热工基础各章总结及往年试题

1、第一章小结重点再现1、平衡状态关于平衡状态的定义、实现条件、以及平衡与均匀、平衡与稳定的概念区别已在相应章节中进行了详细叙述。平衡状态具有确定的状态参数，这是平衡状态的特点。平衡状态概念的提出，使整个系统可用一组统一的、并具有确定数值的状态参数来描述其状态，使热力分析大为简化，这也是工程热力学只研究系统平衡状态的原因所在。2、状态参数及其性质状态参数是定量描述工质状态的状态量。其性质是状态参数的变化量只取决于给定的初、终状态，与变化过程的路径无关。如果系统经历一系列状态变化又返回初态，其所有状态参数的变化量为零。在学过第二章之后，可与过程量功量和热量进行对比，进一步加深对状态量的理解。3、准平

2、衡过程准平衡过程将“平衡”与“过程”这一对矛盾统一了起来。定义：由一系列连续的准平衡态组成的过程称为准平衡过程，又称准静态过程。实现条件：（1）推动过程进行的势差（压差、温差）无限小；（2）驰豫时间短，即系统从不平衡到平衡的驰豫时间远小于过程进行所用的时间。这样系统在任意时刻都无限接近于平衡态。特点：系统内外势差足够小，过程进行得足够慢，而热力系恢复平衡的速度很快，所以工程上的大多数过程都可以作为准平衡过程进行分析。建立准平衡过程概念的好处：(1) 可以用确定的状态参数描述过程；（2）可以在参数坐标图上用一条连续曲线表示过程。 4、可逆过程准平衡过程概念的提出只是为了描述系统的热力过程，但为了

3、计算系统与外界交换的功量和热量，就必须引出可逆过程的概念。定义：过程能沿原路径逆向进行，并且系统与外界同时返回原态而不留下任何变化。实现条件：在满足准平衡过程条件下，还要求过程中无任何耗散效应（通过摩擦、电阻、磁阻等使功变为热的效应）建立可逆过程概念的好处：(1) 由于可逆过程系统内外的势差无限小，可以认为系统内部的压力、温度与外界近似相等，因此可以用系统内的参数代替复杂、未知的外界参数，从而简化问题，使实际过程的计算成为可能，即先把实际过程当作可逆过程进行分析计算，然后再用由实验得出的经验系数加以修正；（2）由于可逆过程是没有任何能量损失的理想过程，因此，它给出了热力设备和装置能量转换的理想

4、极限，为实际过程的改善指明了方向。上述概念的引出体现了热力学研究问题和处理问题的方法，是热力学中重要的概念，希望深刻理解这些概念，为后面章节的学习打好基础，同时从中学习对实际问题进行分析简化的方法。第二章小结重点再现1、热力学第一定律的实质热力学第一定律的实质就是能量守恒。表明当热能与其他形式的能量相互转换时，能的总量保持不变。2、储存能系统储存的能量称为储存能，包括内部储存能和外部储存能。（1）内部储存能热力学能它与系统内工质粒子的微观运动和粒子的空间结构有关。应牢牢记住热力学能是状态参数。在简单可压缩系中，不涉及化学反应、核反应和电磁场作用，可认为工质的热力学能仅包括分子的内动能和内位能。

5、分子的内动能与工质的温度有关，温度越高，分子的内动能越大；分子的内位能与工质的比容有关，比容越大，分子的内位能越小。理想气体远离液态点，分子间距（比容）较大，分子的内位能忽略不计，其热力学能仅包括分子的内动能，因此，理想气体的热力学能是温度的单值函数。（2）外部储存能外部储存能是系统整体相对于外界参考坐标系的宏观能量，包括系统整体作宏观运动时的宏观动能和相对于外界参考基准点的重力位能。（3）系统的总储存能（简称总能）系统的总储存能为热力学能、宏观动能和重力位能的总和。3、转移能功量和热量功量和热量是系统与外界交换的能量，其大小与系统的状态无关，而是与传递能量时所经历的具体过程有关。所以功量和热

