熱工學(xué)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)知識(shí)原理期末復(fù)習(xí)資料

1、20132014學(xué)年度第二學(xué)期期末復(fù)習(xí)熱工學(xué)原理第一章：基本概念一、名詞解釋1、熱力系統(tǒng)（P910）（1）閉口系統(tǒng)（控制質(zhì)量系統(tǒng)）：與外界無(wú)物質(zhì)交換的系統(tǒng)。（2）開(kāi)口系統(tǒng)（控制容積系統(tǒng)）：與外界有物質(zhì)交換的系統(tǒng)。（3）絕熱系統(tǒng)：與外界無(wú)熱量交換的系統(tǒng)。（4）孤立系統(tǒng)：與外界既無(wú)能量（功、熱）交換又無(wú)物質(zhì)交換的系統(tǒng)。2、狀態(tài)參數(shù)（P1012）（1）狀態(tài)參數(shù)：用于描述工質(zhì)所處狀態(tài)的宏觀物理量。（2）壓力：?jiǎn)挝幻娣e上所受到的垂直作用力（即壓強(qiáng)），。（3）溫度：宏觀上，溫度是用來(lái)標(biāo)志物體冷熱程度的物理量；微觀上，氣體的溫度是組成氣體的大量分子平均移動(dòng)動(dòng)能的量度。t=T273.15K。（4）比體積：?jiǎn)挝?/p>

2、質(zhì)量的工質(zhì)所占有的體積，單位：m3/kg。（5）密度：?jiǎn)挝惑w積工質(zhì)的質(zhì)量，單位：kg/m3。3、熱力過(guò)程（P13）系統(tǒng)由一個(gè)狀態(tài)到達(dá)另一個(gè)狀態(tài)的變化過(guò)程稱(chēng)為熱力過(guò)程，簡(jiǎn)稱(chēng)過(guò)程。4、可逆過(guò)程（P14）如果系統(tǒng)完成了某一過(guò)程之后，再沿著原路徑逆行而回到原來(lái)的狀態(tài)，外界也隨之回復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)而不留下任何變化，則這一過(guò)程稱(chēng)為可逆過(guò)程。二、問(wèn)答題1、（12）表壓力或真空度能否作為狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行熱力計(jì)算？若工質(zhì)的壓力不變，問(wèn)測(cè)量其壓力的壓力表或真空計(jì)的讀數(shù)是否可能變化？答：不能，因?yàn)楸韷毫蛘婵斩戎皇且粋€(gè)相對(duì)壓力。若工質(zhì)的壓力不變，測(cè)量其壓力的壓力表或真空計(jì)的讀數(shù)可能變化，因?yàn)闇y(cè)量所處的環(huán)境壓力可能發(fā)生變化

3、。2、（13）當(dāng)真空表指示數(shù)值愈大時(shí)，表明被測(cè)對(duì)象的實(shí)際壓力愈大還是愈?。看穑赫婵毡碇甘緮?shù)值愈大時(shí)，表明被測(cè)對(duì)象的實(shí)際壓力愈小。3、（14）準(zhǔn)平衡過(guò)程與可逆過(guò)程有何區(qū)別？答：無(wú)耗散的準(zhǔn)平衡過(guò)程才是可逆過(guò)程，所以可逆過(guò)程一定是準(zhǔn)平衡過(guò)程，而準(zhǔn)平衡過(guò)程不一定是可逆過(guò)程。第二章：熱力學(xué)第一定律一、名詞解釋熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)（P21）（1）熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)就是熱力過(guò)程中的能量守恒和轉(zhuǎn)換定律。（2）熱力學(xué)第一定律的表述在熱能與其他形式能的互相轉(zhuǎn)換過(guò)程中，能的總量始終不變。不花費(fèi)能量就可以產(chǎn)生功的第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)是不可能造成功的。二、計(jì)算題（28）空氣在某壓氣機(jī)中被壓縮，壓縮前空氣的參數(shù)為p1=0.1M

4、Pa，v1=0.845m3/kg；壓縮后為p2=0.8MPa，v2=0.175m3/kg。若在壓縮過(guò)程中每千克空氣的熱力學(xué)能增加為146.5J，同時(shí)向外界放熱50kJ，壓氣機(jī)每分鐘生產(chǎn)壓縮氣體10kg。試求：（1）壓縮過(guò)程中對(duì)每千克空氣所作的壓縮功；（2）生產(chǎn)1kg壓縮空氣所需的軸功；（3）帶動(dòng)此壓氣機(jī)所需功率至少為多少（kW）？解：（1）。（2）忽略氣體進(jìn)出口宏觀動(dòng)能和勢(shì)能的變化，則有軸功等于技術(shù)功。（3）。第三章：理想氣體的性質(zhì)與熱力過(guò)程一、名詞解釋1、理想氣體狀態(tài)方程式（P33），R=8.314J/(molK)。2、熱容（P3537）（1）熱容：物體溫度升高1K（或1）所需要的熱量稱(chēng)為該

