,李桂馥. 北京:高等教育出版社 2000 《传热学》(第四版)杨世铭陶文铨. 北京:高等教育出版社 2006 《工程热力学》刘桂玉刘志刚阴建民何雅玲. 北京:高等教育出版社 1998 一、课程性质、目的及任务 热工基础是讲授热能与机械能相互转换基本理论和热量传递规律,以提高热能利用完善程度的一门技术基础课,是机械学院机械工程与自动化专业、材料学院材料科学与工程专业、航空航天学院飞行器设计与工程专业、飞行器制造工程专业和建力学院工程力学等专业的一门必修课程。 本课程为学生学习有关专业课程和将来解决热工领域的工程技术问题奠定坚实的基础,如:热能和机械能的相互转换,热量传递,温度场和材料热应力分析,耗散结构和有关本构结构、热力耦合问题的解决等。 通过本课程学习,应该使学生掌握包括热力学和传热学两方面的热工理论知识,获得有关热科学的基本计算训练和解决有关热工工程问题的基本能力。同时还应为学生对热学科的建模和问题的处理奠定基础。 二、教学基本要求 1.掌握热能和机械能相互转换的基本规律,以解决工程实际中有关热能和机械能相互转换的能量分析计算和不可逆分析计算; 2.掌握包括理想气体、蒸气和湿空气在内的常用工质的物性特点,能熟练应用常用工质的物性公式和图表进行物性计算; 3.掌握不同工质热力过程的基本分析方法,能对工程热力过程进行计算,具有解决实际工程中有关

工程热力学期末考试试题

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 s>s′>s″>s′s>s″ 16.可逆绝热稳定流动过程中,气流焓的变化与压力变化的关系为(B) ====pdv 17、饱和湿空气的相对湿度(B)A.>1B.=1C.<<<1 18.湿空气的焓h为(D)湿空气的焓湿空气的焓干空气与1kg水蒸汽焓之和干空气的焓与1kg干空气中所含水蒸汽的焓之和 二、多项选择题 1.单位物量的理想气体的热容与_____有关。(ACDE)A.温度B.压力C.气体种类D.物量单位E.过程性质 2.卡诺循环是__AD___的循环。 A.理想化 B.两个定压、两个绝热过程组成 C.效率最高 D.可逆 3.水蒸汽h-s图上的定压线(AD)A.在湿蒸汽区为直线B.在过热蒸汽区为直线C.在湿蒸汽区为曲线 D.在过热蒸汽区为曲线 E.在湿蒸汽区和过热蒸汽区是斜率不同的直线 4.理想气体经绝热节流后,前后稳定截面上的__BD___相等。 5.A.压力B.温度C.比体积D.焓E.熵

西安交通大学805工程热力学考研历年真题及答案

西安交通大学考研历年真题解析 ——805工程热力学 主编:弘毅考研 编者:孤独的坚持 弘毅教育出品 https://www.wendangku.net/doc/1b11063418.html,

【资料说明】 《工程热力学专业历年真题解析(专业课)》系西安交通大学优秀工程热力学考研辅导团队集体编撰的“历年考研真题解析系列资料”之一。 历年真题是除了参考教材之外的最重要的一份资料,这也是我们聚团队之力,编撰此资料的原因所在。历年真题除了能直接告诉我们历年考研试题中考了哪些内容、哪一年考试难、哪一年考试容易之外,还能告诉我们很多东西。 1.命题风格与试题难易 第一眼看到西交大历年试题的同学,都觉得试题“简单”。西交大的试题不偏、不怪,但想拿高分,不容易。题目不多,因此每题所占分值量大。 其实,“试题很基础”----“试题很简单”----“能得高分”根本不是一回事。试题很基础,所以大部分学生都能算出结果,但是想得高分,就要比其他学生强,要答的条理、完整且结果正确,这不容易。大家不要被试题表象所迷惑。很多学生考完,感觉超好,可成绩出来分数却不高,很大程度上就是这个原因:把考的基础当成考的简单。其实这很像武侠小说中的全真教,招式看似平淡无奇,没有剑走偏锋的现象,但是如果没有扎实的基础和深厚的内功是不会成为大师的。我们只能说命题的风格是侧重考察基础的知识,但是,我们要答的规范,让老师给你满分,这并不容易。 2.考试题型与分值 大家要了解有哪些题型,每个题型的分值。从最近几年看,西交大的试题类型基本没有变化,分为填空、简答及计算。填空10道题,每题5分,这考察考生的基础知识掌握情况,不应失分。简答题一般20分,这需要考生对所要回答的问题有清楚全面的认知。计算题占分值最高,需要考生重视。再往历年回顾,还有判断选择作图题等,需要考生适当留意。 3.各章节的出题比重 西交大的专业课没有考试大纲,因此没有重、难点的告知,但大家可以通过对历年真题的分析,掌握各个章节在整个考研中的重要地位。本团队着重推荐西交大何雅玲老师编著的《工程热力学精要分析典型题解》。 4.重要的已考知识点 考研专业课试卷中,很多考点会反复出现,一方面告诉大家这是重点,另一方面也可以帮助大家记忆重要知识点,灵活的掌握各种答题方法。对于反复考查的知识点,一

