熱工復(fù)習(xí)要點(diǎn)

1、第一章熱力系統(tǒng)：工程熱力學(xué)中選取一定的工質(zhì)或空間作為研究對(duì)象，稱為熱力系統(tǒng)熱力過(guò)程：系統(tǒng)由一狀態(tài)到達(dá)另一個(gè)狀態(tài)的變化過(guò)程熱力循環(huán)：工質(zhì)從某一初態(tài)出發(fā)，經(jīng)過(guò)一系列的中間狀態(tài)變化，又回復(fù)到原來(lái)狀態(tài)的全部過(guò)程。準(zhǔn)平衡過(guò)程：如果在熱力過(guò)程中系統(tǒng)所經(jīng)歷的每一個(gè)狀態(tài)都無(wú)限接近平衡態(tài)的過(guò)程。實(shí)現(xiàn)條件：既要使系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變化，又要隨時(shí)無(wú)限接近平衡態(tài)只有使過(guò)程進(jìn)行的無(wú)限緩慢才有可能實(shí)現(xiàn)可逆過(guò)程：如果系統(tǒng)完成某一過(guò)程后，在沿著原路徑逆行而回到原來(lái)狀態(tài)，外界也恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)而沒(méi)有引起其它任何變化的過(guò)程。實(shí)現(xiàn)條件：無(wú)勢(shì)差損失、彌豫時(shí)間短、無(wú)耗散效應(yīng)R課后思考題2、4、5、6;練習(xí)題3、4、7、8、9必看P17第二章

2、 熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì): 在熱能與其他形式的能的互相轉(zhuǎn)換過(guò)程中能的總量保持不變（或：不花費(fèi)能量就可產(chǎn)生功的第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制造成功的）。熱力學(xué)能：不涉及化學(xué)能和原子能的物質(zhì)分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子之間由于相互作用力而具有的位能之和。比焓：令u+pv=h,由于u(系統(tǒng)內(nèi)能)、p(壓力)、v(體積)都是工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)，所以h也一定是狀態(tài)參數(shù)，稱之為比焓.壓力一定的情況下，衡量一個(gè)系統(tǒng)的能量多少的指標(biāo)膨脹功:工質(zhì)在體積膨脹時(shí)所作的功。流動(dòng)功:推動(dòng)工質(zhì)流動(dòng)而作的功。技術(shù)功:Wt=1/2mcf2(宏觀動(dòng)能)+mgz（宏觀位能）+Ws (軸功)cf:流速;z：P21掌握閉口系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定

3、律表達(dá)式、開(kāi)口系統(tǒng)的穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式及其推導(dǎo)過(guò)程，并會(huì)用于簡(jiǎn)單熱工設(shè)備的熱力計(jì)算P21、P22P26。 R課后思考題1、2、4;練習(xí)題2、4、7、8必看P29R計(jì)算題出自掌握，結(jié)合圖和公式，做題時(shí)要注明“初始條件”第三章 理想氣體的性質(zhì)與熱力過(guò)程理想氣體狀態(tài)方程式；pv=RgT 、 Pv=m RgT(m質(zhì)量的理想氣體)P:氣體的絕對(duì)壓力 pa；v:氣體的比體積 m3/kg;V為質(zhì)量為m的氣體的體積m3;T:為氣體的熱力學(xué)溫度 K; Rg為氣體常數(shù)（數(shù)值只與氣體的種類有關(guān)而與氣體的狀態(tài)無(wú)關(guān)）P33理想氣體熱力學(xué)能、焓、熵的計(jì)算方法.P40理想氣體基本熱力過(guò)程的過(guò)程方程式, 狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上的表

4、示及狀態(tài)參數(shù)的變化與過(guò)程中的功量、熱量的計(jì)算方法。P50;計(jì)算題出處，從定容、定壓、定溫、定焓、定熵任選其一；課后練習(xí)題R課后思考題8,9;練習(xí)題2,4,5,7必看P77第四章 熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì):不可能將熱從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化或不可能從單一熱源取熱，并使之完全轉(zhuǎn)變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其他影響正向循環(huán):將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的循環(huán)又稱動(dòng)力循環(huán)、熱機(jī)循環(huán)逆向循環(huán):消耗機(jī)械能，將低溫?zé)嵩磦鬟f到高溫?zé)嵩吹难h(huán)(制冷裝置)熱機(jī)效率:正向循環(huán)所做的凈功與循環(huán)中高溫?zé)嵩醇咏o工質(zhì)的熱量的比值工作系數(shù):是逆向循環(huán)的收益與代價(jià)之比?？ㄖZ循環(huán)構(gòu)成的描述:熱效率和卡諾定理的描述:1. 定理一：