5、物體的熱容量，簡(jiǎn)稱(chēng)熱容。（2）比熱容：?jiǎn)挝毁|(zhì)量物質(zhì)的熱容量稱(chēng)為該物質(zhì)的比熱容（質(zhì)量熱容），單位為J/(kgK)或kJ/(kgK)，。（3）比定容熱容。比定容熱容是在體積不變的情況下比熱力學(xué)能對(duì)溫度的偏導(dǎo)數(shù)，其數(shù)值等于在體積不變的情況下物質(zhì)溫度變化1K時(shí)比熱力學(xué)能的變化量。（4）比定壓熱容。比定容熱容是在壓力不變的情況下比晗對(duì)溫度的偏導(dǎo)數(shù)，其數(shù)值等于在壓力不變的情況下物質(zhì)溫度變化1K時(shí)比晗的變化量。（5） 邁耶公式：，（、分別為摩爾定壓熱容、摩爾定容熱容）（6）比熱容比，。3、混合氣體的成分（P45）（1）質(zhì)量分?jǐn)?shù)：如果混合氣體由k種組元?dú)怏w組成，其中第i種組元的質(zhì)量mi與混合氣體總質(zhì)量m的比值

6、稱(chēng)為該組元的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，。（2）摩爾分?jǐn)?shù)：如果混合氣體由k種組元?dú)怏w組成，其中第i種組元的物質(zhì)的量ni與混合氣體的物質(zhì)的量n的比值稱(chēng)為該組元的摩爾分?jǐn)?shù)，。（3）體積分?jǐn)?shù)：如果混合氣體由k種組元?dú)怏w組成，其中第i種組元的分體積Vi與混合氣體總體積V的比值稱(chēng)為該組元的體積分?jǐn)?shù)，。4、理想氣體的基本熱力過(guò)程（P5061）（1）定容過(guò)程：氣體比體積保持不變的過(guò)程稱(chēng)為定容過(guò)程。（2）定壓過(guò)程：氣體壓力保持不變的過(guò)程稱(chēng)為定壓過(guò)程。（3）定溫過(guò)程：氣體溫度保持不變的過(guò)程稱(chēng)為定溫過(guò)程。（4）絕熱過(guò)程：氣體與外界沒(méi)有熱量交換的狀態(tài)變化過(guò)程稱(chēng)為絕熱過(guò)程?？赡娼^熱過(guò)程稱(chēng)為定熵過(guò)程。各種熱力過(guò)程的計(jì)算公式過(guò)程過(guò)程方程式

7、初、終狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系交換的功量交換的熱量q/(J/kg)w/(J/kg)wt/(J/kg)定容v=定數(shù)；0定壓p=定數(shù)；或0定溫pv=定數(shù)；定熵pv=定數(shù)或0二、問(wèn)答題1、（31）理想氣體的和之差及和之比是否在任何溫度下都等于一個(gè)常數(shù)？答：理想氣體的和之差在任何溫度下都等于一個(gè)常數(shù)，而和之比不是。2、（32）如果比熱容是溫度t的單調(diào)增函數(shù)，當(dāng)時(shí)，平均比熱容、中哪一個(gè)最大？哪一個(gè)最??？答：由、的定義可知：，其中；，其中；，其中。因?yàn)楸葻崛菔菧囟萾的單調(diào)增函數(shù)，所以可知，又因?yàn)?，故可知最大。又因?yàn)?，所以最小?、（33）如果某種工質(zhì)的狀態(tài)方程式遵循，這種物質(zhì)的比熱容一定是常數(shù)嗎？這種物質(zhì)的比熱容