《热工基础》试卷A

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。

热工基础课后答案第三章

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。

2015西安交大大物期中试题和答案

西安交通大学考试题 课 程 大学物理 学 院 考 试 日 期 2015 年 5 月 8 日 专业班号 姓 名 学 号 期中 期末 一 单项选择题 (共30分) (每小题3分) 1. 一质点沿半径为1m 的圆形轨道运动,在某一时刻它的角速度为1rad/s ,角加速度为1rad/s 2, 则质点在该时刻的速度和加速度大小分别为 (A) 1 m/s , 1 m/s 2 (B) 1 m/s , 2 m/s 2 (C) 1 m/s , 2m/s 2 (D) 2 m/s , 2m/s 2 [ ] 2. 一质点作匀速率圆周运动时,下列说法正确的是 (A) 它的动量不变,对圆心的角动量也不变。 (B) 它的动量不变,对圆心的角动量不断改变。 (C) 它的动量不断改变,对圆心的角动量不变。 (D) 它的动量不断改变,对圆心的角动量也不断改变。 [ ] 3. 一质点在如图所示的坐标平面内作圆周运动,有一力 0()F F xi yj =+r r r 作用在质点上。在该质点从坐标原点运动 到)2,0(R 位置的过程中,力F r 对它所做的功为 (A) 20R F (B) 202R F (C) 203R F (D) 204R F [ ] 4. 如图所示,一光滑细杆上端由光滑绞链固定,杆可绕其上端在任意 角度的锥面上绕竖直轴OO '作匀角速度转动。有一小环套在杆的上端 处,开始时使杆在一个锥面上运动起来,而后小环由静止开始沿杆下 滑。在小环下滑过程中,小环、杆和地球组成的系统的机械能以及小 环加杆对轴OO '的角动量,这两个量中 (A )机械能、角动量都守恒。 (B )机械能守恒,角动量不守恒。 (C )机械能不守恒,角动量守恒。(D )机械能、角动量都不守恒。 [ ] 成绩 共 6 页 第 1 页 √

热工基础考试题库(带答案)

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

热工基础习题参考答案(部分)

1.3 题略 解: m 2.127481 .92.110)7893(3 =??-=??=??=?g p h h g p ρρ 1.5 题略 m 1.05.0 2.030sin m 2.0200kg/m 800/8.033=?======l h mm l cm g ρ已知: 烟气的真空度为: Pa 8.78430sin 2.081.9800=??=??=h g p v ρ ∵ 1 mmH 2O = 9.80665 Pa ∴ 1 Pa = 0.10197 mmH 2O O mmH 027.808.7842==Pa p v 烟气的绝对压力为: kPa 540.98Pa 388.985408.7843224.133745==-?=-= v b p p p 1.10 题略 解:锅内表压力 g 40.77kg 04077.081 .91041010063==???=?= ?= -g A p m A g m p g g 2.2填空缺数据(兰色): 2.9 题略 已知:D 1 = 0.4 m ,p 1 =150 kPa ,且气球内压力正比于气球直径,即p = kD ,太阳辐射加热后D 2 = 0.45 m 求:过程中气体对外作功量 解:由D 1=0.4 m ,p 1=150 kPa ,可求得:k =375 kPa/m

kJ 27.2) (8 2 2 )6 (41423 332 1 =-= == ?==? D D k dD kD W dD kD D d kD pdV dW D D π π π π 答:过程中气体对外作功量为2.27 kJ 2.12 题略 解:(1)确定空气的初始状态参数 K 300)27273(m 10101010100kPa 1.29310100108.91951021332414 3 111=+==???===???+=+=+=-----T AH V A g m p p p p b g b (2)确定拿去重物后,空气的终了状态参数 由于活塞无摩擦,又能与外界充分换热,因此终了平衡状态时缸内空气的压力和温度与外界的压力和温度相等。则 33-3211 2124 3222m 101.50231 .1951 .29310K 300kPa 1.19510100108.9)100195(102?=?=====???-+=+=+=---p p V V T T A g m p p p p b g b 活塞上升距离 cm 023.5m 05023.01010010)15023.1()(4 3 12==??-=-=?--A V V H 对外做功量 J 999.9710)15023.1(101.195332=?-??=?=-V p W 由闭口系能量方程,Q =△U+W ,因T 2 = T 1,故△U = 0。所以求得气体与外界的换热量为 Q =W=97.999 J 讨论:(1)本题活塞上升过程为不可逆过程,其功不能用pdV W ?=2 1计算, 本题是一种特殊情况,即已知外界压力,故可用外界参数计算功(多数情况下外