5、在相同的高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩撮g工作的一切可逆熱機(jī)具有相同的熱效應(yīng)，與工質(zhì)的性質(zhì)無(wú)關(guān)。2. 定理二：在相同的高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩撮g工作的任何不可逆熱機(jī)的熱效應(yīng)，都小于可逆熱機(jī)的熱效應(yīng)P86P88不可逆過(guò)程的熵變、熵流與熵產(chǎn)P90P92熵變: 是指發(fā)生化學(xué)或物理變化之后物體混亂度的變化量熵流:由工質(zhì)和熱源之間的熱交換所引起的熵變熵產(chǎn):由不可逆因素造成的熵變。(熵變是過(guò)程不可逆大小的度量)*孤立系統(tǒng)的熵增原理:鼓勵(lì)系統(tǒng)的熵只能增大，或者不變，絕不能減小的規(guī)律。作功能力:指在給定的環(huán)境下，系統(tǒng)（或工質(zhì)）達(dá)到與環(huán)境熱力平衡時(shí)可能做出的最大有用功。孤立系統(tǒng)的熵增原理與作功能力損失之間的關(guān)系P96R計(jì)算題：用卡

6、諾循環(huán)、孤立系統(tǒng)的熵增原理判斷熱力學(xué)與傳熱學(xué)的過(guò)程。R課后思考題1,2,3,4;練習(xí)題1,2,3,4 ,7必看P100第五章 水蒸氣與濕空氣重點(diǎn)掌握：書本P105P107：水蒸氣的定壓加熱產(chǎn)生過(guò)程，能在 p-v 圖和 T-s 圖上表示定壓加熱時(shí)水蒸氣的狀態(tài)變化過(guò)程，重點(diǎn)是圖52?？磿鳳106對(duì)圖的描述。注意：水蒸氣的定壓形成過(guò)程經(jīng)歷了預(yù)熱、汽化和過(guò)熱三個(gè)階段，并先后經(jīng)歷未飽和水、飽和水、濕飽和蒸汽、干飽和蒸汽和過(guò)熱蒸汽五種狀態(tài)。R課后思考題6,7,9練習(xí)題6,7第八章 熱量傳遞的基本方式重點(diǎn)掌握：熱量三種基本方式：傳遞導(dǎo)熱、熱對(duì)流和熱輻射的概念及傳熱過(guò)程的特點(diǎn)熱傳導(dǎo)（簡(jiǎn)稱導(dǎo)熱）：在物體內(nèi)部或相

7、互接觸的物體表面之間，由于分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的熱量傳遞的現(xiàn)象。特點(diǎn)：導(dǎo)熱現(xiàn)象既可以發(fā)生在固體內(nèi)部，也可發(fā)生在靜止的液體或氣體之中。當(dāng)物體內(nèi)部或相互接觸的物體之間存在溫差時(shí)，熱量就會(huì)通過(guò)微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)（位移、振動(dòng)）或碰撞從高溫傳向低溫。熱對(duì)流：由于流體的宏觀運(yùn)動(dòng)使溫度不同的流體相對(duì)位移而產(chǎn)生的熱量傳遞現(xiàn)象。特點(diǎn)：熱對(duì)流只能發(fā)生在流體之中，而且必然伴隨有微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的導(dǎo)熱。補(bǔ)充：表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的大小反映對(duì)流換熱的強(qiáng)弱，它不僅取決于流體的物性（熱導(dǎo)率、粘度、密度、比熱容等）、流動(dòng)的形態(tài)（層流、湍流）、流動(dòng)的成因（自然對(duì)流或強(qiáng)迫對(duì)流）、物體表面的形狀和尺寸，還與換熱時(shí)流

8、體有無(wú)相變（沸騰或凝結(jié)）等因素有關(guān)。熱輻射：由于物體內(nèi)部微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)（或者說(shuō)由于物體自身的溫度）而使物體向外發(fā)射輻射能的現(xiàn)象。特點(diǎn)：（1） 熱輻射總是伴隨著熱能與輻射能這兩種能量形式之間的相互轉(zhuǎn)化。（2） 熱輻射不依靠中間媒介，可以在真空中傳播。（3） 物體間以熱輻射的方式進(jìn)行的熱量傳遞是雙向的。當(dāng)兩個(gè)物體溫度不同時(shí)，高溫物體向低溫物體發(fā)射熱輻射，低溫物體也向高溫物體發(fā)射熱輻射，即使兩個(gè)物體溫度相等，輻射熱量等于零，但它們之間的熱輻射交換仍在進(jìn)行，只不過(guò)處于動(dòng)態(tài)平衡。熱對(duì)流與對(duì)流換熱的區(qū)別熱對(duì)流概念上面有；對(duì)流換熱：一般情況下，當(dāng)流體流過(guò)物體表面時(shí)，由于粘滯作用，緊貼物體表面的流體是靜止的