8、僅是溫度的函數(shù)嗎？答：不一定，比如理想氣體遵循此方程，但是比熱容不是常數(shù)，是溫度的單值函數(shù)。這種物質(zhì)的比熱容不一定僅是溫度的函數(shù)。由比熱容的定義，并考慮到工質(zhì)的物態(tài)方程可得到：，由此可以看出，如果工質(zhì)的內(nèi)能不僅僅是溫度的函數(shù)時(shí)，則此工質(zhì)的比熱容也就不僅僅是溫度的函數(shù)了。4、（34）在圖上畫(huà)出定比熱容理想氣體的可逆定容加熱過(guò)程、可逆定壓加熱過(guò)程、可逆定溫加熱過(guò)程和可逆絕熱膨脹過(guò)程。答：圖中曲線1為可逆定容加熱過(guò)程；2為可逆定壓加熱過(guò)程；3為可逆定溫加熱過(guò)程；4為可逆絕熱膨脹過(guò)程。因?yàn)榭赡娑ㄈ菁訜徇^(guò)程容積v不變，過(guò)程中系統(tǒng)內(nèi)能增加，所以為曲線1，從下向上。理想氣體的可逆定壓加熱過(guò)程有：，所以此過(guò)程

9、為過(guò)原點(diǎn)的射線2，且向上。理想氣體的可逆定溫加熱過(guò)程有：，氣體對(duì)外做功，體積增加，所以為曲線3，從左到右。理想氣體的可逆絕熱膨脹過(guò)程有：（c1、c2為常數(shù)）所以為圖中的雙曲線4，且方向朝右（膨脹過(guò)程）。三、計(jì)算題1、（32）體積為0.027m3的剛性儲(chǔ)氣筒，裝有壓力為7105Pa、溫度為20的空氣。筒上裝有一排氣閥，壓力達(dá)到8.75105Pa時(shí)就開(kāi)啟，壓力將為8.4105Pa時(shí)才關(guān)閉。若由于外界加熱的原因，造成閥門(mén)開(kāi)啟。問(wèn)：（1）當(dāng)閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)，筒內(nèi)溫度為多少？（2）因加熱而失掉多少空氣？設(shè)筒內(nèi)空氣溫度在排氣過(guò)程中保持不變。解：設(shè)氣體的初態(tài)參數(shù)為，閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)氣體的參數(shù)為，閥門(mén)重新關(guān)閉時(shí)氣體的參數(shù)

10、為，考慮到剛性容器有：，且。（1）當(dāng)閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)，貯氣筒內(nèi)壓力達(dá)到8.75105Pa，所以此時(shí)筒內(nèi)溫度和氣體質(zhì)量分別為：，。（2）閥門(mén)重新關(guān)閉時(shí)，筒內(nèi)氣體壓力降為8.4105Pa，且筒內(nèi)空氣溫度在排氣過(guò)程中保持不變，所以此時(shí)筒內(nèi)氣體質(zhì)量為。所以，因加熱失掉的空氣質(zhì)量為。2、（33）一絕熱剛體氣缸，被一導(dǎo)熱的無(wú)摩擦的活塞分成兩部分。最初活塞被固定在某一位置，氣缸的一側(cè)儲(chǔ)有0.4MPa、30的理想氣體0.5kg，而另一側(cè)儲(chǔ)有0.12MPa、30、0.5kg的同樣氣體。然后松開(kāi)活塞任其自由移動(dòng)，最后兩側(cè)達(dá)到平衡。設(shè)比熱容為定值試求：（1）平衡時(shí)的溫度（）；（2）平衡時(shí)的壓力（MPa）。解：（1）氣體可

11、以看作是理想氣體，理想氣體的內(nèi)能是溫度的單值函數(shù)，選取絕熱氣缸內(nèi)的兩部分氣體共同作為熱力學(xué)系統(tǒng)，在過(guò)程中，由于氣缸絕熱，系統(tǒng)和外界沒(méi)有熱量交換，同時(shí)氣缸是剛性的，系統(tǒng)對(duì)外作功為零，故過(guò)程中系統(tǒng)的內(nèi)能不變，而系統(tǒng)的初溫為30，所以平衡時(shí)系統(tǒng)的溫度仍為30。（2）設(shè)氣缸一側(cè)氣體的初始參數(shù)為，終態(tài)參數(shù)為，另一側(cè)氣體的初始參數(shù)為，終態(tài)參數(shù)為，重新平衡時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的總體積不變，所以先要求出氣缸的總體積。，。終態(tài)時(shí)，兩側(cè)的壓力相同，即，對(duì)兩側(cè)分別寫(xiě)出狀態(tài)方程，終態(tài)時(shí)的壓力。3、（34）5kg的Ar氣體經(jīng)歷了一熱力學(xué)能不變的過(guò)程，初態(tài)為p1=6.0105Pa、T1=600K，膨脹終了的體積V2=3V1。Ar氣