6、量不是状态参数，而是与过程特征有关的过程量，称为转移能或迁移能。4、闭口系能量方程热力学第一定律应用于（静止的）闭口系时的能量关系式即为闭口系能量方程。其表达式有以下几种形式，它们的使用条件不同：（1） 或 （适用条件：任意工质、任意过程）（2） 或 （适用条件：任意工质、可逆过程）（3） 或 （适用条件：理想气体、可逆过程）5、稳流系能量方程热力学第一定律应用于稳流系时的能量关系式即为稳流系能量方程。其表达式也有以下几种形式，它们的使用条件也不同：（1） 或 （适用条件：任意工质、任意过程）（2） 或 （适用条件：任意工质、可逆过程）（3） 或 （适用条件：理想气体、可逆过程）6、稳定流动过

7、程中几种功量的关系在稳流系中，隐含的膨胀功等于流动功和技术功之和，即其中，技术功为出口与进口处的动能差、位能差和轴功之和，即7、焓的定义及其物理意义焓是在研究流动能量方程时，为工程应用方便而引出的一个状态参数。由于在流动过程中，工质必定携带的能量除热力学能U外，还有推动功（推进功）pV，所以为工程应用方便起见，把二者组合为焓H，所以说焓是流动工质携带的基本能量，或者说是流动工质所携带的总能量中与热力状态有关的那部分能量。焓的定义式为 或 焓作为一个宏观存在的状态参数，在开口系和闭口系中都存在，但在分析开口系时的作用更大。在分析闭口系统时，通常使用热力学能参数，只是在分析闭口系的定压过程时，焓可

8、以表示闭口系在定压过程中与外界交换的热量，此时焓具有特殊作用。不必太深究焓的物理意义，只要能熟练掌握焓的计算即可。关于焓的计算将在第三章学习。焓的物理意义可简单总结如下：（1）对非流动工质，焓仅是状态参数。（2）对流动工质，焓既是状态参数，也是工质流动时携带的取决于热力状态的那部分能量（或基本能量）。理想气体的焓和热力学能一样，也仅是温度的单值函数。第三章小结重点再现1、理想气体的热力性质（1）理想气体的状态方程状态方程不是难点，但却是本章的重点。应用理想气体状态方程时，应注意以下几点：l 状态方程（3.1）反映的是同一平衡状态下基本状态参数之间的关系，只能用于同一平衡状态，不能用于过程计算。

9、注意不要把状态方程和过程方程混淆。l 公式中的压力为绝对压力，温度为绝对温度l 状态方程（3.1a）（3.1d）是针对不同物量单位的表达形式，使用时注意各物理量的单位与气体常数Rg或通用气体常数R协调一致。（2）比热容学习比热容时应注意以下几点：l 容积比热容c¢的单位为：J/(Nm3·K)，其物量单位必须是标准立方米（Nm3），即气体在标准状态时的体（容）积，这是因为气体在不同状态时的体积不同，1kmol理想气体也只是在标准状态时才具有22.4 m3的容积。计算时必须注意非标准状态时的容积与标准状态下容积的换算，如例3.1。l 在查取平均比热容表时，首先应注意是哪种比热容

10、，如教材附表2是平均定压质量比热容，其他比热容可利用它们之间的换算公式计算，如例3.2。l 平均比热容表的自变量是摄氏温标，千万不要将t化为T。如果所查取的温度值没有列出，如要查150 °C 时的平均定压质量比热容，可在附表2中利用100 °C和200 °C的比热容用线性内插法求得。（3）理想气体热力学能、焓和熵的计算首先要牢记理想气体的热力学能和焓仅是温度的函数，而熵则与2个独立的基本状态参数有关。利用定值比热容计算理想气体的热力学能、焓和熵是本章的重点之一，需熟练掌握。应当注意：尽管计算公式是利用可逆过程的公式推导得到，但由于热力学能、焓和熵都是状态参数，其计

11、算公式适用于理想气体的任意过程。2、理想气体的热力过程在本章的学习中，同学们很容易产生公式太多，难以记忆的感觉，为了便于公式的查取，各种过程的计算公式已列于表3.2。但是，如何记忆和运用这些公式仍是一个难点，为此进行以下分析，以帮助大家理解性地记忆和灵活运用这些公式。（1）4种基本热力过程及多变过程的特点和过程方程首先要理解过程方程描述的是过程的特点，即整个过程遵循相应的过程方程的规律变化。4种基本热力过程的特点是定容、定压、定温和定熵，也就是说这4种过程中总有一个状态参数保持不变；对于多变过程，则过程中所有的状态参数都在变。关于过程方程，应记住基本方程，可认为理想气体在可逆过程中都遵循该关系