热工基础期末考试 交大 自己做得

第零章1热力学:系统从一个平衡态到另一个平衡态的过程中传递热量的多少。传热学:关心的是热量传递的过程,即热量传递的速率.2热力学以热力学第一定律和第二定律为基础,即 始终从高温热源向低温热源传递,如果没有能量形式的转化,则始终是守恒。3 能源可以根据来源、形态、使用程度和技术、污染程度以及性质等进行分类。4热机:能够利用燃料燃烧时放出的能来做机械功的机器就叫做热机。5热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧所释放的能量的比值称为热机效率。6如何提高热机效率.使燃料充分燃烧;尽量减少各种热量损失;在热机的设计和制造上采用先进的技术;注意保养,保证良好的润滑,减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量7不排放CO2的能源(CO2-free energy)有三种可能:化石燃料和CO2深埋技术;核能;可再生能源8人类利用的主要能源有:水力能、风能、地热能、太阳能、燃料的化学能和原子核能。直接利用:是指直接用热能加热物体,热能的形式不发生变化。间接利用:是指把热能转换为机械能(或进一步转化为电能),以满足人类生产生活对动力的需要。9热工基础是研究热能利用的基本原理和规律,以提高热能利用经济性(节能)为主要目的的一门学科。(如何实现热功转换,及提高转换的经济性,如何实现热量传递,及如何提高热能直接利用的经济性)第一章1热能动力装置:从燃料燃烧中得到热能,并利用热能得到动力的设备。凡是能将热能转换为机械能的机器统称为热机。分类(燃气动力装置(内燃机燃气轮机喷气动力装置);蒸汽动力装置)2结论:各种形式的热机都存在以下几个相同的热力过程:吸热、膨胀作功和排热。3工质实现热能和机械能相互转化的媒介物质.膨胀性.流动性。热容量.稳定性.安全性.环保性能.价格.因此.物质三态中气体最合适。4热源工质从中吸取或向之排放热能的物质系统.热源温度高低(高温热源,低温)5温度变化(恒温.变温)6热能动力装置的工作过程可概括成:工质从高温热源吸热,将其中一部分转化为机械能而作功,并把余下部分传给低温热源.7热力系为了研究问题方便,热力学中常把分析对象从周围物体中分割出来,研究它与周围物体之间的能量和物质的传递。人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统.8系统与外界的作用都通过边界9系统与外界设定的人为性;外界与环境介质;边界可以是ⅰ刚性的或可变形的ⅱ固定的或可移动的ⅲ真实存在的或虚拟的9闭口系统:系统与外界无物质交换,系统内质量恒定不变,也称控制质量开口系统:系统与外界有物质交换,系统被划定在一定容积范围内,也称控制容积绝热系统:系统与外界无热量交换孤立系统:系统与外界既无能量交换,也无物质交换9可压缩系统:系统由可压缩流体构成简单可压缩系统:系统与外界只有热量与容积功交换10平衡状态:在不受外界影响的条件下(重力场除外),如果系统的状态参数不随时间变化,则该系统处于平衡状态热平衡状态:系统的温差消失的平衡状态.系统内部与外界之间平衡势差消失系统平衡1平衡的本质:不存在不平衡势2基本状态参数状态参数:描述热力系状态的物理量。单值性积分特征:状态参数的变化量与路径无关,只与初终态有关微分特征:全微分3 压力P、温度T、体积V、热力学能U、焓H和熵S,其中压力、温度和体积可直接用仪器测量,称为基本状态参数。广延参数:与物质的量有关的参数——可加性如:质量m、容积V、内能U、焓H、熵S强度参数:与物质的量无关的参数,如压力p、温度T3热力学第零定律如果两个系统分别与第三个系统处于热平衡,则两个系统彼此必然处于热平衡4温标的换算51 bar = 105 Pa1 MPa = 106 Pa1 atm = 760 mmHg = 1.013 105 Pa1 mmHg =133.3 Pa1 kPa = 103 Pa5绝对压力p与相对压力6比容v工质聚集的疏密程度7热力过程:热力系从一个状态向另一个状态变化所经历的全部状态的总和准静态过程由一系列平衡态组成的热力过程可逆过程注意:可逆过程只是指可能性,并不是指必须要回到初态的过程8准静态过程+无耗散效应=可逆过程9不可逆根源不平衡势差;耗散效应9可逆过程定义:系统经历某一过程后,如果在沿原来路径逆向进行时,系统与外界都返回原来状态,而不留下任何变化,则此过程为可逆过程1可逆过程的意义准静态过程是实际过程的理想化过程,但并非最优过程,可逆过程是最优过程;可逆过程的功与热完全可用系统内工质的状态参数表达,可不考虑系统与外界的复杂关系,易分析,实际过程不是可逆过程,但为了研究方便,先按理想情况(可逆过程)处理,用系统参数加以分析,然后考虑不可逆因素加以修正2典型的不可逆过程(不等温传热,自由膨胀.