12、體可作為理想氣體，設(shè)比熱容為定值，Rg=0.208kJ/(kgK)，求終溫、終壓及總熵變量。解：由于Ar可看作理想氣體，理想氣體的內(nèi)能時(shí)溫度的單值函數(shù)，過(guò)程中內(nèi)能不變，故終溫，由狀態(tài)方程可求出終壓為?？傡刈兞俊?、（37）6kg的空氣，由初態(tài)p1=0.3MPa、t1=30經(jīng)下列不同過(guò)程膨脹到同一終壓p2=0.1MPa；（1）定溫；（2）定熵；（3）n=1.2。試比較不同過(guò)程中空氣對(duì)外作的膨脹功、交換的熱量和終溫。解：（1）定溫：。由理想氣體的狀態(tài)方程可得到初終態(tài)的體積：，。所以氣體對(duì)外所作的功和吸收的熱量分別為：，。（2）定熵：相當(dāng)于可逆絕熱過(guò)程，氣體對(duì)外所作的功和熱量分別為：Q=0，終溫。（

13、3）n=1.2：為多變過(guò)程，根據(jù)過(guò)程方程可得到氣體的終溫。氣體對(duì)外所作的功和熱量分別為：，。5、（38）一氧氣瓶的體積為0.04m3，內(nèi)盛p1=147.1105Pa的氧氣，其溫度與室溫相同，即t1=t0=20。（1）如開(kāi)啟閥門(mén)，使壓力迅速下降到p2=73.55105Pa，求此時(shí)氧氣的溫度t2和所放出的氧氣的質(zhì)量；（2）閥門(mén)關(guān)閉后，瓶?jī)?nèi)氧氣的溫度與壓力將怎樣變化；（3）如放氣極為緩慢，以致瓶?jī)?nèi)氣體與外界隨時(shí)處于熱平衡，當(dāng)壓力自147.1105Pa降到73.55105Pa時(shí)，所放出的氧氣較第一種情況是多還是少？解：（1）如果放氣過(guò)程很快，瓶?jī)?nèi)氣體來(lái)不及和外界交換熱量，同時(shí)假設(shè)容器內(nèi)的氣體在放氣過(guò)程

14、中，時(shí)時(shí)處于準(zhǔn)平衡態(tài)，過(guò)程可看作可逆絕熱過(guò)程。所以氣體終溫。瓶?jī)?nèi)原來(lái)的氣體質(zhì)量。放氣后瓶?jī)?nèi)氣體的質(zhì)量所以放出的氧氣質(zhì)量為。（2）閥門(mén)關(guān)閉后，瓶?jī)?nèi)氣體將升溫，直到和環(huán)境溫度相同，即T3=T1=20+273.15(K)=293.15K，壓力將升高，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得到，最終平衡時(shí)的壓力為。（3）如果放氣極為緩慢，以至瓶?jī)?nèi)氣體與外界隨時(shí)處于熱平衡，即放氣過(guò)程為定溫過(guò)程，所以放氣后瓶?jī)?nèi)的氣體質(zhì)量為，故所放的氧氣比的一種情況多。第四章：熱力學(xué)第二定律一、名詞解釋熱力循環(huán)（P8485）（1）熱力循環(huán)：工質(zhì)經(jīng)過(guò)一系列的狀態(tài)變化，重新回復(fù)到原來(lái)狀態(tài)的全部過(guò)程。（2）正向循環(huán)（動(dòng)力循環(huán)、熱機(jī)循環(huán)）：將熱能

15、轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的循環(huán)。循環(huán)熱效率。（3）逆向循環(huán)：消耗外界提供的功量，將熱量從低溫?zé)嵩磦鬟f到高溫?zé)嵩吹难h(huán)。（4）制冷裝置的制冷系數(shù)。（5）熱泵的供熱系數(shù)。第九章：導(dǎo)熱一、名詞解釋1、等溫線與等勢(shì)面（P175）在同一時(shí)刻，溫度場(chǎng)中溫度相同的點(diǎn)所連成的線或面。2、溫度梯度（P175）溫度梯度表示等溫面法線方向的溫度變化，。溫度梯度是矢量，其方向沿等溫面的法線指向溫度增進(jìn)的方向。3、熱導(dǎo)率（P177）熱導(dǎo)率是物質(zhì)的重要熱物性參數(shù)，表示該物質(zhì)導(dǎo)熱能力的大小。，熱導(dǎo)率的值等于溫度梯度的絕對(duì)值為1K/m時(shí)的熱流密度值。4、邊界條件（P185186）因?yàn)槲矬w內(nèi)部的導(dǎo)熱現(xiàn)象總是在外部環(huán)境的作用下發(fā)生的，所以需

