沈陽工程學院

科目代碼：811

科目名稱：熱工基礎

適用專業：能源動力(動力工程)

考試時間：3小時

考試方式：筆試

總　　分：150分

考試范圍：

一、工程熱力學(75分)

1、基本概念及定義

熱能和機械能相互轉換裝置的類型及其特點;熱力系統的定義、分類及邊界特點;熱力學狀態參數的定義、分類及其共同特征;基本狀態參數;平衡狀態及熱力平衡狀態的條件，平衡與穩定、平衡與均勻的關系;狀態公理及其應用;常用參數坐標圖及其應用;準平衡過程與可逆過程的定義、實現條件及其關系;熱力學過程參數,過程參數與狀態參數的區別;熱力循環的分類、熱經濟性指標及其表達式。

2、熱力學第一定律

熱力學第一定律的實質與表述;熱力學能的構成及常見函數表示;技術功的定義、表達式及其適用條件;容積功、技術功、推動功及流動功的區別與聯系;焓的導出及其物理意義;穩定流動及其應用;熱力學第一定律的解析式、適用范圍及其應用。

3、氣體和蒸汽的性質及基本熱力過程

理想氣體模型;理想氣體狀態方程式的型式及其應用;氣體常數和摩爾氣體常數的關系及其影響因素;比熱容的定義、分類及相互關系;邁耶公式及比熱容比;理想氣體定值比熱容的確定;理想氣體的熱力學能、焓、熵的變化量及其應用;理想氣體平均比熱容的查表計算;水蒸氣的飽和狀態和相圖;水蒸氣的產生過程中相關概念、參數、特點及其坐標圖表示;水及水蒸氣的熱力性質表與焓-熵圖的認識及其應用;理想氣體可逆多變過程及其與四種典型熱力過程，如可逆的定容、定壓、定溫、絕熱過程的關系;四種典型可逆熱力過程的過程方程式、過程曲線、狀態參數及過程參數的求解;理想氣體熱力過程的綜合分析;水蒸氣的基本熱力過程。

4、熱力學第二定律

熱力學第二定律的實質及常見表述;卡諾循環的組成、循環熱效率表達式及意義;概括性卡諾循環、逆向卡諾循環、多熱源卡諾循環的特點及其應用;卡諾定理的內容及其應用;熵的導出及其物理意義;熱力學第二定律的數學表達式及其應用;閉口系與穩定流動開口系的熵方程及其應用;孤立系熵增原理與能量貶值原理;熱力學火用的定義、分類，不同類型火用以及熵產、火用損的計算及其應用。

5、實際氣體的性質

理想氣體的狀態方程用于實際氣體時的偏差;壓縮因子的物理意義及其影響因素;范德瓦爾方程的應用局限及其與理想氣體狀態方程的比較;實際氣體的維里方程及其特點;亥姆霍茲函數和吉布斯函數的定義式及物理意義;吉布斯相律及其應用。

6、氣體與蒸汽的流動

穩定流動的基本方程式及其應用;聲速的定義、表達式及其影響因素;促使流動改變的力學條件和幾何條件;穩定流動過程中熱力學參數與流動參數間的關系;氣體與蒸汽流動過程中的相關概念，如馬赫數、噴管、擴壓管、臨界壓力比、噴管速度系數、噴管能量損失系數、節流轉回溫度等;噴管的選型、分析及其計算;絕熱節流現象及其應用，絕熱節流前后工質參數的變化，絕熱節流的微分效應和積分效應。

7、壓氣機的熱力過程

單級活塞式壓氣機的工作原理;單級活塞式壓氣機典型壓縮過程理論耗功及壓縮溫升的比較;活塞式壓氣機余隙容積及其影響;與單級壓縮相比，采用多級壓縮、級間冷卻的優缺點;活塞式壓氣機增壓比和容積效率;葉輪式壓氣機與活塞式壓氣機的比較。

8、氣體動力循環

活塞式內燃機的三種理想循環;壓縮比相同、吸熱量相同時或循環最高壓力和最高溫度相同時三種理想循環的熱力學比較;燃氣輪機裝置定壓加熱理想循環;燃氣輪機裝置定壓加熱實際循環熱效率、影響因素及提高燃氣輪機裝置循環熱效率的主要措施。

9、蒸汽動力裝置循環

利用水蒸氣作為工質實現卡諾循環的局限性;蒸汽動力裝置循環、參數坐標圖及其經濟性指標，如循環熱效率、熱耗率、汽耗率、標準煤耗率的計算;蒸汽參數變化對朗肯循環經濟性及安全性的影響;采用再熱循環、回熱循環及熱電聯產的主要目的;熱電聯產循環的類型、經濟性指標及其特點。

10、理想氣體混合物及濕空氣

理想氣體混合物的基本概念和基本定律;理想氣體混合物的質量分數、摩爾分數、體積分數及其相互關系;理想氣體混合物的折合氣體常數和折合摩爾質量的確定;理想氣體混合物的基本特點;濕空氣的相關概念，如飽和濕空氣、不飽和濕空氣、絕對濕度、相對濕度、含濕量、濕球溫度等;露點的確定及其應用;濕空氣的焓-濕圖及其應用;濕空氣的典型熱力過程分析及其應用。

二、傳熱學(75分)

1、緒論

熱量傳遞的三種基本方式及其含義(實質);熱流量基本計算式(導熱、對流傳熱、熱輻射、傳熱過程)及其應用;導熱或對流傳熱與熱輻射及輻射傳熱的主要區別;傳熱過程的含義(實質)及其各環節熱量傳遞方式的分析。