9、，熱量傳遞只能以導(dǎo)熱的方式進(jìn)行。離開(kāi)物體表面，流體有宏觀運(yùn)動(dòng)，熱對(duì)流方式將發(fā)生作用。所以流體與固體表面之間的熱量傳遞是熱對(duì)流和導(dǎo)熱兩種基本傳熱方式共同作用的結(jié)果，這種傳熱現(xiàn)象在傳熱學(xué)中稱為對(duì)流換熱。R課后思考題8,9練習(xí)題1,2,3,4第九章 導(dǎo)熱重點(diǎn)掌握：1、 溫度場(chǎng)：在某一時(shí)刻，物體內(nèi)所有各點(diǎn)的溫度分布稱為該物體在時(shí)刻的溫度場(chǎng)。2、溫度梯度：等溫面法線方向的溫度變化：，式中：grad t溫度梯度 ； 等溫面法線方向的溫度變化率（偏導(dǎo)率）n 等溫面法線方向的單位矢量，指向溫度增加的方向。3、熱流密度：dA是等溫面t上的微圓面積。假設(shè)垂直通過(guò)dA上的導(dǎo)熱熱流量為d，其流向必定指向溫度降低的方向

10、，則dA上的導(dǎo)熱熱流密度為：4、導(dǎo)熱傅里葉定律描述：對(duì)于物性參數(shù)不隨方向變化的各向同性物體，傅里葉定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：物理意義：導(dǎo)熱熱流密度的大小與溫度梯度的絕對(duì)值成正比，其方向與溫度梯度的方向相反。5、接觸熱阻：當(dāng)未接觸的空隙中充滿空氣或其他氣體時(shí)，由于氣體的熱導(dǎo)率遠(yuǎn)小于固體，將會(huì)對(duì)兩個(gè)固體間的導(dǎo)熱產(chǎn)生熱阻Rc，稱之為接觸熱阻。影響因素：（1） 相互接觸的物體表面的粗糙度。粗糙度越高，接觸熱阻愈大。（2） 相互接觸的物體表面的硬度。在其他條件相同的情況下，兩個(gè)都比較堅(jiān)硬的表面之間接觸面積較小，因此接觸熱阻較大；而兩個(gè)硬度較小或者一個(gè)硬、一個(gè)軟的表面之間接觸面積較大，因此接觸熱阻較小。（3）

11、相互接觸的物體表面之間的壓力。顯然，加大壓力會(huì)使兩個(gè)物體直接接觸的面積加大，中間空隙變小，接觸熱阻也就隨之減小。降低措施：工程上，為了減小接觸熱阻，除了盡可能拋光接觸表面、加大接觸壓力之外，有時(shí)在接觸表面之間加一層熱導(dǎo)率大、硬度又很小的純銅箔或銀箔，或者在接觸面上涂一層導(dǎo)熱油（亦稱導(dǎo)熱姆，一種熱導(dǎo)率較大的有機(jī)混合物），在一定的壓力下可將接觸間隙中的氣體排擠掉。6、非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程中特征數(shù)Bi,Fo的公式形式及物理意義傅里葉數(shù)： 是換熱時(shí)間/邊界熱擾動(dòng)擴(kuò)散到面積上所需的時(shí)間物理意義：Fo越大，熱擾動(dòng)就能越深入地傳播到物體內(nèi)部，因而，物體各點(diǎn)的溫度就越接近周圍介質(zhì)的溫度。畢渥數(shù)：表征固體內(nèi)部單位導(dǎo)熱

12、面積上的導(dǎo)熱熱阻與單位面積上的換熱熱阻（即外部熱阻）之比。 是物體內(nèi)部的導(dǎo)熱熱阻與邊界處的對(duì)流換熱熱阻之比。Bi越小，表示內(nèi)熱阻越小，外部熱阻越大。物理意義：Bi的大小反映了物體在非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱條件下，物體內(nèi)溫度場(chǎng)的分布規(guī)律。 R課后思考題1,7,10,12第十章：對(duì)流換熱1、對(duì)流換熱的牛頓冷卻公式；用來(lái)計(jì)算流體流經(jīng)固體表面的對(duì)流換熱量。=Ah(tw-tf) ， q=h(tw-tf)A為整個(gè)固體表面面積，h為整個(gè)固體表面的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。（詳見(jiàn)P234）2、對(duì)流換熱的影響因素；主要有五個(gè)方面（見(jiàn)P235P236）：（1）流動(dòng)的起因按起因?qū)α鲹Q熱分為強(qiáng)迫對(duì)流和自然對(duì)流（2）流動(dòng)的狀態(tài)（3）流體有無(wú)