16、要說(shuō)明導(dǎo)熱物體邊界上的熱狀態(tài)以及與周?chē)h(huán)境之間的相互作用。（1）第一類(lèi)邊界條件給出物體邊界上的溫度分布及其隨時(shí)間的變化規(guī)律。穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，=常數(shù)；非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，。（2）第二類(lèi)邊界條件給處物體邊界上的熱流密度分布及其隨時(shí)間的變化規(guī)律。穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，=常數(shù)；非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，。（3）第三類(lèi)邊界條件給出了與物體表面進(jìn)行對(duì)流換熱的流體溫度及表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h：。二、問(wèn)答題1、（93）為什么導(dǎo)電性能好的金屬導(dǎo)熱性能也好？答：導(dǎo)電快的金屬電子運(yùn)動(dòng)更頻繁和自由，因此對(duì)于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的傳遞也就快，也就是導(dǎo)熱快。因此，導(dǎo)電性能好的金屬導(dǎo)熱性能也好。2、（94）一個(gè)具體導(dǎo)熱問(wèn)題的完整數(shù)學(xué)描述應(yīng)包括哪些方面？答：導(dǎo)熱微分方程及定解條件構(gòu)成

17、了一個(gè)具體導(dǎo)熱問(wèn)題的完整數(shù)學(xué)描述。為了獲得某一具體導(dǎo)熱問(wèn)題的溫度分布，還必須給出用以表征該特定問(wèn)題的一些附加條件，稱(chēng)為定解條件。對(duì)于非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題，定解條件有兩個(gè)方面，即給出初始時(shí)刻溫度分布的初始條件，以及給出導(dǎo)熱物體邊界上溫度或換熱情況的邊界條件。3、（95）何謂導(dǎo)熱問(wèn)題的單值性條件？它包含哪些內(nèi)容？答：（1）導(dǎo)熱問(wèn)題的單值性條件就是使導(dǎo)熱微分方程式具有唯一解的補(bǔ)充條件。（2）單值性條件一般包括：幾何條件、物理?xiàng)l件、時(shí)間條件、邊界條件。4、（96）試說(shuō)明在什么條件下平板和圓筒壁的導(dǎo)熱可以按一維導(dǎo)熱處理。答：（1）當(dāng)平壁的兩表面分別維持均勻恒定的溫度時(shí)，平壁的導(dǎo)熱為一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。（2）由于圓筒

18、壁內(nèi)的溫度只沿徑向變化，故若采用圓柱坐標(biāo)系，則圓筒壁內(nèi)的導(dǎo)熱為一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。5、（97）試用傳熱學(xué)觀點(diǎn)說(shuō)明為什么冰箱要定期除霜。答：冰箱結(jié)了霜后，阻礙了冰箱里的空氣與制冷管周?chē)淇諝獾臒崃拷粨Q，使制冷效率降低，冰箱的熱量交換通過(guò)冰箱壁傳導(dǎo)，冰箱結(jié)霜后相當(dāng)于增加了熱阻；而冰箱除霜就是為了減小熱阻，使冰箱降低功率損耗，節(jié)約電能，且制冷快。第十章：對(duì)流換熱一、名詞解釋1、相似分析（P258）（1）由描述物理現(xiàn)象的方程式導(dǎo)出相似特征數(shù)的方法叫做相似分析。（2）A、B兩個(gè)常物性、不可壓縮牛頓流體外掠等壁溫平板的對(duì)流換熱現(xiàn)象相似，努塞爾數(shù)Nu、雷諾數(shù)Re、普朗特?cái)?shù)Pr分別相等。（3）彼此相似的物理現(xiàn)象，同

19、名的相似特征數(shù)相等。2、相似特征數(shù)（P258259、P282）（1）努塞爾數(shù)，表征流體在壁面外法線方向上的平均無(wú)量綱溫度梯度，其大小反映對(duì)流換熱的強(qiáng)弱。（2）雷諾數(shù)，表征流體慣性力與粘性力的相對(duì)大小。低雷諾數(shù)狀態(tài)下對(duì)流換熱強(qiáng)度小于高雷諾數(shù)狀態(tài)。（3）普朗特?cái)?shù)，是流體的物性特征數(shù)，表征流體動(dòng)量擴(kuò)散能力與熱量擴(kuò)散能力的相對(duì)大小，反映流體物理性質(zhì)的無(wú)因次準(zhǔn)則數(shù)。（4）格拉曉夫數(shù)，表征浮升力與粘性力的相對(duì)大小，反映自然對(duì)流的強(qiáng)弱。Gr越大，浮升力的相對(duì)作用越大，自然對(duì)流越強(qiáng)。二、問(wèn)答題1、（1012）分別寫(xiě)出努塞爾數(shù)Nu、雷諾數(shù)Re、普朗特?cái)?shù)Pr、格拉曉夫數(shù)Gr的表達(dá)式，并說(shuō)明它們的物理意義。2、（1