节流过程(阀门)混合过程)3功力学定义: 力x在力方向上的位移4功的一般表达式5热力学最常见的功容积变化功6可逆容积变化功的说明单位为[kJ] 或[kJ/kg] p-V 图上用面积表示功的大小与路径有关,功是过程量统一规定:dV>0,膨胀对外作功(正)dV<0,压缩外内作功(负)适于可逆过程的任何工质(一般为流体)外力无限制,功的表达式只是系统内部参数7热力循环称为热力系统经过一系列变化回到初态[循环性质(可逆循环;bu)循环目的正循环顺时针(动力循环)逆循环(制冷循环)]8热力系的选取取决于研究目的和方法,具有随意性,选取不当将不便于分析。一旦取定系统,沿边界寻找相互作用。9不可逆过程是无法恢复到初始状态的过程,这种说法对吗?不对。关键看是否引起外界变化可逆过程指若系统回到初态,外界同时恢复到初态。可逆过程并不是指系统必须回到初态的过程。1可逆过程与准静态过程的区别和联系可逆过程=准静态过程+无耗散可逆过程完全理想,以后均用可逆过程的概念。准静态过程很少用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。第二章1热力学能不涉及化学变化和核反应时的物质分子热运动动能和分子之间的位能之和(热能)任何状态下系统热力学能的数值不可能为零。由于在工程热力学中只计算工质在状态变化中的热力学能的变化量,因此热力学能的零点可以人为地规定,例如,通常取0 K时气体的热力学能为零。2热力学第一定律实质就是热力过程中的能量守恒和转换定律,可表述为在热能与其它形式能的互相转换过程中,能的总量始终不变;不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能制造成功的3进入系统的能量-离开系统的能量=系统储存能量的变化4稳定流动流动状况不随时间而改变的流动。即任一流通截面上工质的状态都不随时间而改变条件系统和外界交换的能量(功量和热量)与质量不随时间而变;进、出口截面的状态参数不随时间而变 5 流动功是由泵或风机加给被输送工质并随工质流动向前传递的一种能量,非工质本身具有的能量6比焓的物理意义比焓是状态参数;对于流动工质,比焓表示每千克工质沿流动方向向前传递的总能量中取决于热力状态的部分7注意事项无论对于流动工质还是不流动工质,比焓都是状态参数;对于流动工质,流动功等于pv,比焓表示单位质量工质沿流动方向向前传递的总能量中取决于热力状态的部分对于不流动工质,不存在流动功,比焓也不表示能量,仅是状态参数工程上一般只需要计算工质经历某一过程后焓的变化量,而不是其绝对值,所以焓值的零点可人为地规定。8技术功在工程热力学中,将工程技术上可以直接利用的动能差、位能差及轴功三项之和称为技术功,用Wt 表示9对于开口系统的稳定流动过程,系统内各点的状态都不随时间而变化,所以可以将质量为m 的工质作为闭口系统来研究9稳定流动能量方程式的应用热交换器动力机械绝热节流判断1气体膨胀时一定对外作功错,比如气体向真空中的绝热自由膨胀,对外不作功。气体被压缩时一定消耗外功对,因为根据热力学第二定律,气体是不可能自压缩的,要想压缩体积,必须借助于外功⑶气体膨胀时必须对其加热。错,比如气体向真空中的绝热自由膨胀,不用对其加热⑷气体边膨胀边放热是可能的对,比如多变过程,当n大于k时,可以实现边膨胀边放热⑸气体边被压缩边吸入热量是不可能的错,比如多变过程,当n大于k时,可以实现边压缩边吸热⑹对工质加热,其温度反而降低,这种情况不可能错,比如多变过程,当n大于1,小于k时,可实现对工质加热,其温度反而降低任何没有体积变化的过程就一定不对外作功不正确,因为外功的含义很广,比如电磁功、表面张力功等等,如果只考虑体积功的话,那么没有体积变化的过程就一定不对外作功膨胀功、轴功、 技术功、流动功之间有何区别与联系?流动功的大小与过程特性有无关系膨胀 功是系统由于体积变化对外所作的功;轴功是指工质流经热力设备(开口系统) 时,热力设备与外界交换的机械功,由于这个机械功通常是通过转动的轴输入、 输出,所以工程上习惯成为轴功;而技术功不仅包括轴功,还包括工质在流动 过程中机械能(宏观动能和势能)的变化;流动功又称为推进功,1kg工质的 流动功等于其压力和比容的乘积,它是工质在流动中向前方传递的功,只有在 工质的流动过程中才出现。对于有工质组成的简单可压缩系统,工质在稳定流 动过程中所作的膨胀功包括三部分,一部分消耗于维持工质进出开口系统时的 流动功的代数和,一部分用于增加工质的宏观动能和势能,最后一部分是作为 热力设备的轴功。