第一篇：熱工基礎(chǔ)課程總結(jié)

熱工基礎(chǔ)學(xué)習(xí)總結(jié)

摘要：本文就熱工基礎(chǔ)這門課程的學(xué)習(xí)進行了以下三方面的總結(jié)。第一：說明這門課程的研究目的和研究方法；第二：簡單總結(jié)各章節(jié)的主要內(nèi)容和知識框架體系；第三：從個人角度論述一下學(xué)習(xí)這門課程的心得體會及意見。

關(guān)鍵詞：熱力學(xué)

傳熱學(xué)

循環(huán)

正文：自然界蘊藏著豐富的能源，大部分能源是以熱能的形式或者轉(zhuǎn)換為熱能的形式予以利用。因此，人們從自然界獲得的的能源主要是熱能。為了更好地直接利用熱能，必須研究熱量的傳遞規(guī)律。熱工基礎(chǔ)的研究目的和研究方法

1.1 研究目的

熱的利用方式主要有直接利用和間接利用兩種。前者如利用熱能加熱、蒸煮、冶煉、供暖等直接用熱量為人們服務(wù)。后者如通過個證熱機把熱能轉(zhuǎn)化為機械能或者其他形式的能量供生產(chǎn)和生活使用。

能量的轉(zhuǎn)換和傳遞是能量利用中的核心問題，而熱工基礎(chǔ)正是基于實際應(yīng)用而用來研究能量傳遞和轉(zhuǎn)換的科學(xué)。

傳熱學(xué)就是研究熱量傳遞過程規(guī)律的學(xué)科，為了更好地間接利用熱能，必須研究熱能和其他能量形式間相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律。工程熱力學(xué)就是研究熱能與機械能間相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律及方法的學(xué)科。由工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)共同構(gòu)成的熱工學(xué)理論基礎(chǔ)就是主要研究熱能在工程上有效利用的規(guī)律和方法的學(xué)科。

作為一門基于實際應(yīng)用而產(chǎn)生的學(xué)科，其最終還是要回歸到實際的應(yīng)用中，這樣一來，就要加強對典型的熱工設(shè)備的學(xué)習(xí)和掌握。

1.2研究方法

熱力學(xué)的研究方法有兩種：宏觀研究方法和微觀研究方法。宏觀研究方法是以熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律等基本定律為基礎(chǔ)，針對具體問題采用抽象、概括、理想化簡化處理的方法，抽出共性，突出本質(zhì)。建立合適的物理模型通過推理得出可靠和普遍適用的公式，解決熱力過程中的實際問題。微觀研究方法是從物質(zhì)的微觀基礎(chǔ)上，應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)方法，將宏觀物理量解釋為微觀量的統(tǒng)計平均值，從而解釋熱現(xiàn)象的本質(zhì)。

傳熱學(xué)的研究方法主要有理論分析，數(shù)值模擬和實驗研究。理論分析是依據(jù)基本定律對熱傳遞現(xiàn)象進行分析，建立合適的物理模型和數(shù)學(xué)模型，用數(shù)學(xué)分析方法求解；對于難以用理論分析法求解的問題，可采用數(shù)值計算和計算機求解；對于復(fù)雜的傳熱學(xué)問題無法用上述兩種方法求解時，必須采用實驗研究方法，實驗研究法是傳熱學(xué)最基本的研究方法。

2主要章節(jié)內(nèi)容總結(jié) 2.1基本概念（熱力學(xué)基礎(chǔ)知識）

熱力系統(tǒng)：根據(jù)某種研究目的認為地劃定的研究對象。按照熱力系統(tǒng)和外界的物質(zhì)和能量交換情況進行分類。常用的熱力系統(tǒng)有開口系統(tǒng)、閉口系統(tǒng)、絕熱系統(tǒng)和孤立系統(tǒng)。

工質(zhì)：實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的媒介物質(zhì)。如水蒸氣，液態(tài)水，空氣等都是常用的工質(zhì) 熱力系統(tǒng)某一瞬間呈現(xiàn)的宏觀物理狀態(tài)稱為熱力學(xué)狀態(tài)。用于描述工質(zhì)所處狀態(tài)的宏觀物理量稱為狀態(tài)參量。基本狀態(tài)參量有壓力、溫度和比體積。

平衡態(tài)具有確定的狀態(tài)參數(shù)。準(zhǔn)靜態(tài)過程是實際過程進行的足夠緩慢的極限情況。實現(xiàn)準(zhǔn)靜態(tài)過程的條件是推動過程進行的不平衡勢差無限小。

可逆過程與準(zhǔn)靜態(tài)過程的差別就在于無耗散損失。一個可逆過程必須同時是準(zhǔn)靜態(tài)過程，但準(zhǔn)靜態(tài)過程不一定可逆。

2.2熱力學(xué)第一定律

熱力學(xué)第一定律闡述了能量間相互轉(zhuǎn)換的數(shù)量關(guān)系。本質(zhì)是能量在轉(zhuǎn)換過程中守恒，但依賴于物質(zhì)的形態(tài)變化。

熱力學(xué)第一定律應(yīng)用于閉口系統(tǒng)的能量方程是：Q??U?W

熱力學(xué)第一定律應(yīng)用于穩(wěn)流系時的能量關(guān)系式即為穩(wěn)流系能量方程。其表達式也有以下幾種形式，它們的使用條件也不同：（1）q??h?wt或Q??H?Wt(適用條件：任意工質(zhì)、任何過程)（2）q??h-?vdp或Q??H??1Vdp（適用條件：任意工質(zhì)、可逆過程）（3）q?cp?T-?vdp或Q?mcp?T-?1Vdp（適用條件：理想氣體、可逆過程）

2.3理想氣體的性質(zhì)與熱力性質(zhì)

理想氣體的狀態(tài)方程的基本形式為PV=nRT 氣體常數(shù)Rg是隨工質(zhì)而異的常數(shù)，工質(zhì)一定，其值是一個確定的常數(shù)，摩爾氣體常數(shù)是與工質(zhì)無關(guān)的常數(shù)。

22二者的關(guān)系為：Rg=R/M 理想氣體的比熱容有真實比熱容、平均比熱容、平均比熱容直線關(guān)系式及定值比熱容。可根據(jù)精度要求選用。

理想氣體混合物仍具有理想氣體的一切特性，利用理想氣體混合物的成分可以求解折合氣體常數(shù)和折合摩爾質(zhì)量。

在理想氣體的熱力過程部分主要討論了4個典型基本過程，即定容過程、定壓過程、定溫過程、定熵過程以及具有一般意義的多變過程。前4種過程中總有一個狀態(tài)參數(shù)保持不變；對于多變過程，則過程中所有的狀態(tài)參數(shù)都在變。關(guān)于過程方程，應(yīng)記住基本方程pvn?const，可認為理想氣體在可逆過程中都遵循該關(guān)系式。多變指數(shù)n的取值范圍為從???0???之間的任一實數(shù)，所以該過程方程適用于所有的可逆過程。而4種基本熱力過程則是所有可逆多變過程中的幾個特例，根據(jù)過程特點分別為定容過程：n=±∞，定壓過程：n=0，定溫過程：n=1，定熵過程：n=?，所以4種基本熱力過程的過程方程不需要死記硬背就可以推出。

用來壓縮空氣或其他氣體的設(shè)備稱為壓氣機。活塞式壓氣機絕熱壓縮耗功最多，定溫壓縮最少，多變壓縮介于兩者之間，所以應(yīng)盡量減少壓縮過程中的多變參數(shù)，使壓縮過程更接近于定溫過程。但實際的活塞式壓氣機的余隙容積是不可避免的，余隙容積的存在，雖然對理論耗功沒有影響，但使容積效率隨壓力比增大而減少。為了避免單級壓縮因增壓比大而影響容積效率，常采用多級壓縮級間冷卻的方法。

2.4熱力學(xué)第二定律

熱力學(xué)第二定律典型的說法是克勞修斯的說法和開爾文的說法。雖然兩者在表述上不同，但實質(zhì)是相同的，具有等效性。

熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達式可歸納為以下幾種：

（1）卡諾定理

ηt≤ηtc , ε≤εc , ε＇≤εc＇

（2）克勞修斯積分不等式

δQ∮Tr≤0

（3）由克勞修斯積分不等式推出

（4）熵方程

?S??δQdS≥Tr= dSf

?QTr??Sg??Sf??Sg

（5）孤立系熵增原理

?Siso??Sg≥0

熵是非常重要的狀態(tài)參數(shù)，由可逆過程熵的定義式，得可逆過程熵變的基本計算公式為

?S???QT

上式可用于任意物質(zhì)熵變的計算。但針對不同的工質(zhì)，在結(jié)合該種工質(zhì)熱力性質(zhì)的條件下，所推出的熵變計算公式不同。

2.5實際氣體的性質(zhì)及熱力學(xué)一般關(guān)系式

實際氣體由于距液態(tài)較近，構(gòu)成氣體的微觀粒子間的作用力不容忽略，因而不能作為理想氣體處理。

實際氣體偏離理想氣體的程度，通常采用壓縮因子或壓縮系數(shù)Z表示，Z=ｐｖ／ＲｇＴ，Ｚ是狀態(tài)函數(shù)，Ｚ值與１偏離越遠，越表明這時的實際氣體與理想氣體的偏差越大。Ｚ值的大小取決于氣體種類、溫度及壓力。

目前研究實際氣體熱力性質(zhì)的方法有以下兩種：

（１）利用實際氣體的狀態(tài)方程，狀態(tài)方程種類繁多，其中范德瓦爾方程最具代表意義。目前隨著狀態(tài)方程精度的提高，這種方法獲得相當(dāng)精確的結(jié)果。但狀態(tài)方程往往也很復(fù)雜，因而難以通過解析法求解。通常可利用狀態(tài)方程做成圖表形式，以供查看。

（２）依據(jù)對比態(tài)原理，利用壓縮因子對理想氣體狀態(tài)方程計算的結(jié)果進行修正，這種方法突出的優(yōu)點在于通用性好，適用于任何氣體。由于對比態(tài)只是一個近似的原理，因而這種方法計算結(jié)果精度不高，但在氣體熱力性質(zhì)資料缺乏的情況下，這種方法較為簡便，而且一般能夠滿足工程中的精度要求。

對于簡單可壓縮系，熱力學(xué)中的狀態(tài)參數(shù)主要有兩個獨立變量。依據(jù)熱力學(xué)第一、第二定律及其參數(shù)的特性，導(dǎo)出了適用于任何工質(zhì)的熵，熱力學(xué)能和焓的一般關(guān)系式。同時提出了亥姆赫茲函數(shù)和吉布斯函數(shù)，其物理含義分別是：亥姆赫茲函數(shù)表示可逆過程外界對系統(tǒng)所做的膨脹功；吉布斯函數(shù)表示可逆定溫過程中系統(tǒng)對外所做的技術(shù)功。

2.6 水蒸氣和濕空氣

水蒸氣由液態(tài)水經(jīng)汽化產(chǎn)生，它離液態(tài)較近；濕空氣是指含有水蒸氣的空氣。這兩種氣體其性質(zhì)較為復(fù)雜，因而不能作為理想氣體來處理。

工業(yè)和生活中所用的水蒸氣通常是在定壓條件下對水加熱產(chǎn)生的，水蒸氣在定壓情況下的產(chǎn)生過程表示在P-V圖和T-S圖，可概括為：一點（臨界點）、兩線（飽和水線和飽和蒸汽線）、三區(qū)（未飽和水區(qū)、濕蒸汽區(qū)和過熱蒸汽區(qū)）及五態(tài)（未飽和水、飽和水、濕蒸氣、干飽和蒸汽和過熱蒸汽）。由于水蒸氣復(fù)雜的熱力性質(zhì)，工程計算中通常采用一種簡易方法，即利用水蒸氣的熱力性質(zhì)圖、表來確定其狀態(tài)并進行熱力過程的功量、熱量的計算。