12、式。多变指数n的取值范围为从之间的任一实数，所以该过程方程适用于所有的可逆过程。而4种基本热力过程则是所有可逆多变过程中的几个特例，根据过程特点分别为定容过程：n=±，定压过程：n=0，定温过程：n=1，定熵过程：n=k，所以4种基本热力过程的过程方程不需要死记硬背就可以推出。（2）过程中任意两状态间p、v、T参数之间的关系由克拉贝龙方程可以很容易地推得定容、定压和定温过程中任意两状态间p、v、T参数之间的关系式。而对于多变过程和定熵过程，可以利用其状态方程和过程方程联立求出，也无需死记硬背。而且多变过程与定熵过程状态参数之间的关系式结构相同，只是多变指数不同，所以推出一个就可得出另

13、一个。（3）过程中系统与外界交换的功量和热量 功量l 对于定容和定压过程，选用以下可逆过程的基本积分式计算功量很方便，即容积功：技术功：显然，定容过程：， 定压过程：， 定容过程容积功为零，定压过程技术功为零，可作为一种概念牢记，根本不必计算。l 对于定温过程，仍可以用可逆过程的基本积分式计算功量，只需利用理想气体状态方程将p化为v的函数形式计算w，或将v化为p的函数形式计算wt。如下所示：比较以上两式，有wwt，即定温过程的容积功等于技术功。定温过程计算功量的另一种方法是利用能量方程式，结合闭口系和稳流系的能量方程式，可进一步得出wwtq。因此，对可逆等温过程，利用下式计算功量更方便。wwt

14、定温过程的容积功、技术功、以及换热量均相等，只需求出一个即可。l 对于绝热过程，利用能量方程式计算功量较方便，即。注意：以上两式对可逆绝热（定熵）和不可逆绝热过程都适用，这是由于在q=0的条件下，容积功等于状态参数热力学能的变化量，技术功等于状态参数焓的变化量，而状态参数与过程是否可逆无关。当然，如果可逆绝热和不可逆绝热过程的初始状态相同，那么它们的终了状态一定不同，实际计算出的w和wt也不同。所以只是w和wt的计算表达式相同。l 对于多变过程，其功量计算公式同定熵过程结构相同，只需将公式中的k换成n即可，即与公式（3.51）和（3.52）相同，因此，利用绝热过程求出功量计算公式后再用n代替k

15、的方法得到多变过程功量计算公式，是一种捷径。具体公式在此不再列出。l 除定容过程外，各种过程的技术功都是容积功的n倍，即wtnw，因此，只要计算出其中一个，另一个也就很容易得到。 热量l 对于定容和定压过程，选用以下公式计算热量很方便，即定容过程： 定压过程： l 对于定温过程，则选用以下公式计算热量很方便，即l 对于绝热过程，直接有：q0l 对于多变过程，可利用能量方程计算热量，即 利用迈耶公式及，可得以上分别针对各种不同过程，给出了计算功量和热量的简便方式及其相应的公式，并对各公式的来历和推导过程进行了分析，说明表3.2中的许多公式无需死记硬背，而只需记住重要的基本概念和几个重要的基本公式

16、即可。（4）4种基本热力过程及多变过程在p-v图、T-s图上的表示及特点过程线在p-v图和T-s图上的分布规律：1）基本过程线是区域的分界线；2）以定容线为界分为2个区域，n沿顺时针方向从0。此部分内容对分析过程非常重要，需要较好地掌握。建议详细阅读教材相关章节，具体内容在此不再重复。第四章小结重点再现1、热力学第二定律的实质热力过程只能朝着能量品质不变（可逆过程）或能量品质降低的方向进行。一切自发过程的能量品质总是降低的，因此可以自发进行，而自发过程的逆过程是能量品质升高的过程，不能自发进行，必须有一个能量品质降低的过程作为补偿条件才能进行，总效果是能量品质不变或降低。热力学第二定律的数学表