对于稳定流动,工质的技术功等于膨胀功与流动功差值的代 数和。如果工质进、出热力设备的宏观动能和势能变化很小,可忽略不计,则 技术功等于轴功第三章1.理想气体是一种经过科学抽象的假想气体,在自然界 中并不存在。但是,在工程上的许多情况下,气体工质的性质接近于理想气体。 因此,研究理想气体的性质具有重要的工程实用价值2热机的工质通常采用气 态物质:气体(远离液态,不易液化)或蒸气(离液态较近,容易液化)3特征理想 气体分子的体积忽略不计;理想气体分子之间无作用力;理想气体分子之间以 及分子与容器壁的碰撞都是弹性碰撞4克拉贝龙方程式。Rg为气体常数,单 位为J/(kg·K),其数值取决于气体的种类,与气体状态无关5热容物体温度升 高1K(或1℃)所需要的热量称为该物体的热容量,简称热容6物体热容量的 大小与物体的种类及其数量有关,此外还与过程有关,因为热量是过程量。如 果物体初、终态相同而经历的过程不同,则吸入或放出的热量就不同7根据物 质的数量和经历的过程不同,热容又分为比热容(质量热容)单位质量物质的 热容摩尔热容1 mol物质的热容,Cm,J/(mol·K) 比定容热容比定压热容8 理想气体的热力学能仅包含与温度有关的分子动能,只是温度的单值函数9γ 的理论值:(n+2)/n,n为气体分子微观运动自由度的数目。当原子气体分子只 有三个平移运动自由度,即n=3,故γ=5/3。氩、氦等单原子气体的γ实验 值(1.66)与此非常接近。在不太高的温度下,双原子气体分子除有三个平动自 由度外,还有两个转动自由度,即运动自由度n=5,所以γ=7/5。工程上常见 的双原子气体,如氧、氮等分子在很宽的温度范围内的γ值也很接近此值。准 确的实验值随温度的上升而略有下降。对于三原子气体,分子运动的自由度至 少有六个,故γ=4/3或更小些,如二氧化碳(CO2)的γ值等于1.30。在空气动力 学中,空气的γ值常取为1.40,喷气发动机中的燃后气体的γ值常取为1.33,火 箭发动机中的燃后气体的γ值则常取为1.25。1理想气体的u 和h 是温度的 单值函数,所以理想气体的cV 和cp 也是温度的单值函数2定值摩尔热容 根据气体分子运动论及能量按自由度均分原则,原子数目相同的气体,其摩尔 热容相同,且与温度无关。对于单原子气体,在相当大的温度范围内,表中所 列的定值摩尔热容数值与实际热容非常吻合对于双原子气体,在0℃-200℃ 温度范围内,定值摩尔热容数值与平均比热容数值相当接近;对于多原子气体, 定值摩尔热容数值与平均比热容数值相差较大3理想气体的热力学能与焓都 是温度的单值函数。4理想气体比熵的变化完全取决于初态和终态,与过程所 经历的路径无关。这就是说,理想气体的比熵是一个状态参数虽然以上各式 是根据理想气体可逆过程的热力学第一定律表达式导出,但适用于计算理想气 体在任何过程中的熵的变化5理想混合气体的定义由相互不发生化学反应的 理想气体组成混合气体,其中每一组元的性质如同它们单独存在一样,因此整 个混合气体也具有理想气体的性质。混合气体的性质取决于各组元的性质与 份额6分压力某组元i单独占有混合气体体积V并处于混合气体温度T 时的压 力称为该组元的分压力。用pi 表示。道尔顿定律混合气体的总压力等于各组 元分压力之和(仅适用于理想气体)7分体积混合气体中第i 种组元处于与混 合气体压力和温度时所单独占据的体积称为该组元的分体积,用Vi表示.分体 积定律理想混合气体的总体积等于各组元的分体积之和8理想气体的热力过 程目的:了解外部条件对热能与机械能之间相互转换的影响,以便合理地安 排热力过程,提高热能和机械能转换效率任务:确定过程中工质状态参数的 变化规律,分析过程中的能量转换关系依据:热力学第一定律表达式、理想 气体状态方程式及可逆过程的特征关系式。9分析内容与步骤确定过程方程式, 分析初、终状态参数之间的函数关系及热力学能和焓的变化;在p-v图和T-s 图上表示过程中状态参数的变化规律;确定过程的功量(膨胀功和技术功)和 热量。1 多变过程中状态参数的变化规律多变过程的过程方程式及初、终状态 参数关系式的形式与绝热过程完全相同.2理想气体的cp和cv之差及和之比是 否在任何温度下都等于一个常数?理想气体的和之差在任何温度下都等于一 个常数,而之比不是如果某种工质的状态方程式遵循,这种物质的比热容一定 是常数吗?这种物质的比热容仅是温度的函数吗?不一定,比如理想气体遵循 此方程,但是比热容不是常数,是温度的单值函数。这种物质的比热容不一定 仅是温度的函数。