濕空氣是一種由氮氣、氧氣等氣體和水蒸氣所組成的一種混合氣體，其熱力性質(zhì)可通過一系列的概念來描述，如水蒸氣的分壓力、飽和壓力、相對濕度、含濕量、比焓等。工業(yè)中存在兩種典型的濕空氣熱力過程分別是冷卻去濕過程和加熱吸濕過程，有時可能是幾種熱力過程的結(jié)合。濕空氣的熱力計算通常也采用圖表的簡易算法，最常用的水蒸氣熱力性質(zhì)圖是h-d圖。

2.7動力裝置循環(huán)

將熱能轉(zhuǎn)換成機械能的設(shè)備稱為熱機。根據(jù)循環(huán)介質(zhì)不同熱機主要分為兩種形式：蒸汽動力裝置和氣體動力裝置。

實際循環(huán)都是復(fù)雜的不可逆的，為使分析簡化，通常將實際循環(huán)抽象概括成可逆的理論循環(huán)，通過理論循環(huán)分析，找出影響循環(huán)效率的因素，從而獲得提高熱效率的有效措施。

郎肯循環(huán)是基本的蒸氣動力循環(huán)，通過理論循環(huán)的熱力學(xué)分析，得出提高循環(huán)的熱效率主要有兩種途徑：一是改變循環(huán)初參數(shù)，即提高蒸氣的初壓、初溫及降低乏汽壓力；二是改變循環(huán)的方式，即采用回?zé)帷⒃贌嵫h(huán)及熱電聯(lián)產(chǎn)。前者在改變參數(shù)的同時受到設(shè)備投資、運行等各種條件的限制，因此實際中通常兩種途徑配合采用。

活塞式內(nèi)燃機循環(huán)和燃氣輪機是典型的兩種氣體動力循環(huán)，前者根據(jù)工質(zhì)不同可分為煤氣機、汽油機和柴油機；根據(jù)循環(huán)方式不同又可分為混合加熱循環(huán)、定壓加熱循環(huán)和定容加熱循環(huán)。

通過柴油機的理論循環(huán)分析得出結(jié)論，提高循環(huán)的壓縮比、定容增壓比及降低定壓預(yù)賬比均可提高循環(huán)的熱效率。燃氣輪機也是一種以空氣和燃氣為工質(zhì)的動力裝置，通過理論循環(huán)分析可知，循環(huán)的熱效率取決于循環(huán)增壓比，而且隨循環(huán)增壓比的增大而提高，與循環(huán)增溫比無關(guān)。

2.8 制冷循環(huán)

制冷循環(huán)是一種不完全逆向卡諾循環(huán)，它通過消耗機械能或外界驅(qū)動熱源實現(xiàn)了熱量從低溫物體向高溫物體的傳遞，是一種重要的熱力循環(huán)。

評價制冷循環(huán)的性能指標(biāo)主要是制冷系數(shù)和熱力完善度。制冷系數(shù)表示循環(huán)獲得的制冷量與所消耗的代價之比，熱力完善度表示實際制冷循環(huán)接近于可逆卡諾循環(huán)的程度。

蒸氣壓縮制冷循環(huán)依靠相變潛熱來制冷，單位質(zhì)量制冷劑的制冷量較大，因而應(yīng)用最為廣泛。吸收式制冷由于不消耗電能，以熱能來驅(qū)動，故在電力緊張而余熱豐富的場合尤為適用。

熱電制冷循環(huán)是一種利用溫差熱電效應(yīng)的制冷方式，突出優(yōu)點在于無污染、無噪音，但其效率低，故一般用于小容量小體積的場合。

熱泵循環(huán)也是逆向循環(huán)，其不同于制冷循環(huán)之處在于熱泵循環(huán)的目的在于向高溫?zé)嵩瘁尫拍芰俊Ｓ捎跓岜醚b置的供暖系數(shù)永遠大于1，故在節(jié)能方面優(yōu)于其他供熱方式。但熱泵循環(huán)的上限溫度為被加熱物體的溫度，下限溫度為環(huán)境溫度，因而它的應(yīng)用會受到一定限制。

2.9熱量傳遞的基本方式

在物體內(nèi)部或相互接觸 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動而產(chǎn)生的熱量傳遞現(xiàn)象稱為熱傳導(dǎo)（簡稱導(dǎo)熱）。

熱對流是指由于流體的宏觀運動時溫度不同的流體相對位移而產(chǎn)生的熱量傳遞現(xiàn)象。

由于物體內(nèi)部微觀粒子的熱運動（或者說由于物體自身的溫度）而使物體向外發(fā)射輻射能的現(xiàn)象稱為熱輻射。

熱輻射相對于導(dǎo)熱和對流具有以下特點：

（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）熱輻射不需要中介，可以在真空中傳播。（3）物體間以熱輻射的方式進行的熱量傳遞是雙向的。

2.10導(dǎo)熱

在某一時刻t，物體內(nèi)所有各點的溫度分布稱為溫度在t時刻的溫度場

在溫度場中，溫度沿法線方向的溫度變化率（偏導(dǎo)數(shù)）稱為溫度梯度。

對于物性參數(shù)不隨方向變化的各向同性物體，傅里葉定律的數(shù)學(xué)表達式為

q???gratd???n?t?n

在直角坐標(biāo)系中，導(dǎo)熱微分方程式的一般表達式為

?t???????2t?2t?2t??????2?c??c?y2?z2???x

它建立了導(dǎo)熱過程中物體的溫度隨時間和空間變化的函數(shù)關(guān)系。導(dǎo)熱微分方程和單值性條件一起構(gòu)成了具體導(dǎo)熱過程完整的數(shù)學(xué)描述。

熱阻，是根據(jù)熱量傳遞規(guī)律與電學(xué)中歐姆定律的類比得出的，“熱流相當(dāng)于電流，溫差相當(dāng)于電位差，熱阻相當(dāng)于電阻。根據(jù)電阻串、并聯(lián)的原理，應(yīng)用熱阻網(wǎng)絡(luò)圖能夠使計算多層物體及復(fù)合體的導(dǎo)熱問題變得簡單。但需要特別注意的是: 熱阻網(wǎng)絡(luò)分析只適用于無內(nèi)熱源、定壁溫的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題，對于其他一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱、非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱及多維導(dǎo)熱問題均不適用。

在非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題中，物體內(nèi)的溫度場不僅隨空間變化，而且還是時間的函數(shù)，求解方法有集總參數(shù)法、數(shù)值解法、分析解法或諾謨圖法等。集總參數(shù)法是本章非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題的重點，使用時應(yīng)注意以下幾點：

（1）只有滿足Bi≤0.1或BiV≤0.1M條件的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題，才可以用集總參數(shù)法求解；

（2）一般情況下，Bi≠BiV（只有無限大平壁相等）；（3）如果用Bi作為判別條件，定型尺寸L為從絕熱面到對流換熱表面的垂直距離（兩面換熱的無限大平壁：壁厚的一半；單面換熱的無限大平壁：整個壁厚；無限長圓柱體和球：半徑）；

（4）如果用BiV作為判別條件，定型尺寸L=V/A；

??exp(?BiV?FoV)?（5）如果用式0計算溫度場，注意

BiV和FoV中L=V/A。

計算從??0到?時刻通過物體傳熱表面?zhèn)鬟f的總熱量Qτ 用以下公式

Q????0Φd????0hA?d????0?hA?hA?0exp????cV???d???

????cV??hA???hA?0?????1??exp???hA???cV?????? ?cV?0?1?????exp???hA?cV????????2.11對流換熱

對流傳熱的基本概念已經(jīng)在前面介紹，這里不再重復(fù)。影響對流傳熱的因素很多而又復(fù)雜，歸納起來主要有流體運動發(fā)生的原因，流體運動的狀態(tài)，流體的性質(zhì)及換熱面的形狀、位置尺寸等方面。

對流換熱系數(shù)α集中反映了放熱過程中的一切復(fù)雜因素，能反應(yīng)對流換熱的程度，但它不能簡化對流換熱問題的計算。

相似原理是一種能使試驗布置及實驗數(shù)據(jù)綜合處理的理論，主要有三個核心內(nèi)容。

一是物理現(xiàn)象相似的性質(zhì)；凡是彼此相似的現(xiàn)象，它們的同名相似準(zhǔn)則必定相等。這解決了實驗中測量什么量的問題。二是相似準(zhǔn)則間的關(guān)系，物理現(xiàn)象中的物理量不是單個起作用的，而是由其組成的準(zhǔn)則起作用，它解決了實驗數(shù)據(jù)如何整理的問題。

三是判斷相似的條件：凡同類現(xiàn)象，如單值條件相似，且同名準(zhǔn)則相等，則準(zhǔn)則必定相似，它解決了實際工程如何模擬實驗，實驗結(jié)果能否應(yīng)用到實際工程中的問題。

2.12 輻射換熱

物體對外界輻射來的熱量具有吸收、反射和透射的能力。分別用吸收比、反射比和透射比反映物體相應(yīng)能力的大小。黑體（α=1）、白體（ρ=1）和透明體（τ=1）都是假想的理想物體。

輻射力E： —單位時間內(nèi)、單位輻射面積向其上半球空間所發(fā)射的全波長的輻射能總量(能流密度)有效輻射J：單位時間離開單位表面的總輻射能。包括自身輻射的能量和反射輻射能量。

角系數(shù)：表面1發(fā)出的輻射能中落到表面2上的能量與表面1發(fā)出的總輻射能的比值稱為表面1對表面2的角系數(shù)，記為X1, 2。同理也可定義表面2對表面1的角系數(shù)X2, 1。

在兩個漫灰表面溫度均勻、發(fā)射率均勻、反射率均勻、投射輻射也均勻的條件下，角系數(shù)為一個純幾何參數(shù)，它僅與物體的形狀、大小、距離和位置有關(guān)。

角系數(shù)具有相對性（又稱互換性）；完整性和分解性。

角系數(shù)可利用角系數(shù)定義直接判斷，也可用積分法、查曲線圖、或代數(shù)法（利用角系數(shù)特性和已知角系數(shù)求解）等方式獲得，要求重點掌握利用角系數(shù)定義直接判斷、查曲線圖和代數(shù)法。

熱阻網(wǎng)絡(luò)圖：畫輻射換熱熱阻網(wǎng)絡(luò)圖（熱路圖）的原則：對于黑體，表面熱阻為0，對于灰體，表面熱阻＞0；任意兩表面間輻射換熱都有空間熱阻。所以兩黑體輻射換熱熱阻網(wǎng)絡(luò)圖只有一個空間熱阻；兩灰體輻射換熱熱阻網(wǎng)絡(luò)圖各有一個表面熱阻，還有一個空間熱阻（如圖11.16）；一個黑體和一個灰體輻射換熱熱阻網(wǎng)絡(luò)圖有一個空間熱阻，另在灰體表面還有一個表面熱阻。