17、达式可归纳为以下几种：（1）卡诺定理 ttc , c , c（2）克劳修斯积分不等式 0 （3）由克劳修斯积分不等式推出 dS= dSf （4）熵方程 （5）孤立系熵增原理 上述5式是等效的，只是表达形式不同，因此适用的对象也不同。（1）、（2）式适用于任何循环；（3）、（4）式适用于任何过程；（5）式适用于孤立系或闭口绝热系和稳流绝热系的任何循环和过程。2、热力学第二定律的应用（1）判断过程或循环能否进行，如能进行，是否可逆因为过程或循环必须同时满足热力学第一、二定律才能进行，所以通常在给定条件下，先判断是否满足热力学第二定律，然后再利用热力学第一定律（能量方程）进行计算。判断循环有三种方法

18、，详见例4.5。判断过程可用上述（2）、（4）式。孤立系熵增原理既可用于循环，也可用于过程，可重点掌握。对于非孤立系过程方向性的判断，可将存在相互作用关系的物体一起构成孤立系，然后再利用孤立系熵增原理。如例4.4、4.5。对稳流绝热系，也可用如例4.6的方法计算出口相对于进口的熵增，从而判断过程能否进行及是否可逆。（2）证明某过程不可逆证明某过程不可逆的本质与应用（1）相同，只是提出问题的角度不同。由熵方程可知，只要能证明某过程的熵产大于零，即可证明该过程不可逆。3、不同循环的经济性指标经济性指标是反映能量有效利用程度的一个指标，不同的循环，目的不同，所以经济性指标的计算方式也不同。但其定义式

19、可统一表示为经济性指标=获得的好处/付出的代价理解了上述经济性指标的定义，便可很容易地记忆不同循环的经济性指标并进行计算。4、卡诺循环、卡诺定理及其意义卡诺循环是为方便热力循环分析而提出的一种循环，实际上无法实现，但是利用卡诺循环分析得到的提高循环经济性的方法却具有普遍实用意义。卡诺定理提供了两个热源间循环经济性的最高界限，给一切循环确定了一个判断其热、功转换完善程度的基础，因而具有普遍的指导意义。而且利用卡诺定理可判断循环是否可以进行以及是否可逆。5、熵流、熵产和熵方程学习熵流、熵产的定义和熵方程，有助于更深刻地理解熵的概念，进一步说明了为什么总强调只有可逆绝热过程才是定熵过程，而不可逆绝热

20、过程熵必增加的道理。特别要注意的是：尽管可逆过程的熵变等于熵流，但熵流不是状态参数，只有熵才是状态参数。当然，熵产也不是状态参数。6、熵变计算公式的分析和应用熵是非常重要的状态参数，由可逆过程熵的定义式，得可逆过程熵变的基本计算公式为上式可用于任意物质熵变的计算。但针对不同的工质，在结合该种工质热力性质的条件下，所推出的熵变计算公式不同，为便于大家掌握和灵活应用熵变的计算方法，现将几种常见情况的熵变计算公式总结如下： （1）理想气体熵变的计算理想气体熵变的计算可利用第三章第三节推出的（3.21）、（3.22）和（3.23）式（即表3.2中熵变的计算公式）进行计算，这些公式都是利用上面熵变的基本

21、计算公式、热力学第一定律和理想气体的热力性质推出的，此处不再赘述。（2）固体或液体熵变的计算对固体或液体，一般情况下，cpcVc，则其可逆过程熵变的计算公式同样由上述基本计算公式推出为（3.24）式（见第三章第三节），即如果是等温过程，T为常数，不能再用上式计算，其熵变为（3）热源的熵变计算热源是给工质提供热量，或接受工质排出热量的物体，越过其边界的所有能量都是热量。通常在对循环进行分析计算时，将高温热源、低温热源及工质一起选作孤立系，因此需对孤立系中各子系统进行熵变计算。如果是变温热源，即热源在吸热或放热时，温度随之变化，热源熵变的计算公式为式中Tr为热源温度，实际计算时根据具体热源的情况积

22、分。如果是恒温热源，Tr=常数，热源的熵变为注意：上述熵变的计算公式都是利用可逆过程推出的，但由于熵是状态参数，所以同样可用于任意过程熵变的计算。（4）实际气体（蒸气）熵变的计算实际气体熵变的计算不能用理想气体熵变的计算公式，工程上通常是利用其已知状态参数，查相应工质的热力性质图表得到初、终状态的熵（实际气体热力学能和焓的求取方法同熵），从而得到熵的变化值。具体方法将在第五章讲述。7、做功能力（）和做功能力损失（损失）的概念及其计算（1）做功能力（）的概念及其计算热力学第二定律说明能量不仅有数量的多少，还有品质的高低。做功能力（）正是一个可单独评价能量品质的物理量。不同形式能量的做功能力（）计