2、穩態導熱

穩態、非穩態溫度場的表示;傅里葉定律的一般形式、各項意義及其應用;導熱系數的主要影響因素;保溫材料(GB/T4272-92)及其應用;導熱微分方程的一般形式(常物性)、各項意義及其應用;穩態、非穩態導熱問題定解條件的主要區別;導熱三類邊界條件的基本內容;典型一維穩態導熱問題(大平壁、長圓筒壁、球殼、等截面直肋)溫度場及熱流場的求解及其應用;等截面直肋的肋片效率、肋面總效率及肋化系數;套管式溫度計的分析計算及減少其測量誤差的主要措施(從傳熱學角度);具有內熱源的一維導熱問題分析。

3、非穩態導熱

非穩態導熱問題的主要特點;零維非穩態導熱問題的集中參數法;非穩態導熱所涉及的相關量，如Bi數、Fo數、導溫系數、時間常數及吸熱系數;一維非穩態導熱模型及其圖解法的應用條件;半無限大物體一維非穩態導熱模型及其在第一類邊界條件下的應用。

4、導熱問題的數值解法

導熱問題數值求解的基本思想;有限差分法進行導熱問題數值求解的基本步驟;熱平衡法建立二維穩態導熱物體節點(內部、邊界)的離散方程;熱平衡法建立一維及二維非穩態導物體節點(內部、邊界)的離散方程;穩態導熱與非穩態導熱、顯格式差分與隱格式差分在建立離散方程時的主要區別。

5、對流傳熱的理論基礎

對流傳熱問題的主要分類及影響對流傳熱的主要因素;對流傳熱基本微分方程式及其與導熱第三類邊界條件的區別;理論求解對流傳熱問題(溫度場、表面傳熱系數及熱流場)的基本思路;對流傳熱過程的實質;熱(溫度)邊界層的含義及其與速度(流動)邊界層間的關系;普朗特數Pr的表達式、物理意義及其應用;對流傳熱比擬理論的基本思想;單相流體縱掠平壁的對流傳熱的主要關聯式及其應用。

6、單相對流傳熱的實驗關聯式

物理現象相似理論及其應用;單值性條件;常用準則數，如Nu數、Re數、Gr數及Pr數的表達式、物理意義及其應用，Bi數與Nu數、Re數與Gr數的區別;定性溫度、入口效應、彎管效應、當量直徑(當量半徑);管內流動的單相強制對流傳熱中，長管與短管、直管與彎管的主要區別;繞流管束的單相強制對流傳熱中，管束順排與叉排布置的優缺點;自然對流傳熱及大空間自然對流傳熱;混合對流傳熱的判據及判斷依據;單相對流傳熱問題的實驗關聯式及其應用。

7、相變對流傳熱

相變對流傳熱的基本特點;凝結傳熱兩種基本模式;水平管外凝結與豎直管外凝結的比較及其應用;膜狀凝結傳熱中，凝結液膜的流動狀態判據;不凝結氣體對膜狀凝結傳熱的主要影響及其處理方式;沸騰傳熱的不同模式;大容器飽和沸騰過程(含沸騰曲線);沸騰傳熱惡化現象;DNB點及臨界熱流密度的工程意義;不凝結氣體對大容器沸騰的主要影響;強化膜狀凝結傳熱及沸騰傳熱的基本原則及其應用。

8、熱輻射基本定律和輻射特性

熱輻射及輻射傳熱區別于導熱或對流傳熱的特點;輻射波譜;大多數固體與液體表面、氣體空間的熱輻射特性;熱輻射的特殊體，如黑體、白體(鏡體)、灰體、漫射體及漫-灰體;熱輻射的基本概念、基本定律及其應用;漫射體輻射力與其定向輻射強度間的關系;影響物體發射率及吸收比的主要因素;實際物體輻射、吸收等特性按光譜(波段)分布時的相關分析與計算。

9、輻射傳熱的計算

輻射角系數的含義、適用條件及影響因素;輻射角系數的基本性質及其典型計算(代數法);表面有效輻射的含義(實質)及其應用;輻射傳熱的兩類熱阻;兩個及三個漫-灰表面(含黑體表面、重輻射面)封閉系統輻射傳熱網絡圖的繪制與標示;兩個及三個漫-灰表面(含黑體表面、重輻射面)封閉系統的輻射傳熱計算;氣體輻射的基本特點;貝爾定律所解決的主要問題;平均射線行程;氣體輻射發射率和吸收比的主要影響因素;輻射傳熱控制的基本措施;遮熱板的遮熱原理及其應用;減少氣體溫度測量誤差的基本分析與計算。

10、傳熱過程分析與換熱器的熱計算

傳熱過程的含義(實質)與分析;典型壁面(大平壁、圓筒壁、肋壁)傳熱過程的傳熱系數表達式及其應用;壁面上加裝肋片的目的及基本原則;圓筒壁面外敷設保溫層的保溫效果分析;臨界絕緣直徑;換熱器的主要類型及其基本換熱原理(舉例);換熱器的對數平均溫壓、溫差修正系數、效能及傳熱單元數;順流與逆流間壁式換熱器的優缺點及其應用;采用LMTD法對間壁式換熱器進行熱設計的基本計算;換熱器污垢熱阻;強化或削弱傳熱問題的基本原則、主要途徑、主要技術及其應用。

[參考書目]

[1] 沈維道，童鈞耕 《工程熱力學》(第五版) 高等教育出版社

[2] 嚴家騄，王永青 《工程熱力學》(第二版) 高等教育出版社

[3] 楊世銘，陶文銓 《傳熱學》(第四版) 高等教育出版社