遮熱板：在兩輻射表面之間放置黑度很小的薄板來遮擋輻射熱，稱為遮熱板。未加遮熱板時，兩個物體間的輻射熱阻為兩個表面輻射熱阻和一個空間輻射熱阻。加了遮熱板后，在不考慮遮熱板導(dǎo)熱熱阻的情況下，將增加兩個表面輻射熱阻和一個空間輻射熱阻（遮熱板本身的導(dǎo)熱熱阻忽略不計）。因此總的輻射熱阻增加，物體間的輻射傳熱量減少。這就是遮熱板的工作原理。如果遮熱板表面的性質(zhì)與原輻射物體表面的性質(zhì)相同，則在兩塊大平行平板間插入n塊發(fā)射率相同的遮熱板（薄金屬板）時的輻射傳熱熱流量為無遮熱板時輻射傳熱熱流量的1/(n?1)。規(guī)律：遮熱板黑度越小，表面熱阻越大，遮熱效果越好。

2.13 傳熱過程與換熱器

實現(xiàn)冷熱流體間熱量交換的設(shè)備稱為換熱器，流體在換熱器中所進行的傳熱過程往往是導(dǎo)熱、對流、輻射換熱3種方式共同作用的復(fù)合傳熱過程。

處理這類復(fù)合傳熱問題的有效方法是采用熱阻分析方法，并從中找出主導(dǎo)換熱方式。然后把次要的換熱方式歸納到主導(dǎo)傳熱方式中加以考慮，或者忽略不計。

換熱器種類繁多，按其工作原理，可分為混合式、蓄熱式及間壁式，其中間壁式應(yīng)用最為廣泛。

換熱器的計算方法主要有兩種，即對數(shù)平均溫差法和效能傳熱單元數(shù)法，它們既可以用于換熱器的設(shè)計計算，也可以用于換熱器的校驗計算。

考慮到對數(shù)平均溫差法用于校驗時需要復(fù)雜的試算過程，相比之下，效能傳熱單元數(shù)法顯得更為方便。心得體會

通過對熱工基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)，并與之前物理學(xué)專業(yè)課程相比較，發(fā)現(xiàn)一些既相通又相異的互相聯(lián)系的方法和思想，這些方法和思想對于我從理科向工科的觀念轉(zhuǎn)變大有裨益。

第一：兩者學(xué)科構(gòu)建目的不同。物理學(xué)專業(yè)課程側(cè)重在對整個物理學(xué)科整體框架的理解和構(gòu)建，講究的是理論的完整性，細節(jié)排布的緊密性，公式定理推導(dǎo)的嚴(yán)密性。是為以后從事與物理相關(guān)的工作打基礎(chǔ)，面面俱到但不深入。有時為了引出一個定理，要做長篇的冗長的理論推導(dǎo)，環(huán)環(huán)相扣，缺一不可。因而對我們的數(shù)學(xué)功底，邏輯思維及性格都有很高的要求。

熱工基礎(chǔ)側(cè)重于知識在實際工程中的應(yīng)用，更看重知識整體的宏觀性，并不特別在意那些在工程中作用甚微的環(huán)節(jié)，所以有的時候公式定理的推導(dǎo)給出并不是很連貫，要不就是由某些基礎(chǔ)學(xué)科的結(jié)論直接給出，要不就是由實際的經(jīng)驗給出一些參數(shù)，至于其深層的物理原理，則不是熱工基礎(chǔ)課程要研究的內(nèi)容。其典型代表就是以Bi數(shù)、Fo數(shù)、Gr數(shù)、j因子、Nu數(shù)、Pr數(shù)、Re數(shù)、St數(shù)為代表的相似準(zhǔn)則數(shù)在傳熱學(xué)中對流傳熱中的提出和應(yīng)用。我們在實際的應(yīng)用中只要知其然，有時未必用知其所以然。

熱工基礎(chǔ)源于物理學(xué)，是其在工程中的綜合應(yīng)用，一門課程包括了力學(xué)、熱學(xué)、統(tǒng)計物理、量子力學(xué)等課程內(nèi)容。而門類界限不是那么清晰，是根據(jù)應(yīng)用需要而展開的。比如在傳熱學(xué)的章節(jié)中，既有類似于牛頓力學(xué)得出的熱傳導(dǎo)的傅里葉定律，也有用量子力學(xué)等推導(dǎo)得出的熱輻射規(guī)律。還有牛頓流體概念的提出，更是牛頓力學(xué)的相似利用，或者說本質(zhì)就是牛頓力學(xué)，只不過是換上了傳熱學(xué)實用的外衣，煥發(fā)了第二春。

至于說質(zhì)量守恒定律、動量守恒定律和能量守恒定律在解決熱傳導(dǎo)問題時的應(yīng)用。更是將自然界放之四海而皆準(zhǔn)的守恒律在工程中的完美應(yīng)用。還有熵、火用、火無這三個典型概念的提出及應(yīng)用分析，集直觀性，精辟性，實用性于一身，其他如技術(shù)功、過程功更是如此。都是在理論的基礎(chǔ)上大大地增加了其實用性。

第二：兩者學(xué)科思想不同。整個物理學(xué)課程學(xué)下來，見證了一部恢宏壯麗的物理學(xué)史，每一部分都是那么的緊湊，來不得半點馬虎，尤其是理論模型的建立和認識，更是凝聚了無數(shù)科學(xué)家的智慧和心血，反過來促進了物理學(xué)的發(fā)展。

熱工基礎(chǔ)課程是因其在工程中的應(yīng)用而建立的，重在其用。故而就不如前者那么顯得完美，感覺像拼湊在一起的。至于說理論模型更是在實際應(yīng)用的基礎(chǔ)上進行簡化，有時未必真實，但是在應(yīng)用上有與生俱來的優(yōu)勢，正是哲學(xué)上抓住主要矛盾，忽略次要矛盾的完美詮釋。

根據(jù)能量和質(zhì)量的流動對系統(tǒng)的分類過程中，現(xiàn)實中系統(tǒng)不能簡單的歸于某種情況（嚴(yán)格的說閉口系、開口系、絕熱系、孤立系是不存在的），只是根據(jù)實際過程中的弛豫時間，取其主要效果歸于某個系統(tǒng)模型，然后用模型檢驗實際系統(tǒng)，再進行適當(dāng)修正。再比如熱力過程中的可逆過程，循環(huán)過程中的卡諾循環(huán)等等都是類似的情況。既是在工程應(yīng)用中誤差允許的范圍內(nèi)，對實際問題進行簡化，然后進行適當(dāng)修正。

然而正是根據(jù)這些定義中的理想，應(yīng)用中的趨近模型和過程，制造或改進了各種動力循環(huán)裝置，在現(xiàn)實中發(fā)揮了舉足輕重的作用，大大地加速了工業(yè)革命的進程，提高了經(jīng)濟社會效益。

第三：兩者在計算方面的要求不同。物理學(xué)課程重在公式的推導(dǎo)，以加強對整個學(xué)科的理解。推導(dǎo)過程中用到的大部分是字母形式的變量，而不是具體數(shù)值。簡而言之，沒有太多的涉及到具體數(shù)值的計算。最典型的就是理論力學(xué)里面問題的推導(dǎo)，基本上自始至終都是字母，很少涉及具體數(shù)值，有的也是為數(shù)不多的物理學(xué)常數(shù)。

而熱工基礎(chǔ)大部分計算都是以數(shù)值的直接帶入計算為主，因為實際中的應(yīng)用太復(fù)雜，對我們直接進行數(shù)值計算的細心程度要求很高。另外，由于實際應(yīng)用的復(fù)雜，如何在復(fù)雜的應(yīng)用中抓住主要的環(huán)節(jié)，進行模型的簡化和近似，也是計算能力的一部分。整體而言，熱工基礎(chǔ)對于我們的計算能力的要求還是很高的。如各種氣體在各種條件下的比熱容等各種性質(zhì)參數(shù)，都是根據(jù)實際測量得出的，而在計算中直接帶入。還有各種物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)也是沒有現(xiàn)成的規(guī)律可循，有的只是前人在實驗基礎(chǔ)上得出的具體近似值。還有一類是以坐標(biāo)圖的形式給出的。一句話，大部分的參數(shù)都要帶入具體數(shù)據(jù)，算出最后所要求解的數(shù)值才有其在工程上的意義。

第四：兩者用到的輔助工具不同。因為物理學(xué)課程的基礎(chǔ)性，全面性，對我們而言，基本上一支筆一張紙，運用傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式就能將其掌握。當(dāng)然還要進行一些實驗的操作和學(xué)習(xí)。

而熱工基礎(chǔ)就不同了，由于實際應(yīng)用的復(fù)雜，傳統(tǒng)的一支筆一張紙已經(jīng)不能滿足了，必須借助計算機等大型計算工具進行模型的建立和計算。另外還要借助一些軟件進行必要的模擬和計算。如熱傳導(dǎo)問題的數(shù)值解法，單相對流傳熱中的相似原理和量綱分析就要借助計算機軟件進行建模計算。這樣的例子在工程中甚為常見。

歸根結(jié)底，我們學(xué)這些知識最終都要用于實際。所以我們不光要掌握書本上的原理，還要熟悉實際應(yīng)用中的相關(guān)設(shè)備。如本課程涉及到的各種動力循環(huán)設(shè)備，不能只為了學(xué)而學(xué)，要為了用而學(xué)。做一個既有扎實理論基礎(chǔ)，又善于動手，熟知各種設(shè)備內(nèi)部構(gòu)造的全面發(fā)展的工程型人才。

【參考文獻】

熱工基礎(chǔ)（電力熱力設(shè)備運行專業(yè)）唐莉萍

中國電力出版社 2004 熱工基礎(chǔ)（大機械系列）于秋紅 北京大學(xué)出版社 2009 熱工學(xué)基礎(chǔ)（建筑設(shè)備類）余寧

中國建筑工業(yè)出版社 2012 傳熱學(xué) 楊世銘 陶文栓

高等教育出版社 2012 工程熱力學(xué) 沈維道 童鈞耕

高等教育出版社 2012

第二篇：材料熱工基礎(chǔ)

流體力學(xué)基礎(chǔ)

流體物理性質(zhì) 流體靜力學(xué)基礎(chǔ) 流體動力學(xué)基礎(chǔ) 流體阻力及管路計算

1.4流體的阻力及管路計算

一、教學(xué)要求 【掌握內(nèi)容】

（1）摩擦阻力和局部阻力的概念（2）摩擦阻力和局部阻力的計算方法（3）經(jīng)濟流速的概念 【理解內(nèi)容】（1）簡單管路的計算

（2）串聯(lián)管路、并聯(lián)管路計算 【了解內(nèi)容】（1）摩阻系數(shù)的確定

（2）常用的幾種局部阻力系數(shù)

二、教學(xué)重點與難點 【教學(xué)重點】 阻力計算 【教學(xué)難點】 管路計算

三、教學(xué)方法 講述概念、分析實例、講解計算方法。

四、教學(xué)時數(shù) 【建議學(xué)時】2～4學(xué)時

五、教學(xué)內(nèi)容 1.4.1摩擦阻力

定義：摩擦阻力存在于整個流動路程上，是流體在直管中流動時，由于流體的粘性產(chǎn)生內(nèi)摩擦而產(chǎn)生的能量損失。用表示。

1、摩擦阻力計算

(Pa)說明：a、hf是單位管道截面積上的摩擦力，在數(shù)值上等于管道兩端的壓差（僅有摩擦阻力），方向與流體流動方向相反。l↑，de↓，w↑，hf↑

b、hf與流體的流態(tài)及管壁粗糙度有關(guān)，這些因素包含在摩擦阻力系數(shù)中。要確定hf的大小，關(guān)健在求λ。

2、摩擦阻力系數(shù)