20、014）何謂管內(nèi)流動(dòng)充分發(fā)展段和熱充分發(fā)展段？有何特點(diǎn)？答：（1）流動(dòng)充分發(fā)展段當(dāng)流動(dòng)邊界層的邊緣在圓管的中心線匯合之后，圓管橫截面上的速度分布沿軸向不再變化，這時(shí)稱(chēng)流體進(jìn)入了流動(dòng)充分發(fā)展階段。特點(diǎn)：a) 沿軸向的速度不變，即，其他方向的速度為零。b) 圓管橫截面上的速度分布為拋物線形分布，可表達(dá)為。c) 沿流動(dòng)方向的壓力梯度不變，即=常數(shù)，阻尼系數(shù)f為常數(shù)：。3、（1015）試說(shuō)明在運(yùn)用特征數(shù)關(guān)聯(lián)式計(jì)算對(duì)流換熱問(wèn)題時(shí)應(yīng)該注意哪些問(wèn)題？答：（1）注意流體的流動(dòng)狀態(tài)，是湍流、層流還是過(guò)渡段；（2）注意各個(gè)關(guān)聯(lián)式的Re或Pr數(shù)的適用范圍。三、計(jì)算題1、（1011）有一外徑為25mm、長(zhǎng)為200mm

21、的水平圓管橫置在風(fēng)洞之中進(jìn)行空氣橫掠的對(duì)流換熱實(shí)驗(yàn)，管內(nèi)用電加熱器加熱。已測(cè)得圓管外壁面的平均溫度為100，來(lái)流空氣溫度為20、流速為5m/s，試計(jì)算圓管外壁面對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和電加熱器的功率。解：設(shè)出口溫度，空氣平均溫度。由空氣的物性表得：，。由管束平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的關(guān)聯(lián)式（茹卡烏思卡斯公式）得：。，。校核計(jì)算換熱量，校核計(jì)算獲得熱量。2、（1012）在一鍋爐煙道中有一6排管順排構(gòu)成的換熱器。已知管外徑d=60mm，管間距s1/d=s2/d=2，管壁平均溫度tw=100，煙氣平均溫度tf=500，管間最窄通道處的煙氣流速u(mài)=8m/s。試求管束外壁面和煙氣間對(duì)流換熱的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。解

22、：tf=500，由空氣的物性表得：，。 由管束換熱關(guān)系式（茹卡烏思卡斯公式）得：，所以，。第十二章：傳熱過(guò)程與換熱器一、名詞解釋1、對(duì)于n層不同材料組成的無(wú)內(nèi)熱源的多層圓管的穩(wěn)態(tài)傳熱過(guò)程，熱流量。（P339）2、換熱器（P344）（1）定義：用來(lái)實(shí)現(xiàn)熱量從熱流體傳遞到冷流體的裝置稱(chēng)為換熱器。（2）分類(lèi)：按照其工作原理，可分為混合式、蓄熱式及間壁式三大類(lèi)?；旌鲜綋Q熱器的工作特點(diǎn)：冷、熱流體通過(guò)直接接觸、互相混合來(lái)實(shí)現(xiàn)熱量交換。蓄熱式換熱器的工作特點(diǎn)：冷、熱兩種流體依次交替地流過(guò)換熱器的同一換熱面（蓄熱體）實(shí)現(xiàn)非穩(wěn)態(tài)的熱量交換。間壁式換熱器的工作特點(diǎn)：換熱器內(nèi)冷、熱流體由壁面隔開(kāi)，熱量由熱流體到冷