由比热容的定义,并考虑到工质的物态方程可得到:由此可 以看出,如果工质的内能不仅仅是温度的函数时,则此工质的比热容也就不仅 仅是温度的函数4摩尔分数取决于其质量分数和摩尔质量的比值,对于质量分 数较大的组元,如果摩尔质量也很大,那么它的摩尔分数可能并不大第四章1 热力学第一定律阐明了热能和机械能以及其它形式的能量在传递和转换过程 中数量上的守恒关系热力学第二定律揭示了热力过程发生的方向、条件和限 度2自发过程有方向性;并非所有满足第一定律的过程均可自动发生。自发过 程的逆过程并非不可发生的,而是不能自动发生。若满足一定的附加条件,也 是可以进行的;非自发过程的发生必须付出某种代价作为补偿3两种经典说法 克劳休斯说法(针对传热)不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其它 变化。开尔文说法(针对功热转换)不可能从单一物体取热使之完全变为功而 不引起其它变化3热力学第二定律的实质热力学第二定律开尔文说法与克劳 修斯说法具有等效性2. 热力学第二定律可有多种说法,每一种说法都反映了 自然界过程进行的方向性 3. 自发过程都是具有方向性的, 若想逆向进行,必 付出代价。4第二定律又可以表述为第二类永动机是不可能制造成功的5正向 循环将热能转变为机械能的循环,也称为动力循环或热机循环6卡诺循环工作 于温度分别为T1 和T2 的两个热源之间的正向循环,由两个可逆定温过程和 两个可逆绝热过程组成7卡诺定理定理一在相同温度的高温热源T1 和相同 温度低温热源T2之间工作的一切可逆循环,其热效率都相等,与可逆循环的 种类无关,与工质性质无关。定理二在相同温度的高温热源T1 和相同温度低 温热源T2之间工作的一切不可逆循环,其热效率必小于可逆循环的热效率8 实际循环不可能实现卡诺循环,原因:一切过程不可逆;气体实施等温吸热, 等温放热困难;气体卡诺循环净功太小,若考虑摩擦,输出净功极微。9卡诺 循环指明了一切热机提高热效率的方向1提高热机效率的途径:提高T1,降 低T2,减少不可逆损失1. 循环的热效率公式有何区别?各适用什么场合?带 Q适用于各种可逆和不可逆的循环,带T只适用于可逆的卡诺循环熵增大的过 程为不可逆过程不正确,只有孤立系统才可以这样说不可逆过程的熵变无法计 算不正确,S为状态参数,和过程无关,知道初态和终态就可以计算若工质从 某一初态经可逆与不可逆途径到达同一终态,则不可逆途径的必大于可逆途径 的不对,S为状态参数,和过程无关,相等工质经历不可逆循环后;不对, 工质经历可逆和不可逆循环后都回到初态,所以熵变为零自然界的过程都是朝 着熵增的方向进行的,因此熵减小的过程不可能实现不对,比如系统的理想气 体的可逆定温压缩过程,系统对外放热,熵减小工质被加热熵一定增大,工质 放热熵一定减小。工质被加热熵一定增大,但是系统放热,熵不一定减小。如 果是可逆过程,熵才一定减小6不可逆过程熵大,可逆过程作功大7绝热过程 是不能使其熵减少第五章水蒸气来源丰富,耗资少,无毒无味,比热容大,传 热好,有良好的膨胀和载热性能,是热工技术上应用最广泛的工质。2液体汽 化蒸发(任何温度下在液体表面进行的汽化现象,温度愈高愈强烈)沸腾(沸腾是 在给定压力所对应的温度下发生并伴随着大量汽泡产生的汽化现象)3饱和状 态液面上蒸气空间中的蒸气和液体两相达到动态平衡的状态4饱和压力:在饱 和状态下的水和水蒸汽的压力PS饱和温度:在饱和状态下的水和水蒸汽的温 度tSts上升,ps上升;ps上升,ts上升结论:一定的饱和温度对应于一定 的饱和压力,反之也成立,即两者间存在单值关系5三相点定义:固、液、汽 三相共存的状态。水的三相点温度和压力值:分析当压力低于ptp时,液相 不可能存在,而只可能是汽相或固相。ptp称为三相点压力,对应的饱和温度 ttp称为三相点温度。三相点温度和压力是最低的饱和温度和饱和压力。各种 物质在三相点的温度与压力分别为定值,但比体积则随固、液、汽三相的混合比例不 同而异。6三阶段水蒸汽的定压产生过程预热阶段t0未饱和水→ts饱和水。t↑,v↑ 汽化阶段ts饱和水→ts干饱和水蒸汽。v↑,t和p均不变。其间为汽液混合的湿饱 和蒸汽过热阶段ts干饱和水蒸汽→t过热水蒸汽。t↑,v↑五阶段(未饱和水饱和水 继续加热,水开始汽化,饱和温度不变,比体积增大,水量逐渐减少,汽量逐渐增加 湿饱和蒸气继续加热,温度不变,比体积增大,至汽缸中的最后一滴水变成蒸汽干饱 和蒸气继续加热,比体积继续增大,蒸汽温度开始上升,温度大于相应压力下的饱和 温度过热蒸气)7压力P升高对汽化过程的影响?ts升高,v’增大(膨胀性大于压缩 性);v’’减小(压缩性大于膨胀性);所以:b点向右移动,d点向左移动,汽 化过程缩短,预热过程增长,过热过程增加。