A、摩擦阻力系數(shù)λ由實驗確定。它與雷諾數(shù)及管內(nèi)擘粗糙度有關(guān)。

①層流區(qū)（Re≤2300）

代入阻力公式得：

②臨界區(qū)（Re=2300～4000）

此區(qū)域流態(tài)不穩(wěn)定，若仍保持層流，則Re↑、λ↓；若已為湍流，則Re↑、λ↑。

③湍流光滑區(qū)：

④湍流過渡區(qū)：

⑤湍流粗糙區(qū)：

B、硅酸鹽工業(yè)通常按經(jīng)驗公式計算，即：

①光滑金屬管道：

粗略計算時：λ=0.02～0.025 ②粗糙管道：

粗略計算時：λ=0.035～0.45 ③磚砌煙道：粗略計算時：λ=0.05

【例題】熱煙氣以7.5Bm3/s的流量通過截面尺寸為1.5×2.0m的磚砌煙道，煙氣的平均溫度為420℃，標(biāo)態(tài)密度為1.32kg/Bm3,求煙氣通過25m長煙道的摩擦阻力損失（煙道內(nèi)煙氣的絕對壓力接近大氣壓）。【解】煙氣的標(biāo)態(tài)流速：2.5m/s 煙氣的工況流速：6.34m/s 煙氣的工況密度：0.52kg/m3 煙道當(dāng)量直徑：1.71(m)煙氣粘度：

=(Pa?s)

雷諾數(shù)：

摩擦阻力系數(shù)：

摩擦阻力損失：1.4.2局部阻力

(Pa)定義：局部阻力是流體通過管路中的管件、閥門、突然擴大，突然縮小等局部障礙，引起邊界層的分離，產(chǎn)生漩渦而造成的能量損失。用

1、局部阻力計算公式

表示。(Pa)

2、局部阻力系數(shù)ξ

局部阻力系數(shù)一般由實驗確定。

①流體是層流時，局部阻力系數(shù)可用下式表示

是隨管件而定的常數(shù)，對球心閥(全開)，90o彎頭，=16.3三通，=32.5

＝48.8；角閥(全開)，=21.7；

②流體是湍流時，局部阻力系數(shù)由管件性質(zhì)而定的常數(shù)

如： ①突然擴大

②突然縮小

其余的局部阻力系數(shù)查附錄。

【例題】密度為1.2kg/m3的氣體，流過如圖1.33所示的突然擴大管段。已知:m2,通過管段的氣體流量為7m/s。求其局部阻力損失。【解】查表得突然擴大管段局部阻力系數(shù)公式為：

m2,局部阻力為： 在計算局部阻力損失時，上式中的代入擴大前速度較大的數(shù)值

由已知條件得：（m/s）

29.4(Pa)1.4.3流動的總阻力

流體流動的總阻力，為摩擦阻力與局部阻力之和，即：

(Pa)1.4.4管路計算 1.4.4.1經(jīng)濟流速

(m)分析：1）w↓，d↑，管材費↑，施工費↑

2）w↑，d↓，一次投資↓，阻力損失↑，動力消耗↑，日常管理費↑ 經(jīng)濟流速:使一次性投資與日常管理費用之和為最小值的速度。影響經(jīng)濟流速的因素:

①管材價格；②施工費用；③能源價格；④管網(wǎng)結(jié)構(gòu)；⑤流體性質(zhì)；⑥生產(chǎn)工藝要求

1.4.4.2簡單管路的計算

管路：由管材、管件、閥件等按一定方式聯(lián)接而成的供流體流動或輸送的設(shè)施。

簡單管路：從進口到出口，沒有分支管徑不變。對簡單管路兩端寫出伯努力方程：

上式表明：靜壓頭和幾何壓頭的變化用于克服管道中的摩擦阻力及局部阻力之總和。

簡單管路計算內(nèi)容包括：

①已知管徑、管長、流體輸送量和管路阻力系數(shù)，求流體通過管路的阻力損失。

②已知管長，流量，允許的阻力損失，求管徑。

③已知管徑，管長,允許的阻力損失，求流體的流速或流量。

【例題】20℃的低壓空氣流過內(nèi)徑420mm，長60m的光滑金屬管道，空氣流量為4.0m3/s，局部阻力系數(shù)=2.5 求（1）管道的阻力損失。

（2）若要將流量增達到5.0m3/s，而保持阻力不便，應(yīng)選用多大的管徑。

【解】（1）對于光滑金屬管選取

根據(jù)公式：

將 代入上式得：

(Pa)==3397.27(Pa)（2）當(dāng)m3/s，3397.27(Pa)Pa時，即：

3397.27 整理后得：

用試湊發(fā)求得：

注:②③類問題較為復(fù)雜，由于管徑未知，因而無法求算流速情況下，工程計算中常采用試差法求解。1.4.4.3管路的串聯(lián)與并聯(lián)

1、串聯(lián)管路

由不同管徑的管道首尾相連構(gòu)成的管路。如圖所示。、雷諾數(shù)和摩擦系數(shù)。在這種

特點：

①串聯(lián)管路中流體流動的總阻力為各管段阻力之和。

(Pa)②串聯(lián)管道中無流體加入或排出，各管段流量相等。

(m3/s)

由上述特點可知：

結(jié)論：串聯(lián)管路的總比阻抗等于各段管路分比阻抗之和。

2、并聯(lián)管路

兩根或兩根以上的管道進口與進口相連，出口與出口相連，構(gòu)成并聯(lián)管道。

特點：

①并聯(lián)管路各支管的總阻力相等。

②并聯(lián)管路總管流量等于各支管流量之和。

(m3/s)

s↑，V↓。

由上述特點可知：

即：

結(jié)論：并聯(lián)管路總比阻抗平方根倒數(shù)和等于各支管比阻抗平方根倒數(shù)之和。

四、管道計算

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(作者：佚名 本信息發(fā)布于2008年07月23日，共有3222人瀏覽)[字體：大 中 小]

4.管道直徑的選擇 在要求達到的流量之下，流體在管道中的流速因所選用的管道直徑的大小而異。隨著流速的變化，壓頭損失也不同。在一定的流量之下，選用小直徑的管道時，流速較高，阻力也跟著升高。從阻力公式可以知道；

在既定的流量之下，流體流經(jīng)管道時的壓頭損失隨著管道直徑的5次方成反比。由于阻力的升高，輸送流體的電耗亦隨著增加。因此，為了節(jié)省輸送流體時的電能，宜盡可能選用直徑較大的管道。

另一方面，選用較大直徑的管道時，由于管道的重量增加，勢必增加管道的購置費用和安裝費用。

因此，在選擇管道直徑時，必須權(quán)衡這兩方面的得失，解決管道的操作費用和投資費用之間的矛盾，選出比較合理的管徑。

另外，選擇管道直徑時，還要注意到流體的物理性質(zhì)。對于粘度大、密度大，比較難以輸送的流體，當(dāng)輸送量不要求很大的時候，例如潤滑油、燃料油等，流速不宜過大，甚至宜在層流流態(tài)下輸送。反之，對于粘度小、密度小，比較容易輸送的流體，而輸送量又比較大時，例如空氣等流體，則流速不妨大一些。對于含有固體顆粒的流體，例如含塵氣體，以及容易析出固體渣滓的流體，例如重油等，流速不能選得過低，以免固體在管道中沉積。實際上，各種流體都有各自的比較經(jīng)濟的流速。表1-11中的數(shù)據(jù)可供參考。根據(jù)要求達到的流量和經(jīng)濟流速,就可選出管道的直徑。

常 用 流 速

表1-11 情

況

常用流速(米／秒)情

況

常用流速(米／秒)

壓強大于5千帕的凈空氣管道

壓強小于5千帕的冷空氣管道

壓強大于5千帕的熱空氣管道

壓強小于5千帕的熱空氣管道

壓縮空氣管道

高壓常溫凈煤氣管道

低壓常溫凈煤氣管道

壓強小于10大氣壓的氧氣管道

壓強為10～20大氣壓的氧氣管道

過熱蒸汽管道

9～12 6～8 5～7 3～5 30～60 8～12 5～8 70～80 30～50 35～60

飽和蒸汽管道 煙

道 高壓水管 低壓水管

一般生產(chǎn)用冷卻水管 潤滑油、燃料油管

液壓油料管（管道內(nèi)徑4～100毫米，直徑小宜取較低流速）泥漿管 收塵管道

20～40 2～4 5～7 2～4 1．5～2.5 0.1～1.0 0.85～4.5

0.5～1.5 18～20

【習(xí)題1-18】廠房地面的標(biāo)高為±0米(見圖1-58)，水塔地面的標(biāo)高為＋5米。水塔至廠房的輸水總管是4″管，最大流量是40米3／小時。從水塔至點A處，裝有閘閥2個，90°標(biāo)準(zhǔn)彎頭3個，管線共長310米。從點A處至廠房頂部裝設(shè)輸水支管，用2″管。支管長度為22米，裝有閘閥2個，90°標(biāo)準(zhǔn)彎頭4個。支管末端用水處距地面的高度為15米，要求供水量不少于8米3／小時，并要求用水時水壓不低于0.25大氣壓(表壓強)。問水塔多高才能正常供水?

【習(xí)題1-19】20℃的空氣從圖l-59所示的焊接管道中流過，流量是5335米3／小時。總風(fēng)管直徑為435毫米，支風(fēng)管直徑為250毫米。試求在風(fēng)機出口截面與管道出口截面之間的壓頭損失。

【習(xí)題1-20】振動喂料機的抽風(fēng)裝置如圖1-60所示。通風(fēng)機1經(jīng)過旋風(fēng)收塵器2將振動喂料機3中的空氣抽出，在振動喂料機內(nèi)維持比大氣壓稍低的壓強(比大氣壓低50帕),以避免粉塵逸出。抽出的空氣量是30米3／分鐘，溫度是20℃,含塵濃度是20克／標(biāo)米3。管道直徑都是300毫米。旋風(fēng)收塵器筒身直徑是400毫米，相對于筒身凈空截面流速的局部阻力系數(shù)ζ=105。在振動喂料機與旋風(fēng)收塵器之間的管道有兩個90°彎頭，管道長14米。收塵器與通風(fēng)機之間有一個90°彎頭，管道長6米。排風(fēng)管長10米，排風(fēng)口帽罩的局部阻力系數(shù)ζ=1．3。如果通風(fēng)機的效率是75％，求通風(fēng)機的功率。

【習(xí)題1-21】圖1-61所示為內(nèi)徑等于200毫米的鑄鐵管道，全長1000米，輸送20℃的清

水，流量為4米3／分鐘。如果要將流量增加到原來的150％，而可用壓頭不能增加。今欲加一平行支管，管徑仍為200毫米，問支管的長度應(yīng)為若干? 【習(xí)題1-22】為了改善相距3千米的A、B兩處的供水情況，提出了兩種方案。其一是，將現(xiàn)有的內(nèi)徑150毫米的整條管道全部換用內(nèi)徑為200毫米的新管；另一是，將整條管道的前半段換用內(nèi)徑為200毫米的新管，將拆下來的舊管裝在后半段，與原有的管道并聯(lián)使用。在兩種情況下，在最大流量之下容許的總壓頭損失均為15米。問哪一種方案可以得到較好的供水情況。局部阻力可以忽略。舊管的摩擦系數(shù)λ=0．04，新管的摩擦系數(shù)λ=0．032。【習(xí)題1-23】在圖1-62中，水池A、B、C水面距水平基準(zhǔn)面的垂直高度分別為60、45、55米。連接各水池的管道的直徑分別為400、240、320毫米，長度分別為600、912、1120米。求流量Qa、Qb圾Qc以及在分流點J處的壓頭。