23、流體傳遞過(guò)程是由熱流體與壁面間的對(duì)流換熱、壁的導(dǎo)熱、壁面與冷流體間的對(duì)流換熱三個(gè)環(huán)節(jié)組成的傳熱過(guò)程。3、間壁式換熱器的分類(lèi)（P344347）（1）管殼式換熱器：管殼式換熱器是由管子和外殼構(gòu)成的換熱裝置。最簡(jiǎn)單的管殼式換熱器，也稱(chēng)為套管式換熱器。根據(jù)冷、熱流體的相對(duì)流動(dòng)方向不同又有順流及逆流之別，逆流換熱效率高。（2）肋片管式換熱器（翅片管是換熱器）：由帶肋片的管束構(gòu)成的換熱裝置，適用于管內(nèi)液體和管外氣體之間的換熱，且兩側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)相差較大的場(chǎng)合。（3）板式換熱器：由若干片壓制成型的波紋狀金屬傳熱板片疊加而成，板四角開(kāi)有角孔，相鄰板片之間用特制的密封墊片隔開(kāi)，使冷、熱流體分別由一個(gè)角孔流入，間

24、隔地在板間沿著由墊片和波紋所設(shè)定的流道流動(dòng)，然后在另一對(duì)角線角孔流出。（4）板翅式換熱器：板翅式換熱器是由金屬板和波紋狀板形翅片層疊、交錯(cuò)焊接而成，使冷、熱流體的流向交叉。（5）螺旋板式換熱器：螺旋板式換熱器的換熱面是由兩塊平行金屬板卷制而成，構(gòu)成兩個(gè)螺旋通道，分別供冷、熱流體在其中流動(dòng)。二、計(jì)算題1、（122）一內(nèi)徑為0.16m的蒸汽管道，壁厚為8mm，管外包有厚度為200mm的保溫層。已知管材的熱導(dǎo)率1=45W/(mK)，保溫材料的熱導(dǎo)率2=0.1W/(mK)。管內(nèi)蒸汽溫度tf1=300，蒸汽與管壁間對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h1=150W/(m2K)。周?chē)諝鉁囟萾f2=20，空氣與保溫層外

25、表面對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h2=10W/(m2K)。試求單位管長(zhǎng)的散熱損失和保溫層外表面的溫度。解：，。（1）單位管長(zhǎng)的散熱損失（2）保溫層外表面溫度2、（123）平均溫度為80的熱水以5m/s的速度流過(guò)一內(nèi)徑為80mm、壁厚為10mm的水平鋼管。管壁材料的熱導(dǎo)率為45W/(mK)，管子周?chē)諝鉁囟葹?0。如果不考慮管壁與周?chē)h(huán)境間的輻射換熱，試計(jì)算單位管長(zhǎng)的散熱損失和外壁面溫度。解：，。（1）計(jì)算管內(nèi)壁與水流之間的換熱系數(shù)由水的物性表得：，。 由紊流換熱關(guān)系式（茹卡烏思卡斯公式）得：。換熱系數(shù)。（2）計(jì)算管外壁溫度假設(shè)管內(nèi)壁溫度為，。由得。（3）計(jì)算管外壁與空氣之間的自然換熱系數(shù)特征溫度。由

26、空氣的物性表得：，。換熱系數(shù)水平換熱量。20132014學(xué)年度第二學(xué)期期末復(fù)習(xí)熱工學(xué)原理第一章：基本概念一、名詞解釋1、熱力系統(tǒng)閉口系統(tǒng)、開(kāi)口系統(tǒng)、絕熱系統(tǒng)、孤立系統(tǒng)2、狀態(tài)參數(shù)狀態(tài)參數(shù)、壓力、溫度、比體積、密度3、熱力過(guò)程4、可逆過(guò)程二、問(wèn)答題1、（12）表壓力或真空度能否作為狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行熱力計(jì)算？若工質(zhì)的壓力不變，問(wèn)測(cè)量其壓力的壓力表或真空計(jì)的讀數(shù)是否可能變化？2、（13）當(dāng)真空表指示數(shù)值愈大時(shí)，表明被測(cè)對(duì)象的實(shí)際壓力愈大還是愈??？3、（14）準(zhǔn)平衡過(guò)程與可逆過(guò)程有何區(qū)別？第二章：熱力學(xué)第一定律一、名詞解釋熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)二、計(jì)算題（28）空氣在某壓氣機(jī)中被壓縮，壓縮前空氣的參數(shù)為p1