13、相變（4）流體的物理性質(zhì)（5）換熱表面的幾何因素3、兩種邊界層的概念與特點(diǎn)及其對(duì)求解對(duì)流換熱問(wèn)題的意義；（見(jiàn)P243P246） 兩種邊界層：流動(dòng)邊界層、熱邊界層（1）流動(dòng)邊界層：當(dāng)連續(xù)性粘性流體經(jīng)過(guò)固體表面時(shí)，由于粘性力作用，靠壁面的一薄層流體的速度變化最為明顯，這一速度發(fā)生明顯變化的流體薄層成為流動(dòng)邊界層（或速度邊界層）。（2）熱邊界層：當(dāng)溫度均勻的流體與它所流過(guò)的固體壁面溫度不同時(shí)，在壁面附近會(huì)形成一層溫度變化較大的流體層，成為熱邊界層（或溫度邊界層）邊界層特點(diǎn)：共四點(diǎn)，（見(jiàn)P245P246）邊界層對(duì)求解對(duì)流換熱問(wèn)題的意義：根據(jù)邊界層理論的基本內(nèi)容，分析對(duì)流換熱微分方程中各項(xiàng)的數(shù)量級(jí)，忽略

14、高階小量，可以使對(duì)流換熱微分方程組得到合理簡(jiǎn)化，更容易分析求解。（P246）4、對(duì)流換熱特征數(shù)(Nu、Re、Pr、Gr)的表達(dá)式及其物理意義；（P259、P282）(1) 怒塞爾數(shù)Nu=hl/ ：表征流體在壁面外法線上的平均無(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)Re=ul/ ：表征流體慣性力與粘性力的相對(duì)大小，Re越大，慣性力的影響越大。 （3）普朗特?cái)?shù)Pr=/=cp/ ：是流體的物理特征數(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。 （4）格拉曉夫數(shù)Gr=gtl3/2 ：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)。5、集

15、總參數(shù)法應(yīng)用條件及求解實(shí)際問(wèn)題表面換熱系數(shù)的計(jì)算，看一下課后作業(yè)R課后思考題2,4,12,13第十一章：輻射換熱1、概念黑體：吸收比為1的物體稱為絕對(duì)黑體，簡(jiǎn)稱黑體灰體：光譜輻射特性不隨波長(zhǎng)而變化的假想物體。吸收比：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)被物體吸收的輻射能與對(duì)應(yīng)投入輻射的比值（=G/G）反射比：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)被物體反射的輻射能與對(duì)應(yīng)投入輻射的比值（=G/G）透射比：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)被物體透射的輻射能與對(duì)應(yīng)投入輻射的比值（=G/G）發(fā)射率：實(shí)際物體的輻射能力與同溫下黑體的輻射能力之比（又叫黑度=E/E0）輻射力：?jiǎn)挝幻娣e的物體表面向半球空間發(fā)射的全部輻射能的總和。輻射強(qiáng)度：表示物體表面發(fā)射的輻射能在空間各個(gè)方向上的分

16、布規(guī)律。有效輻射：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)離開(kāi)單位面積表面的總輻射能。溫室效應(yīng)：太陽(yáng)輻射可以通過(guò)玻璃窗進(jìn)入室內(nèi)而室內(nèi)常溫物體所發(fā)射的長(zhǎng)波紅外輻射卻不能從玻璃窗透射出去,即形成了溫室效應(yīng).2、角系數(shù)的定義及性質(zhì)；（P316P318）任意兩個(gè)表面1、2，從表面1離開(kāi)（自身發(fā)射與反射）的總輻射能中直接投射到表面2上的輻射能所占的百分比稱為表面1對(duì)表面2的角系數(shù)角系數(shù)的性質(zhì)：相對(duì)性、完整性、可加性。3、輻射熱阻的概念；兩表面間進(jìn)行輻射換熱的阻力 空間輻射熱阻：由于兩個(gè)表面的幾何形狀大小及相對(duì)位置產(chǎn)生它們之間輻射換熱的阻力.4、遮熱板的原理與應(yīng)用；（P328P340）原理：兩個(gè)大平壁之間的輻射換熱用輻射網(wǎng)絡(luò)表示有2個(gè)表面輻射熱阻、1個(gè)空間輻射熱阻，在兩壁之間加入一塊大小、表面發(fā)射率相同的遮熱板，因遮熱板通常為金屬薄片，導(dǎo)熱熱阻很小，可以忽略，遮熱板兩面的溫度基