【習(xí)題1-24】水平環(huán)形管道如圖1-63所示。從B、C處向外排出的水均為57升／秒。管段AB、AC、BC的長度均為600米，管段AB內(nèi)徑為203毫米(8″鑄鐵管)，管段AC的內(nèi)徑為155毫米

(6″鑄鐵管)，管段BC的內(nèi)徑為254毫米(10″鑄鐵管)。求各支管的流量。

【習(xí)題1-25】需要在水平管道中將煤氣輸送100千米的距離，輸氣量為5000米3／小時。煤氣的平均溫度為18℃，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度為0．62千克／米3。管道內(nèi)徑為300毫米。如果管道末端的壓強為1．5大氣壓(表壓強)，試求管道起點的煤氣壓強。

四、管道計算

（二）------------------

(作者：佚名 本信息發(fā)布于2008年07月23日，共有3222人瀏覽)[字體：大 中 小]

4.管道直徑的選擇 在要求達到的流量之下，流體在管道中的流速因所選用的管道直徑的大小而異。隨著流速的變化，壓頭損失也不同。在一定的流量之下，選用小直徑的管道時，流速較高，阻力也跟著升高。從阻力公式可以知道；

在既定的流量之下，流體流經(jīng)管道時的壓頭損失隨著管道直徑的5次方成反比。由于阻力的升高，輸送流體的電耗亦隨著增加。因此，為了節(jié)省輸送流體時的電能，宜盡可能選用直徑較大的管道。

另一方面，選用較大直徑的管道時，由于管道的重量增加，勢必增加管道的購置費用和安裝費用。

因此，在選擇管道直徑時，必須權(quán)衡這兩方面的得失，解決管道的操作費用和投資費用之間的矛盾，選出比較合理的管徑。

另外，選擇管道直徑時，還要注意到流體的物理性質(zhì)。對于粘度大、密度大，比較難以輸送的流體，當(dāng)輸送量不要求很大的時候，例如潤滑油、燃料油等，流速不宜過大，甚至宜在層流流態(tài)下輸送。反之，對于粘度小、密度小，比較容易輸送的流體，而輸送量又比較大時，例如空氣等流體，則流速不妨大一些。對于含有固體顆粒的流體，例如含塵氣體，以及容易析出固體渣滓的流體，例如重油等，流速不能選得過低，以免固體在管道中沉積。實際上，各種流體都有各自的比較經(jīng)濟的流速。表1-11中的數(shù)據(jù)可供參考。根據(jù)要求達到的流量和經(jīng)濟流速,就可選出管道的直徑。

常 用 流 速

表1-11 情

況

常用流速(米／秒)情

況

常用流速(米／秒)

壓強大于5千帕的凈空氣管道

壓強小于5千帕的冷空氣管道

壓強大于5千帕的熱空氣管道

壓強小于5千帕的熱空氣管道

壓縮空氣管道

高壓常溫凈煤氣管道

低壓常溫凈煤氣管道

壓強小于10大氣壓的氧氣管道

壓強為10～20大氣壓的氧氣管道

過熱蒸汽管道

9～12 6～8 5～7 3～5 30～60 8～12 5～8 70～80 30～50 35～60

飽和蒸汽管道 煙

道 高壓水管 低壓水管

一般生產(chǎn)用冷卻水管 潤滑油、燃料油管

液壓油料管（管道內(nèi)徑4～100毫米，直徑小宜取較低流速）泥漿管 收塵管道

20～40 2～4 5～7 2～4 1．5～2.5 0.1～1.0 0.85～4.5

0.5～1.5 18～20

【習(xí)題1-18】廠房地面的標(biāo)高為±0米(見圖1-58)，水塔地面的標(biāo)高為＋5米。水塔至廠房的輸水總管是4″管，最大流量是40米3／小時。從水塔至點A處，裝有閘閥2個，90°標(biāo)準(zhǔn)彎頭3個，管線共長310米。從點A處至廠房頂部裝設(shè)輸水支管，用2″管。支管長度為22米，裝有閘閥2個，90°標(biāo)準(zhǔn)彎頭4個。支管末端用水處距地面的高度為15米，要求供水量不少于8米3／小時，并要求用水時水壓不低于0.25大氣壓(表壓強)。問水塔多高才能正常供水?

【習(xí)題1-19】20℃的空氣從圖l-59所示的焊接管道中流過，流量是5335米3／小時。總風(fēng)管直徑為435毫米，支風(fēng)管直徑為250毫米。試求在風(fēng)機出口截面與管道出口截面之間的壓頭損失。

【習(xí)題1-20】振動喂料機的抽風(fēng)裝置如圖1-60所示。通風(fēng)機1經(jīng)過旋風(fēng)收塵器2將振動喂料機3中的空氣抽出，在振動喂料機內(nèi)維持比大氣壓稍低的壓強(比大氣壓低50帕),以避免粉塵逸出。抽出的空氣量是30米3／分鐘，溫度是20℃,含塵濃度是20克／標(biāo)米3。管道直徑都是300毫米。旋風(fēng)收塵器筒身直徑是400毫米，相對于筒身凈空截面流速的局部阻力系數(shù)ζ=105。在振動喂料機與旋風(fēng)收塵器之間的管道有兩個90°彎頭，管道長14米。收塵器與通風(fēng)機之間有一個90°彎頭，管道長6米。排風(fēng)管長10米，排風(fēng)口帽罩的局部阻力系數(shù)ζ=1．3。如果通風(fēng)機的效率是75％，求通風(fēng)機的功率。

【習(xí)題1-21】圖1-61所示為內(nèi)徑等于200毫米的鑄鐵管道，全長1000米，輸送20℃的清

水，流量為4米3／分鐘。如果要將流量增加到原來的150％，而可用壓頭不能增加。今欲加一平行支管，管徑仍為200毫米，問支管的長度應(yīng)為若干? 【習(xí)題1-22】為了改善相距3千米的A、B兩處的供水情況，提出了兩種方案。其一是，將現(xiàn)有的內(nèi)徑150毫米的整條管道全部換用內(nèi)徑為200毫米的新管；另一是，將整條管道的前半段換用內(nèi)徑為200毫米的新管，將拆下來的舊管裝在后半段，與原有的管道并聯(lián)使用。在兩種情況下，在最大流量之下容許的總壓頭損失均為15米。問哪一種方案可以得到較好的供水情況。局部阻力可以忽略。舊管的摩擦系數(shù)λ=0．04，新管的摩擦系數(shù)λ=0．032。【習(xí)題1-23】在圖1-62中，水池A、B、C水面距水平基準(zhǔn)面的垂直高度分別為60、45、55米。連接各水池的管道的直徑分別為400、240、320毫米，長度分別為600、912、1120米。求流量Qa、Qb圾Qc以及在分流點J處的壓頭。

【習(xí)題1-24】水平環(huán)形管道如圖1-63所示。從B、C處向外排出的水均為57升／秒。管段AB、AC、BC的長度均為600米，管段AB內(nèi)徑為203毫米(8″鑄鐵管)，管段AC的內(nèi)徑為155毫米

(6″鑄鐵管)，管段BC的內(nèi)徑為254毫米(10″鑄鐵管)。求各支管的流量。

【習(xí)題1-25】需要在水平管道中將煤氣輸送100千米的距離，輸氣量為5000米3／小時。煤氣的平均溫度為18℃，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度為0．62千克／米3。管道內(nèi)徑為300毫米。如果管道末端的壓強為1．5大氣壓(表壓強)，試求管道起點的煤氣壓強。http://

第三篇：熱工基礎(chǔ)復(fù)習(xí)資料（模版）

熱工基礎(chǔ)復(fù)習(xí)題

一、名詞解釋

壓頭、溫度梯度、黑度、露點、壓縮性、膨脹性、粘性、靜壓強、黑體、溫度場、濕含量、輻射能力、有效輻射、灰體、煤的低熱值、流速、空氣過剩系數(shù) 角系數(shù) 流態(tài)

二、填空：

1、（）稱為液體的粘性。

2、平衡流體中某點靜壓強的方向（）其作用面，其大小與（）無關(guān)。

3、流體運動的兩種狀態(tài)是（）和（），其判別式是（），判別標(biāo)準(zhǔn)是（）。

4、流體在管路中流動時阻力損失有（）和（）。

5、流體最基本的特性是（）。

6、服從（）定律的流體稱為牛頓型流體。

7、按流速和壓強等物理參數(shù)是否隨時間變化可把流體的運動分為（）和（）兩類。

8、流體在外力作用下改變自身容積的特性，稱為（），通常用（）來表示流體這種性能。

9、（）稱為流體的密度。氣體的密度與溫度和壓力的關(guān)系式為（）。

10、牛頓粘性定律的數(shù)學(xué)表達式為（），公式中的負號表示（）。

11、靜壓強的國際單位為（），絕對壓強與表壓強的關(guān)系為（）。一封閉容器內(nèi)盛有空氣，測得容器內(nèi)的絕對壓強為5000Pa，則容器內(nèi)的真空度為（）。

12、流體在管內(nèi)作層流流動時，流速在管道截面上按（）分布，最大流速與平均速度的關(guān)系為（）。

13、有一變截面的自來水管，已知直徑d1＝100毫米處的斷面平均流速為w1＝1米／秒，則直徑d2＝200毫米處的斷面平均流速為（w2＝）。

14、氣體垂直流動的原則是（）。

15、風(fēng)機采用聯(lián)合工作方式來增加流量時，若（）應(yīng)采用串聯(lián)，若（）應(yīng)用并聯(lián)。

16、葉輪是風(fēng)機的主要工作部件，起著（）的作用。

17、離心風(fēng)機按葉片的安裝角度的大小范圍可分為（）、（）、（）三種型式。

18、離心風(fēng)機應(yīng)當(dāng)（）閘門啟動，因為（）。

19、通風(fēng)管道特性是指（）。

20、H－Q曲線上相應(yīng)于效率最高之點，稱為風(fēng)機或泵的（）。

21、離心風(fēng)機主要由（）和（）組成。

22、任何一系列幾何相似的通風(fēng)機的比轉(zhuǎn)數(shù)都是一個（），并且其大小又綜合地反映出該系列的通風(fēng)機在最高效率點運行時的（）、（）、及（）三者之間的關(guān)系。

23、有一臺離心風(fēng)機以Q＝780m3秒的流量輸送空氣，產(chǎn)生的風(fēng)壓P＝250mm水柱，則有效功率為（）。

24、一臺離心風(fēng)機（泵）的單機特性曲線主要有（）條曲線，即（）、（）、（），其中（）是最基本的性能曲線，叫做（）。

25、一臺離心風(fēng)機，軸功率為72KW，全壓為2300Pa，流量為101000m3／h，其效率為（）。

26、煤的元素分析項目為（）五種元素和（）。已知某煤的干燥無灰基Cdaf=80．2％，干燥基時的Ad=8．2％，則干燥基時的Cd含量為（）。

27、固體燃料的燃燒方法分（）和（）。

28、煤的工業(yè)分析項目為（）。煤中（）含量越高，燃料著火溫度越低。

29、溫度場可分為（）和（），它們的數(shù)學(xué)表達式分別為（）和（）。30、等溫線法線方向上，單位距離的溫度變化稱為（），它的正方向是（）。

31、（）傳遞的熱量稱為熱流，它是一個（）量，正方向是（）。

32、穩(wěn)定溫度場內(nèi)的傳熱稱為（）。它的特點是（）。

33、導(dǎo)熱系數(shù)是衡量（）的物理量。它的數(shù)值是（），它的單位為（）。

34、氣體的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而（），大多數(shù)液體的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而（）。