27、=0.1MPa，v1=0.845m3/kg；壓縮后為p2=0.8MPa，v2=0.175m3/kg。若在壓縮過(guò)程中每千克空氣的熱力學(xué)能增加為146.5J，同時(shí)向外界放熱50kJ，壓氣機(jī)每分鐘生產(chǎn)壓縮氣體10kg。試求：（1）壓縮過(guò)程中對(duì)每千克空氣所作的壓縮功；（2）生產(chǎn)1kg壓縮空氣所需的軸功；（3）帶動(dòng)此壓氣機(jī)所需功率至少為多少（kW）？第三章：理想氣體的性質(zhì)與熱力過(guò)程一、名詞解釋1、理想氣體狀態(tài)方程式2、熱容熱容、比熱容、比定容熱容、比定壓熱容、邁耶公式、比熱容比3、混合氣體的成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、摩爾分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)4、理想氣體的基本熱力過(guò)程定容過(guò)程、定壓過(guò)程、定溫過(guò)程、絕熱過(guò)程各種熱力過(guò)程的計(jì)算

28、公式過(guò)程過(guò)程方程式初、終狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系交換的功量交換的熱量q/(J/kg)w/(J/kg)wt/(J/kg)定容定壓定溫定熵二、問(wèn)答題1、（31）理想氣體的和之差及和之比是否在任何溫度下都等于一個(gè)常數(shù)？2、（32）如果比熱容是溫度t的單調(diào)增函數(shù)，當(dāng)時(shí)，平均比熱容、中哪一個(gè)最大？哪一個(gè)最小？3、（33）如果某種工質(zhì)的狀態(tài)方程式遵循，這種物質(zhì)的比熱容一定是常數(shù)嗎？這種物質(zhì)的比熱容僅是溫度的函數(shù)嗎？4、（34）在圖上畫(huà)出定比熱容理想氣體的可逆定容加熱過(guò)程、可逆定壓加熱過(guò)程、可逆定溫加熱過(guò)程和可逆絕熱膨脹過(guò)程。三、計(jì)算題1、（32）體積為0.027m3的剛性儲(chǔ)氣筒，裝有壓力為7105Pa、溫度為20

29、的空氣。筒上裝有一排氣閥，壓力達(dá)到8.75105Pa時(shí)就開(kāi)啟，壓力將為8.4105Pa時(shí)才關(guān)閉。若由于外界加熱的原因，造成閥門(mén)開(kāi)啟。問(wèn)：（1）當(dāng)閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)，筒內(nèi)溫度為多少？（2）因加熱而失掉多少空氣？設(shè)筒內(nèi)空氣溫度在排氣過(guò)程中保持不變。2、（33）一絕熱剛體氣缸，被一導(dǎo)熱的無(wú)摩擦的活塞分成兩部分。最初活塞被固定在某一位置，氣缸的一側(cè)儲(chǔ)有0.4MPa、30的理想氣體0.5kg，而另一側(cè)儲(chǔ)有0.12MPa、30、0.5kg的同樣氣體。然后松開(kāi)活塞任其自由移動(dòng)，最后兩側(cè)達(dá)到平衡。設(shè)比熱容為定值試求：（1）平衡時(shí)的溫度（）；（2）平衡時(shí)的壓力（MPa）。3、（34）5kg的Ar氣體經(jīng)歷了一熱力學(xué)能不變

30、的過(guò)程，初態(tài)為p1=6.0105Pa、T1=600K，膨脹終了的體積V2=3V1。Ar氣體可作為理想氣體，設(shè)比熱容為定值，Rg=0.208kJ/(kgK)，求終溫、終壓及總熵變量。4、（37）6kg的空氣，由初態(tài)p1=0.3MPa、t1=30經(jīng)下列不同過(guò)程膨脹到同一終壓p2=0.1MPa；（1）定溫；（2）定熵；（3）n=1.2。試比較不同過(guò)程中空氣對(duì)外作的膨脹功、交換的熱量和終溫。5、（38）一氧氣瓶的體積為0.04m3，內(nèi)盛p1=147.1105Pa的氧氣，其溫度與室溫相同，即t1=t0=20。（1）如開(kāi)啟閥門(mén)，使壓力迅速下降到p2=73.55105Pa，求此時(shí)氧氣的溫度t2和所放出的氧氣的質(zhì)量；（2）閥門(mén)關(guān)閉后，瓶?jī)?nèi)氧氣的溫度與壓力將怎樣變化；（3）如放氣極為緩慢，以致瓶?jī)?nèi)氣體與外界隨時(shí)處于熱平衡，當(dāng)壓力自147.1105Pa降到73.55105Pa時(shí)，所放出的氧氣較第一種情況是多還是少？第四章：熱力學(xué)第二定律一、名詞解釋熱力循環(huán)熱力循環(huán)、正向循環(huán)、逆向循環(huán)、制冷裝置的制冷系數(shù)、熱泵的供熱系數(shù)第九章：導(dǎo)熱一、名