8二线(均为饱和曲线)下界线(饱和 水线)CM上界线(干饱和蒸汽线)CN三个区域:液态区(下界线左侧)、湿蒸汽区(饱和 曲线内)、汽态区(上界线右侧)。一点:临界点c:特点上、下界线的交点水、汽差别消失, 汽化在瞬间完成,汽化热为零;在临界温度以上,单纯增压不能使其液化(即tc是最 高的饱和温度);在临界压力及以上加热时,当达到临界温度时汽化在瞬间完成(即 水的定压加热过程只有两个阶段)9湿空气(同TP干空气的密度大)中水蒸气的分压力 很低,可视水蒸气为理想气体。一般情况下,湿空气可以看作理想混合气体。根据道 尔顿定律,湿空气的总压力等于水蒸气的分压力与干空气的分压力之和1露点湿空气 中的水蒸气分压力pv对应的饱和温度Td称为露点温度,简称露点2结露定压降温到 露点,湿空气中的水蒸气饱和,凝结成水(过程1-2)2绝对湿度1m3的湿空气中所 含水蒸气的质量称为湿空气的绝对湿度,即湿空气中水蒸气的密度3相对湿度(湿空 气的绝对湿度与同温度下饱和湿空气的绝对湿度之比称为湿空气的相对湿度) 越小,空气越干燥,吸水能力越强;相对湿度越大,空气越湿润,吸水能力越低4含 湿量在湿空气中,与单位质量干空气共存的水蒸气的质量,称为湿空气的含湿量或 比湿度2湿空气:含水蒸汽的空气;湿蒸汽:含有液态水的水蒸气;饱和湿空气:相 对湿度为100%的湿空气未饱和湿空气:干球温度>湿球温度>露点温度饱和湿空气干 球温度>湿球温度=露点温度第六章朗肯循环朗肯循环是一个简化的理想蒸汽动力循 环,由4个理想化的可逆过程组成:3-4:水在给水泵中的可逆绝热压缩过程;4-5-6-1: 水与水蒸气在锅炉中的可逆定压加热过程1-2:水蒸气在汽轮机中的可逆绝热膨胀过 程2-3:乏汽在冷凝器中的定压放热过程2蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响.蒸汽初 温t1的影响(保持p1、p2不变,将t1提高,则吸热平均温度提高,循环热效率将提 高;乏汽干度增加有利于汽轮机安全工作。提高t1受材料耐热强度限制)蒸汽初压的 影响(保持t1、p2不变,提高p1,将提高吸热平均温度,提高循环的热效率。然而, 乏汽的干度减小,将影响汽轮机后几级叶片安全。x > 0.85)乏汽压力的影响(保持t1、 p1不变,降低p2,则对应的饱和温度T2(即放热温度)降低,循环热效率将有所提 高。但是,终压的降低受冷凝器冷却介质温度(环境温度)的限制)结论:为了提高蒸汽 动力循环的热效率,应尽可能提高蒸汽的初压和初温,并降低乏汽压力。3点燃方式 点燃式、压燃式4提高蒸汽动力循环热效率的其他途径再热循环;回热循环;热电联供 循环(背压式汽轮机热电联供循环;抽汽式汽轮机热电联供循环)5 1-2:可逆绝热压缩 过程;2-3:可逆定容加热过程;3-4:可逆定压加热过程;4-5:可逆绝热膨胀5 -1:可逆定容放热过程5混合加热循环6混合加热循环的热效率与多种因素有关, 当压缩比增加、升压比增加以及预胀比减少时,都会使混合加热循环的热效率提高7 定容加热循环(奥图Otto循环)定压预胀比=1 8定压加热循环(狄塞尔循环)定容升 压比=1 9影响内燃机理想循环热效率的主要因素提高压缩比是提高内燃机循环热效 率的主要途径之一绝热指数值大小取决于工质的种类和温度,但对同种工质,该值随 温度增加而减小但变化范围不大;升压比和预胀比的影响当压缩比和绝热指数一定 时,当预胀比不变热效率随升压比升而升,当升压比一定,热随预胀比升而降1三种 活塞式内燃机理想循环的比较进气状态、最高压力、最高温度彼此相同(用下角标V、 m、p分别代表定容加热循环、混合加热循环、定压加热循环)放热量相同吸热量和热 效率vm>v传热学第八章热量传递热传导热对流热辐射1热传导最简单的导热现象:大平 壁的一维稳态导热特点.平壁两表面维持均匀恒定不变温度;平壁温度只沿垂直于壁面 的方向发生变化;平壁温度不随时间改变;热量只沿着垂直于壁面的方向传递(热流量: 单位时间传导的热量,单位W)2热对流只发生在流体之中,并伴随有微观粒子热运动 而产生的导热(对流换热:流体与相互接触的固体表面之间的热量传递现象,是导热和 热对流两种基本传热方式共同作用的结果)3表面传热系数的影响因素流体的物性 (热导率、粘度、密度、比热容等);流体流动的形态(层流、湍流);流动的成因 (自然对流或受迫对流;物体表面的形状、尺寸;换热时流体有无相变(沸腾或凝结 4热辐射的主要特点:所有温度大于0 K的物体都具有发射热辐射的能力,温度愈高, 发射热辐射的能力愈强射热辐射时:内热能-辐射能;所有实际物体都具有吸收热辐射 的能力物体吸收热辐射时:辐射能-内热能;热辐射不依靠中间媒介,可以在真空中传 播;物体间以热辐射的方式进行的热量传递是双向的5辐射换热的主要影响因素:物 体本身的温度、表面辐射特性;物体的大小、几何形状及相对位置。