35、在多層平壁的導(dǎo)熱中，溫度分布曲線是（）。

36、隔熱材料一般是（）的輕質(zhì)多孔材料。

37、對流換熱的定義為（），它的單位為（）。

38、表征對流換熱本質(zhì)的準(zhǔn)數(shù)是（）。

39、空氣的干、濕球溫度差越大，則空氣的相對濕度（）。40、物料的物理干燥過程可分為（）、（）、（）三個階段。

41、物料中的水分按其結(jié)合的方式不同可分為（）、（）、（）三種，其中（）在干燥過程中不能除去。

三、選擇填空

1、理想氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時的體積膨脹系數(shù)為（）1／K。

A、1／100

B、1／273

C、1／101325

2、液體和氣體在壓縮性與膨脹性方面差別（）。

A、不大

B、很大

C、很小

3、流體的內(nèi)摩擦力的大小（）。

A、與速度成正比

B、與壓力成正比

C、與速度梯度成正比

4、在靜止流體中，不同點的靜壓強（）。

A、不同

B、可能相同

C、相同

5、某一點相對壓強（）。

A、可能為正值、負值或零

B、只能為正值，不能為負 C、只能為負值，不能為正值或零

6、以大氣壓為零點算起的壓強稱為（）。

A、絕對壓強；

B、相對壓強；

C、真空度；

D、表壓強；

7、在靜止水面中，距水面下2米深處的相對壓強為（）。

A、19600Pa； B、222250Pa； C、2Pa； D、202650Ps；．

8、有一輸水系統(tǒng)的進水管徑d1=100mm，出水管徑d2=50mm，已知進水管內(nèi)的流速W1=1.5m／s，則出水管內(nèi)的流速W2為（）。

A、0.75m／s；

B、3.0 m／s；

C、6.0 m／s ；

D、9.0m／s；

9、水在圓管中流動，要使管內(nèi)的水呈層流流動，則其（）。

A、R≤2300；

B、≥4000；

C、23

10、空氣壓強為3×106Pa，溫度為323K時，其密度為（）。

A、32.4Kg／m

3B、23.4Kg／m3

C、0.04Kg／m3

11、某流體在變截面的管道中流動，已知F1／F2＝2，w1＝1 m／s，則F2處的流速w2為（）。

A、0.5m／s

B、2.0m／s

C、4.0m／s

12、對流體粘性影響較大的因素是（）。

A、溫度

B、壓力

C、密度

13、流體只能承受（），否則就會變形流動。

A、拉力

B、壓力

C、剪力

14、測得某容器的真空度為0.3atm，則容器的絕對壓強為（）。

A、1.3atm

B、1.0atm

C、0.7atm

15、Y4--73一11Nol4D左45風(fēng)機的比轉(zhuǎn)數(shù)為：

A、40

B、73

C．11

16、煤的可燃成分為（），A、C、H、S

B、C、H、O

C、C、N、O

17、已知煤的Vdaf＝10％，此煤應(yīng)為（）。

A、煙煤

B、無煙煤

C、褐煤 18、1Kg標(biāo)準(zhǔn)燃料油的低位熱值是（）。

A、29300KJ；

B、41870KJ；

C、7000KJ；

D、10000KJ：

19、每公斤標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值是（）。20、煤的高、低熱值之差為（）。

A、25（Mar+9 Har）

B、25 Mar＋9 Har

C、9 Mar＋25 Har21、干燥無灰基煤的組成為（）。

A、Cdaf+Hdaf+Odaf+Sdaf+Adaf=100% B、Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Mdaf=100% C、Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf +Sdaff=100%

22、已知煤的Cdaf＝82.4%，Aar＝15.0%，Mar＝5.0%，則煤的收到基組成Car為（）。

A、65.9%

B、68.2%

C、87.5%

23、某燃燒室用煤作燃料，已知煤的Car＝60.84%，可粗略估計此煤每公斤所需理論空氣量為（）。

A、540Bm3／Kg

B、5.4 Bm3／Kg

C、4.5 Bm3／Kg24、傳熱量Q＝10000Kcal／h，換算成國際單位為是（）。

A、860KW

B、1.16KW

C、8600KW

25、飽和濕空氣的干球溫度、濕球溫度、露點溫度三者之間的關(guān)系為（）。

A、t>tb>td

B、t

C、t=tb=td

26、傳熱的首要條什是（）。

A、溫差

B、傳熱面積

C、傳熱系數(shù)

27、一般把導(dǎo)熱系數(shù)小于（）的材料稱為絕熱材料。

A、0．15W／m℃

B、0．20W／m'(2

C、0．25W／m℃

28、對流換熱系數(shù)的國際單位是（）

A、W／m2.℃

B、W／m.℃

C、W／m2

29、兩黑體輻射傳熱時，空間熱阻的表達式為（）。

A、1F1?12s

B、1??1

1C、??1F130、物體導(dǎo)熱時，導(dǎo)熱熱阻可表達為（）。

A、?

B、?C、s?

31、判斷某一高度的液面是等壓面的條件是（）。

A、同種流體：

B、連續(xù)流體：

C、靜止流體：

D、運動流體：

32、影響煙囪抽力大小的因素有（）。

A、煙囪的高度：

B、煙囪的直徑；

C、煙氣的密度；

D、海拔高度；

33、保溫材料的保溫性能好壞取決于（）。

A、材料的溫度； B、材料的密度：

C、材料的孔隙狀態(tài)：

D、材料的形狀；

四、判斷正誤

1．收到基煤中揮發(fā)物的百分會含量必定低于該煤干燥無灰基中揮發(fā)物的百分含量。2．設(shè)氣體的靜壓頭P=-30P a，則該氣體的負壓P=30Pa。3．離心式通風(fēng)機必須在出口閥門打開的情況下啟動電機。4．爐內(nèi)氣體所處位置越高，則幾何壓頭就越高。5．對平板而言，輻射角系數(shù)的自見性必定等于零。6．泥漿是牛頓型流體。

7．在連續(xù)性方程中，面積與流速成正比。8．氣體可以看成是灰體。

10．二臺相同型號的風(fēng)機串聯(lián)時，工作風(fēng)壓為任一臺風(fēng)機單獨工作時的兩面倍。

11、粘度為零的流體稱為理想流體。

12、爐內(nèi)氣體的幾何壓頭與外界空氣的狀態(tài)無關(guān)。

13、氣體的輻射與固體的輻射沒有本質(zhì)上的區(qū)別。

14、同一燃料的理論燃燒溫度一定大于實際燃燒溫度。

15、飽和濕空氣還具有干燥能力。

16、物體的反射能力越大，則輻射能力強。

17、善于吸收的物體就善于輻射。

18、干空氣可近似看成是透熱體。

19、工業(yè)上的一切物體都可據(jù)加熱后的顏色來判斷其溫度的高低。20、研究流體的基本假設(shè)是流體是連續(xù)介質(zhì)假說。

21、從理論上講中性火焰的溫度最高。

22、理想流體就是指粘度為零的流體。

23、流體在一圓管中流動，其流速與圓管的直徑成正比。

24、在靜止流體中，任一點的壓強大小與該點的深度、流體的密度和容器的形狀有關(guān)。

25、熱流是矢量，它的正方向沿著溫度升高的方向。

26、溫度梯度是矢量，它的正方向沿著溫度降低的方向。

27、據(jù)燃料的燃燒程度是否完全，燃料的發(fā)熱量可分為高位熱值和低位熱值。

28、善于吸收的物體，也善于輻射。

29、保溫材料被雨水淋濕后，其保溫效果更好。30、煙囪的高度愈高，則煙囪的抽力愈大。

31、黑度表征物體的輻射能力接近于黑體輻射能力的程度。

32、氣體的粘度隨著氣體溫度升高而減小。

33、在燃料中，硫S是一種可燃組分，也是一種有害組分。

34、同一介質(zhì)的流動流體，其水平面是一個等壓面。

35、任何形式的熱量傳遞都需要兩物體的接觸才能進行。

36、黑顏色的物體就是黑體。

37、采用∪形壓力計測量管道內(nèi)工業(yè)用水的水壓時，最好采用酒精做測量液。

38、非圓形管道的當(dāng)量直徑按水力半徑的4倍計算。

39、流體在管內(nèi)紊流流動時，若流體的流速減小，層流底層的厚度會減薄。

40、要減小通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量，而不產(chǎn)生附加的阻力損失，應(yīng)采用調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速的方法較好。

41、流體作紊流流動時，局部阻力系數(shù)與雷諾準(zhǔn)數(shù)無關(guān)，而由管件性質(zhì)所決定。

42、粘性越大的流體，流動性越好。

43、計算煙囪高度時，空氣密度應(yīng)按當(dāng)?shù)厝曛凶畲笾祦砜紤]。

44、羅茨風(fēng)機調(diào)節(jié)風(fēng)量時，一般采用節(jié)流法。

45、平面的角系數(shù)的自見性為零。

46、氣體的吸收率與黑度相等。

47、熱流的方向與溫度梯度的方向相同。

48、沿單層圓筒壁半徑方向的穩(wěn)定導(dǎo)熱過程中，傳熱量保持不變，而熱流量卻減小。

49、在兩物體間設(shè)置遮熱罩減少輻射傳熱時，其遮熱效果與遮熱罩的位置有關(guān)。50、濕空氣的干濕球溫度差越大，則相對濕度越小。

51、物料的干燥過程包含了傳熱和傳質(zhì)兩個過程。

四、簡答題

1、試寫出牛頓內(nèi)摩擦定律的數(shù)學(xué)表達式，并說明其含義。

2、已知1K質(zhì)量的某種煙氣在250℃時體積為1.92m3,則在壓強不變的條件下，當(dāng)溫度上升至800℃時，其體積為：V800＝1.92×

800＝6.14m3。上述結(jié)論是否正確，為什么? 2503、粉燃燒時，產(chǎn)生回火主要原因是什么?如何防止?

4、氣體輻射有什么特點？

5、回轉(zhuǎn)窯一、二次風(fēng)的作用是什么？

6、對流換熱準(zhǔn)數(shù)方程能否簡化？如何簡化？

7、雷諾準(zhǔn)數(shù)的物理意義是什么？

8、離心風(fēng)機的機殼為什么要制成螺旋形內(nèi)壁？

9、什么叫風(fēng)機的有效功率和軸功率？它們之間有什么關(guān)系？

10、什么叫流體的粘性？它對流體流動有什么作用？

11、什么是動力粘度系數(shù)？溫度和壓強對它有何影響？

12、指出下面式子的含意？

dtdt?0

?0 d?d?

五、計算題

1、如圖所示，求風(fēng)管和汲水管中的表壓強或真空度?（圖中h1＝h2＝0.2m，h＝0.1m）。

2、圖示容器測壓管水銀壓差Δh＝100mm，在水深h＝3.0mm處安裝測壓表M，求M表的讀數(shù)？

3、用復(fù)式水銀壓差計測量容器中水面上的表壓強。已知圖中h1=1.1m，h2=0.9m，h3=1.3m，h4=1.0m，P=?

4、如圖所示，在水泵的進口斷面1和2處安裝差壓計，讀提汞液面高差為Δh=120mm，問（1）經(jīng)過水泵后液體的壓強增加了多少？（2）若管道中通過的是空氣而不是水，即將水泵改為風(fēng)機，則經(jīng)過此風(fēng)機的空氣壓強增加了多少？

5、如圖所示的U形測壓管，已知h=30cm，?油=900kg/m3，水銀柱差△h=22cm，求真空表讀數(shù)及管內(nèi)氣體的絕對壓強P？

6、如圖所示，一水平漸縮管段，水從管中流過，已知d1=150mm，d2=75mm，兩測壓管液面高差Δh=600mm，水在流動過程中壓頭損失不計，求管中水的流量？

7、當(dāng)閥門關(guān)閉時，圖示壓力表為3atm，而在閥門開流后，壓力表讀數(shù)降為0.6atm，如果管徑＝120mm，計算開流后出水流量？

8、一截面逐漸收縮的水平管道如圖，已知煙氣的ρ=1.2Kgm3，在F1處的表壓強是250Pa，在F2處的表壓強是120Pa，兩截面面積之比是F1∕F2＝2，F(xiàn)1=0.1m，求氣體通過管道的體積流量（忽略阻力損失）？如果考慮阻力損失，將會產(chǎn)生什么結(jié)果？

9、如圖2所示為水泵進水管裝置。已知泵進口中心至吸水池液面的垂直高度為h1=4m，吸水管直徑d=200mm，從斷面1-1至斷面2-2的總壓頭損失為hL=1m水柱，斷面2-2處的真空度為5.5m水柱，求泵的送水量？

10、窯爐墻由耐火粘土磚、硅藻土與紅磚砌成，硅藻土與紅磚原厚度分別為40mm和200mm，導(dǎo)熱系數(shù)分別為0.13w∕m.℃和0.39w∕m.℃，如果不用硅藻土，但以希望爐墻的散熱維持原狀，則紅磚必須加厚到多少？

11、一爐壁由耐火磚砌成，其厚度δ＝250mm導(dǎo)熱系數(shù)λ＝1.28w∕m.℃，在熱的一邊表面溫度t1=1000，在冷的一邊表面溫度t2＝200，求通過爐壁的熱流量？

12、耐火磚與紅磚砌成的爐墻s1＝150mm，s2＝200mm，λ1＝1.16 w∕m.℃，λ2＝0.7 w∕m.℃，t1=400℃，t2＝－5℃，求界面溫度？

13、算在廠房內(nèi)蒸汽管道外表面每米長輻射熱損失。已知管道外絕熱層黑度為0.9，外徑為583mm，外壁溫度t1=50℃，室溫t2＝20℃

14、示為一中空平行六面體，長0.6m，寬0.5m，高0.3m，頂和四壁的溫度為400℃，黑度為0.8，底面溫度為200℃，黑度為0.6，中間是透過介質(zhì)，計算頂和四壁對底面的輻射換熱量？

15、有—座玻璃池窯的胸墻，用400mm厚的硅磚砌筑，測得其內(nèi)表面的溫度為1300℃，外表面的溫度為300℃，胸墻總面積25m，硅磚的入＝0.92+0.7X10t（W／m ℃）求通過胸墻的散熱損失?并求胸墻中

2-5心部位的溫度？

16、試求直徑為0.3m，黑度為0.8的裸氣管每米長的輻射散熱損失。已知裸氣管的表面溫度為440℃，周圍環(huán)境溫度為10℃。

第四篇：熱工基礎(chǔ)試卷

熱工基礎(chǔ)試卷

一、填空題(每小題 2 分,共 20 分)

1、火電廠中將熱能轉(zhuǎn)化為機械能的媒介物質(zhì)叫______________。

答案:工質(zhì)

2、氣體分子之間不存在引力,分子本身不占有體積的氣體叫做____________氣體。答案:理想

3、動能與物體的_______和______有關(guān),重力位能與物體的__________和________有關(guān)。答案:質(zhì)量速度質(zhì)量所處高度

4、表壓力是氣體的____________與_________的差值。

答案:絕對壓力大氣壓力

5、若給工質(zhì)加入熱量,工質(zhì)的熵__________,這時工質(zhì)是______熱的,熵增為__________。答案:增加吸正值

6、氣體壓力不變時,比容與溫度成__________。

答案:正比

7、p-v圖中狀態(tài)變化過程線下的面積大小即表示__________的大小,所以p=v圖實質(zhì)上也是________圖。

答案:功示功

8、對于單位質(zhì)量的工質(zhì),熱力學(xué)第一定律可表示為q=△u+ω,其中q表示_______,△u表示________________,ω表示______________。

答案:外界加給工質(zhì)的熱量工質(zhì)內(nèi)能的增量工質(zhì)對外所做的功

9、從卡諾循環(huán)可得出,卡諾循環(huán)熱效率只由高溫?zé)嵩磁c低溫?zé)嵩吹腳______________而定,提高其熱效率的根本途徑是提高_______________,降低________________。

答案:溫度T1 T210、凝結(jié)必定是發(fā)生于________或_______汽態(tài)物質(zhì)的飽和溫度。

答案:等于低于

二、選擇題(每小題 1 分,共 15 分)

1、下列單位中屬于壓力單位的是:()

2a.焦?fàn)朾.牛頓·米c.牛頓/米

答案:c2、關(guān)于內(nèi)能下列說法正確的是:()

a.只與氣體的溫度有關(guān)b.與氣體的溫度和分子之間的位能有關(guān)

c.與氣體壓力和比容有關(guān)

答案:b3、某可逆過程中物體對外做了功,而熵沒變,則此過程:()

a.工質(zhì)吸收了熱b.工質(zhì)放出了熱

c.工質(zhì)既設(shè)吸熱又沒放熱

答案:c4、容器中有兩種氣體,分壓力分別為p1,p2,混合壓力為p,則下列關(guān)系正確的是:()a.p1=p2=pb.p=p1+p2c.p＜p1+p2

答案:b5、混合氣體中組成氣體分容積是指:

a.在混合氣體溫度和混合氣體壓力下該氣體所占的容積

b.在混合氣體溫度與該氣體分壓力時該氣體所占的容積

c.以上說法都不對

答案:a6、下面關(guān)系正確的是:()

a.T2-T1=t2-t1

b.T2-T1＜t2-t1

c.T2-T1＞t2-t1

答案:a7、理想氣體溫度不變,壓力與比容度的變化規(guī)律是:()

a.p1o1=p2v2

p1p2

b.──=──

v1v2

c.p1v2=p2v2

答案:a8、理想氣體比容不變時,壓力與溫度的變化規(guī)律是:()

a.p1T1=p2T2

p1p2

b.──=──

T1T2

p1T1

c.──=──

T2P2

答案:b11、某一過程加入的熱量等于工質(zhì)的焓差,該過程是:()

a.等容過程b.等溫過程c.等壓過程

答案:c12、定壓條件下物質(zhì)從液態(tài)變?yōu)槠麘B(tài):()

a.需吸熱b.放熱c.不一定吸熱或放熱

答案:a13、將一某壓力下的干飽和蒸汽變?yōu)闈耧柡驼羝?可采用:()

a.加熱b.升壓c.降壓

答案:b14、焓熵圖上濕蒸汽區(qū)查找水蒸汽狀態(tài)點,采用:()

a.等壓線與等溫線交點b.等壓線與等干度線的交點

c.飽和線與等壓線或等溫線交點

答案:b15、隨著蒸汽壓力的升高,在水蒸汽焓熵圖上,飽和水和干飽和蒸汽兩點之間的距離:()a.縮短b.伸長c.不變

答案:a

三、判斷題(每小題2分,共 20 分)

1、功與能是同一個意思,其單位都相同。()

答案:×

2、熱量與熱能的單位相同,其含義也相同。()

答案:×

3、下落過程的物體,其位能一定是減小的。()

答案:√

4、物體溫度越高,其熱量越多。()

答案:×

5、容器內(nèi)絕對壓力低 于大氣壓力時,p絕=p表+B。()

答案:×

6、由于狀態(tài)參數(shù)溫度下T是表示物體的冷熱程度,所以熱量也是狀態(tài)參數(shù)。()答案:×

7、一定質(zhì)量的工質(zhì)其比容不發(fā)生變化,則工質(zhì)不對外做功,其壓力也不會降低。()答案:×

8、絕熱過程因工質(zhì)與外界無熱量交換,故工質(zhì)溫度也不會發(fā)生變化。()

答案:×

9、根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律,工質(zhì)從熱源吸收的熱量,可以全部轉(zhuǎn)化為功。()答案:×

10、熱效率是評價循環(huán)熱功轉(zhuǎn)換效果的主要指標(biāo)。()

答案:√

四、問答題(每小題 5 分,共 15 分)

1、容積功,流動功,技術(shù)功和軸功間有何區(qū)別與聯(lián)系?

2答案:答:容積功ω=∫1pdv,是由于工質(zhì)體積變化所做的功。流動功pv是工質(zhì)通過控制面時

帶入控制體的功,它是流動工質(zhì)的流動能。

軸功w1是從熱式設(shè)備上所能傳出的技術(shù)上可被利用的外功,對轉(zhuǎn)動機械而言是指轉(zhuǎn)動機械輸出的功。

技術(shù)功則是工質(zhì)流動的動能,重力勢能的變化及軸功ωs三項之和的總稱,即

22ωι= ──(c2-c1)+g(z2-z1)+ωs

2它們之間的聯(lián)系為:可逆變化時:ω1=∫1pdv-(p2v2-p1v1)

2、熱力學(xué)第一定律說明了什么問題?其表達式是怎樣的?

答案:答:熱力學(xué)第一定律說明熱機把工質(zhì)的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能,必須符合能量轉(zhuǎn)換和守恒定律,即在轉(zhuǎn)換中能的總量保持不變。

熱力學(xué)第一定律表達式為:q=△u+ω。

3、p-v圖與T-S圖是怎樣組成的?有何用處?

答案:答:p-v圖橫坐標(biāo)為比容,縱坐標(biāo)為壓力,p-v圖中狀態(tài)變化過程線下的面積大小 表示功的大小;p-v圖實質(zhì)上也就是示功圖。T-S圖橫坐標(biāo)為熵,縱坐標(biāo)為絕對溫度,T-S圖中狀態(tài)變化過程線下的面積大小表示熱能的變化量即為熱量,T-S圖實質(zhì)上也就是示熱圖。

4、為什么高壓熱水放到低壓容器,熱水會部分地變化蒸汽?舉例說明。

答案:答:高壓熱水溫度較高,放到低壓容器,如果低壓容器壓力所對應(yīng)的飽和溫度小于高壓熱水溫度,則高壓熱水放到低壓容器后,成為飽和水,溫度為低壓容器壓力下的飽和溫度, 高壓熱水溫度降低放出熱量使熱水部分變?yōu)檎羝?鍋爐排擴容器就是利用了這一大原理。

5、同一溫度下,工質(zhì)比容v＜v,說明工質(zhì)的壓力高于還是低于p飽,如果v＞v,壓力p＜p飽,工質(zhì)處于什么狀態(tài)?

答案:答:同溫度下,工質(zhì)的比容v＜v,說明工質(zhì)的壓力高于p飽。如果v＞v",壓力p＜p飽,工質(zhì)處于過熱狀態(tài)。

五、計算題(每小題 15 分,共 30 分)

1、某容器容積為0.06立方米,儲有0.72千克的空氣,求氣體的比容是多少?如再向該容器充入0.18千克空氣,氣體比容變?yōu)槎嗌?

答案:已知:V1=0.06米3

m1=0.72千克

m2=0.72+0.18=0.90千克

求:v2=?v2=?

V0.06

3解:v1=──=───=0.083米/千克

m10.72

V0.06

3v2=──=───=0.067米/千克

m20.90

3答:氣體比容為0.083米/千克, 如再向該容充入0.18千克空氣后,氣體比容變?yōu)?.067米

3/千克。

2、有一容器有0.07立方米的氣體,其壓力為0.3兆帕,當(dāng)溫度不變,容積減小到0.01立方米,其壓力上升到多少?(題中壓力為絕對壓力)

3答案:已知:V1=0.07米

P1=0.3兆帕

V2=0.01米 求:P2=?