6注意热传导、 热对流和热辐射三种热量传递基本方式往往不是单独出现的;分析传热问题时首先应 该弄清楚有哪些传热方式在起作用,然后再按照每一种传热方式的规律进行计算;如 果某一种传热方式与其他传热方式相比作用非常小,往往可以忽略7传热过程由三个 相互串联的热量传递环节组成:热量从高温流体以对流换热(或对流换热+辐射换热) 的方式传给壁面;热量从一侧壁面以导热的方式传递到另一侧壁面;热量从低温流体 侧壁面以对流换热(或对流换热+辐射换热)的方式传给低温流体第十章1牛顿冷却 公式fai =A h( tw-tf ) q= h( tw-tf ) h—整个固体表面的平均表面传热系数; tw— 固体表面的平均温度tf —流体温度,对于外部绕流,tf 取远离壁面的流体主流温度; 对于内部流动,tf 取流体的平均温度2对流换热的影响因素对流换热是流体的导热和 对流两种基本传热方式共同作用的结果,因此,凡是影响流体导热和对流的因素都将 对对流换热产生影响。主要有以下五个方面(1)流动的起因:影响流体的速度分布与温 度分布;(2)流动的状态;(3) 流体有无相变(4) 流体的物理性质[1)热导率 ,W/(m K), 愈大,流体导热热阻愈小,对流换热愈强烈;2)密度 比热容c反映单 位体积流体热容量的大小,其数值愈大,通过对流所转移的热量愈多,对流换热愈强 烈;4)动力粘度 ;运动粘度流体的粘度影响速度分布与流态,因此影响对流换热5) 体胀系数 V,K-1(体胀系数影响重力场中的流体因密度差而产生的浮升力的大小, 因此影响自然对流换热)](5) 换热表面的几何因素换热表面的几何形状、尺寸、相对 位置以及表面粗糙度等几何因素将影响流体的流动状态,因此影响流体的速度分布和 温度分布,对对流换热产生影响。3对流换热的主要研究方法分析法数值法试验法比 拟法4对流换热的单值性条件几何条件(说明对流换热表面的几何形状、尺寸,壁面 与流体之间的相对位置,壁面的粗糙度等)物理条件(说明流体的物理性质、物性参数 的数值及其变化规律、有无内热源以及内热源的分布规律等)时间条件(说明对流换热 过程是稳态还是非稳态。对于非稳态, 应给出初始条件(过程开始时的速度、温度场) 边界条件(第一类边界条件给出边界上的温度分布规律;第二类边界条件给出边界上的 热流密度分布规律)5边界层的流态,层流边界层、过渡区、湍流边界层6 边界层的传 热特性在层流边界层内垂直于壁面方向上的热量传递主要依靠导热。湍流边界层的主 要热阻为层流底层的导热热阻。7 根据流动状态,边界层分为层流边界层和湍流边界 层。湍流边界层分为层流底层、缓冲层与湍流核心三层结构。层流底层内的速度梯度 和温度梯度远大于湍流核心;8 在层流边界层与层流底层内,垂直于壁面方向上的热 量传递主要靠导热。湍流边界层的主要热阻在层流底层。9Nu称为平均努塞尔数,等 于壁面法线方向上的平均无量纲温度梯度,大小反映平均对流换热的强弱。雷诺数由 无量纲方程组可以看出;斯坦顿数1物理现象相似的定义如果同类物理现象之间所有 同名物理量场都相似,即同名的物理量在所有对应时间、对应地点的数值成比例,则 称物理现象相似(同类物理现象:具有相同性质、服从于同一自然规律、用形式和内容 相同的方程式来描写的物理现象)结论相似物理现象的所有同名无量纲物理量场相同 2物理现象相似的性质结论:两个常物性、不可压缩牛顿流体外掠等壁温平板的对流 换热现象相似,努塞尔数Nu、雷诺数Re、普朗特数Pr分别相等(物理现象相似的性 质:彼此相似的物理现象,同名的相似特征数相等)3相似特征数之间的关系对流换热 微分方程组解的函数形式—特征数关联式4物理现象相似的条件同类现象;单值性 条件相似;同名已定特征数相等。(对于单相流体的强迫对流换热,只要已定特征数 Re、Pr相等,待定特征数Nu也必然相等,因为Nu是Re、Pr的函数)十一章辐射换热 1 不仅取决于物体的性质,还与投射辐射能的波长分布有关。2固体和液体对 辐射能的吸收和反射基本上属于表面效应:金属的表面层厚度小于1 um;绝大多数非 金属的表面层厚度小于1mm2 灰体光谱辐射特性不随波长而变化的假想物体绝对黑 体吸收比= 1的物体,简称黑体。黑体和灰体一样,是一种理想物体3辐射强度说明 物体表面在空间某个方向上发射辐射能的多少4立体角,半径为r的球面上面积A与 球心所对应的空间角度(单位时间内从单位投影面积(可见面积)所发出的包含在单位

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