解:該過程是等溫過程,所以P1V1=P2V2P1V10.3×0.07 則:P2=───=────=2.1兆帕V20.01 答:壓力上升到2.1兆帕。3

第五篇：熱工基礎(chǔ)與應(yīng)用2014復(fù)習(xí)稿

一、題型

? 1.單項選擇題，15個15分；

? 2.填空題，20個20分；

? 3.名詞解釋題，6個12分；

? 4.簡答題，5個20分；

? 5.論述題，10分；

? 6.畫圖題，4問8分；

? 7.計算題，2個15分。

二、概念

? P2 能源按性質(zhì)分：含能體能源：集中儲存能量的含能物質(zhì)，如煤炭，石油，天然氣等；過程性能源：物質(zhì)運動過程產(chǎn)生和提供的能量，這種能量無法儲存并隨著物質(zhì)運動過程結(jié)束而消失，如水能，風(fēng)能等。

?

? P3能源利用經(jīng)歷了:薪柴時期，煤炭時期，石油時期 P5-6熱污染是指在能源消耗及能量轉(zhuǎn)換過程中有大量化學(xué)物質(zhì)及熱蒸汽排入環(huán)境，使局部環(huán)境或全環(huán)境發(fā)生增溫，并可能對人類和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生直接或間接危害的現(xiàn)象，是能源未能被最有效、最合理地利用造成的。而溫室效應(yīng)是指透射陽光的密閉空間由于與外界缺乏熱交換而形成的保溫效應(yīng)，引起地球表面變熱的現(xiàn)象，是由于人類生產(chǎn)和生活向大氣排入過多的二氧化碳造成的。溫室效應(yīng)是熱污染的一種。

?

?

? P16 工質(zhì) :用來實現(xiàn)能量相互轉(zhuǎn)換的媒介物質(zhì)稱為工質(zhì)。p ?P18絕對壓力：p b : p?p g ?p b;p?p b : p?p b ?p v;P19 對于簡單可壓縮系統(tǒng)，只要給定兩個相互獨立的狀態(tài)參數(shù)，就可以確定它的平衡系統(tǒng)，這兩參數(shù)必須可測。

? P16，,19在熱力分析中為何引入平衡狀態(tài)？準(zhǔn)平衡過程如何處理“平衡狀態(tài)”與“狀態(tài)變化”的矛盾?

? P16為什么引入平衡狀態(tài)：為了分析熱力系統(tǒng)中能量轉(zhuǎn)換的情況，首先必須能夠正確地描述系統(tǒng)的熱力狀態(tài)。所謂的熱力狀態(tài)是指熱力系統(tǒng)在某一瞬間所呈現(xiàn)的宏觀物理狀況。熱力系統(tǒng)可能呈現(xiàn)各種不同的狀態(tài)，我們只能對處于平衡的狀態(tài)進行研究。所謂平衡狀態(tài)，是指在沒有外

界影響（重力場除外）的條件下，熱力系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不隨時間變化的狀態(tài)。

? P19 準(zhǔn)平衡過程如何處理“平衡狀態(tài)”與“狀態(tài)變化”的矛盾：熱力系統(tǒng)從一個狀態(tài)向另一個狀態(tài)變化時，所經(jīng)歷的全部狀態(tài)的總和稱為熱力過程。就熱力系統(tǒng)本身而言，熱力學(xué)僅可對平衡狀態(tài)進行描述，平衡就意味著宏觀是靜止的；而要實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，熱力系統(tǒng)又必須通過狀態(tài)的變化級過程來完成，過程就意味著變化，意味著平衡被破壞。平衡和過程這兩個矛盾的概念怎樣統(tǒng)一起來呢？這就要依靠準(zhǔn)平衡過程。準(zhǔn)平衡過程是由一系列平衡狀態(tài)組成的熱力過程，破壞平衡狀態(tài)的不平衡勢差應(yīng)為無限小，也就是過程要無限放緩。

? P21，在工程熱力學(xué)中，熱和功的轉(zhuǎn)換，是通過氣體的體積功來實現(xiàn)的，熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能必須通過工質(zhì)的膨脹才能實現(xiàn)。

? P23熱力循環(huán)：工質(zhì)從某一初態(tài)出發(fā)經(jīng)歷一系列熱力狀態(tài)變化后，又回到原來初態(tài)的熱力過程，即封閉的熱力過程。分為：可逆循環(huán)、不可逆循環(huán)、正循環(huán)、逆循環(huán)，解釋之。

? P24熱力學(xué)能是工質(zhì)微觀粒子所具有的能量。包括：（1）分子的內(nèi)動能和內(nèi)位能；（2）維持分子結(jié)構(gòu)的化學(xué)能；（3）以及原子核內(nèi)部的核能。

?

?

? P25 閉口系統(tǒng)能量方程： q=△u+w P26 閉口可逆系統(tǒng)能量方程： q??u??21pdvP27穩(wěn)定流動系統(tǒng)：熱力系統(tǒng)內(nèi)各點狀態(tài)參數(shù)不隨時間變化的流動系統(tǒng)。為實現(xiàn)穩(wěn)定流動必須滿足的條件：⑴進出系統(tǒng)的工質(zhì)流量相等切不隨時間變化 ；⑵系統(tǒng)進出口工質(zhì)的狀態(tài)不隨時間而變；⑶系統(tǒng)與外界交換的功和熱量等所有能量不隨時間而變。1122(u?c?gz)和(u?c2?gz2)12? P28-29 伴隨1kg工質(zhì)進入、流出控制體積的能量為： 1212?

?

?

? P29 穩(wěn)定流動系統(tǒng)能量方程 ：q=△h+wt P30 可逆穩(wěn)定流動過程能量方程： q??h??21vdpP31-32 能量方程的應(yīng)用：葉輪式機械:w sh?h；熱交換器: Q?? H;節(jié)流 ? h? 0； 1?h2P36熱力學(xué)第二定律：克勞修斯說法: 熱量不可能自發(fā)地、不付代價地從低溫物體傳至高溫物體;開爾文說法: 不可能制造出從單一熱源吸熱、使之全部轉(zhuǎn)化為功而不留下其他任何變化的熱力發(fā)動機。

? P37-39卡諾循環(huán)：工作在恒溫的高、低溫?zé)嵩撮g的理想可逆正循環(huán)。有兩個定溫可逆過程

TL

TH和兩個絕熱可逆過程組成。熱效率： ? c ?1?? P39熱機的熱效率,卡諾定理：(三條)?可逆TL??c?1?；?不可逆??可逆;TH

? P41：因為熵變是某一狀態(tài)參數(shù)的微分，所以初態(tài)1和終態(tài)2間，不論什么過程，只要兩過程的工質(zhì)為同量的同一氣體，兩過程氣體的熵變相等。

? P44孤立系熵增原理：在孤立系統(tǒng)內(nèi)，一切實際過程（即不可逆過程）都朝著使系統(tǒng)熵增大的方向進行，在極限情況（可逆過程）下，系統(tǒng)的熵保持不變。即：可逆=0；不可逆>0;不可能發(fā)生<0。

? P50熵的微觀物理意義是：孤立系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生的過程，總是沿著由熱力學(xué)概率小的狀態(tài)向熱力學(xué)概率大的狀態(tài)方向進行；宏觀物理意義是：一個熱力系統(tǒng)的變化，無論可逆與否，均可以表示為熵流和熵產(chǎn)之和。

?

? P67 氣體的定值比熱容：表3-2，單原子氣體，雙原子氣體； P68-69理想氣體的熱力學(xué)能和焓是溫度的單值函數(shù)。微元過程單位質(zhì)量理想氣體熱力學(xué)能和焓的增量：

? du?cv?T,dh?cp?T理想氣體定壓過程的熱力學(xué)能變化量為cp△t?。

P77理想氣體定容過程：q?uv ? T； ?? c

P78理想氣體定壓過程：

P78理想氣體定溫過程： ? ? ?

?

?

?

? v2wt?w?q?RgT1ln;v1P80理想氣體定熵過程： wt?kw;P82-85理想氣體的多變過程:據(jù)此畫出p-v和T-是圖； q??h?cp?T;pvn?con;n?0?定壓;n?1?定溫；n?k?絕熱；n???定容；P48環(huán)境溫度為T0時，從溫度為T1的恒高溫物體向溫度為T2（T2>T0）的恒低溫物體傳出的熱量Q中的： 有效能：Ex,Q?Q?1-??

?? P37-39卡諾循環(huán)：工作在恒溫的高、低溫?zé)嵩撮g的理想可逆正循環(huán)。有兩個定溫可逆過程

TL

THP68,69想氣體的熱力學(xué)能、焓、熵是溫度的單值函數(shù)： T2??;?T1?無效能：An,Q?QT2T1和兩個絕熱可逆過程組成。熱效率： ? c ?1??

?

? du?cvdT;dh?cpdT;Tds?cvdT?pdv或Tds?dh?vdpP62 理想氣體的摩爾氣體常數(shù)R與氣體的種類和氣體的狀態(tài)無關(guān)； RMP61-63 理想氣體狀態(tài)方程： pv?RgT;pVm?RT;pV?mRgT;pV?nRT;R?8.314J/mol?K,Rg?

? P107當(dāng)物體內(nèi)有溫度差或兩個不同溫度的物體接觸時，而產(chǎn)生的熱量傳遞現(xiàn)象，稱為熱傳

?1d導(dǎo)；熱阻：，ln2

?2??Ld1? P111溫度梯度：沿等溫面法線方向上的溫度增量△t與法向距離△n比值的極限。

?

? 熱傳導(dǎo)的導(dǎo)熱熱阻是:P114-117 P116-117 管道外覆蓋保溫材料，屬于圓筒壁導(dǎo)熱，保溫：希望到熱量小，熱阻大，公式（4-24a），保溫措施：；

? P125減小帶套管工業(yè)溫度計的測量誤差的措施：1.管道外覆蓋保溫材料；2.采用足夠長的測溫套管；3.選用熱導(dǎo)率小的材料做套管；4.在強度允許的情況下采用薄壁套管；5.強化套管與流體間的換熱

?

?

? P147邊界層的發(fā)展圖4-34，層流邊界層，湍流邊界層，層流底層;P149努謝爾特數(shù)，雷諾數(shù)，普朗特數(shù)的含義； P151-152如何正確使用特征數(shù)方程解決對流換熱問題：1.根據(jù)對流換熱的類型和范圍合理選擇特征數(shù)方程；2.確定定性溫度，用以確定特征數(shù)物性的溫度；3.確定特性長度，特征數(shù)中具有代表性的尺度；4.正確選擇特征速度；5.正確選用各種修正系數(shù)。

? P153管槽內(nèi)強制對流換熱的特征數(shù)方程中有三個修正系數(shù)：入口效應(yīng)修正系數(shù)，溫度修正系數(shù)，彎管修正系數(shù)。

? P168輻射力：輻射力是指單位時間內(nèi)物體單位表面積向半球空間所有方向發(fā)射出去的全部波長的輻射能的總量，它的常用單位是W/㎡。

? 4E??TP168 黑體輻射力與溫度的關(guān)系—斯特潘-玻爾茲曼定律： b

? P169 光譜吸收比：物體對特定波長輻射能的吸收比。

三、計算題：

1.P26:例2-1

2.P58:2-36;

3.P185:4-2；

4.P85:例3-6

要求：看原題計算，作圖，及后面討論；