23、算不同，本教材重点介绍了与热功转换密切相关的热力学能 、热量和焓。 热力学能热力学能是闭口系工质的做功能力，其定义为：闭口系从任一给定状态1以可逆方式变化到环境状态，并且只与环境交换热量时，所能做出的最大有用功。热力学能的计算式为相应的 是指该能量中不能转变为有用功的那部分能量，的计算式为 在一定的环境条件下，热力学能和只与系统的初态有关，因此，热力学能 和也可作为状态参数。由以上两式，可推得 或 所以，热力学能 也可看做是系统给定状态的热力学能减去，即闭口系工质只与环境交换热量时，所含有的能量就是热力学能，热力学能中可以转换为最大有用功的限度就是热力学能。如果闭口系从状态1变化到状态2（不是

24、环境状态），系统所能做出的最大有用功等于这两个状态的热力学能差，其大小只与1、2状态有关，该最大有用功的计算式为 热量系统所传递的热量在给定环境条件下，以可逆方式所能做出的最大有用功称为该热量的。热量的计算式为该热量中不能转变为有用功的部分称为热量的，热量的计算式为相同数量的热量，在不同温度下，具有不同的热量。热量的温度越高，热量的品质越高，其热量越大。注意热量与热量一样是过程量，不是状态量。 焓焓是稳流系工质的做功能力，其定义为：在忽略稳流系工质宏观动、位能差的条件下，稳定流动工质从任一给定状态1（进口状态）以可逆方式变化到环境状态，并且只与环境交换热量时，所能做出的最大有用功（技术功）。稳

25、流系焓的计算式为 同样，焓 又可理解为是系统初态与环境状态的焓差减去放给环境的热量。相应的为 稳流系统的做功能力（即焓）和也是状态参数。同样，对稳流系统工质可推得说明稳流系统工质在进口处所具有的能量就是焓H1，H1中可以转换为最大有用功的限度就是焓。两个状态之间的最大有用功（焓 差）只取决于初、终态，与路径和方法无关，即（2）做功能力损失（损失）的概念及其计算由于过程不可逆使工质本来具有的做功能力减少的部分称为做功能力损失。无论是开口系还是闭口系，无论是何种不可逆因素，无论是何种工质、何种状态，其做功能力损失都可用下式计算。即所以，上式可用于任意系统、任意工质、任意过程、任意初、终态间做功能力

26、损失的计算。第五章小结重点再现1、水蒸气的p-v图和T-s图熟悉水蒸气的p-v图和T-s图上所谓的“一点、两线、三区、五态”，能根据工质在图上的位置确定其状态，以及不同压力下水蒸气定压发生过程的特点及变化规律（见本章第一节）。2、确定蒸气状态参数的独立变量（1）未饱和液体和过热蒸气由于未饱和液体和过热蒸气分别处于单相区，所以状态参数p、t、v、s、h中，只要任意给定两个独立参数，其他参数就确定了。通常独立变量取p和t。（2）饱和液体和干饱和蒸气饱和液体和干饱和蒸气同样为单相物质，而且处于饱和状态，其压力和温度不再是独立变量，而是一一对应的一对参数。只要知道其中一个，另一个就唯一确定，而且其他状

27、态参数v、s、h也唯一确定，因此，饱和液体和干饱和蒸气只有一个独立的状态参数，通常独立变量取p或t。（3）湿（饱和）蒸气湿（饱和）蒸气处于两相区，其压力和温度为饱和压力和饱和温度，二者一一对应，只有一个为独立状态参数，但其他状态参数v、s、h与湿蒸气的干度x（或湿度，多用干度）有关，所以，湿蒸气的独立状态参数也是两个，即压力和干度（或温度和干度）。3、水蒸气热力性质图表的应用（1）确定蒸气的状态参数如果工质的状态是未知的，在确定蒸气的状态参数之前，首先应先查饱和水和干饱和蒸气表（附表4或附表5）确定其所处的状态，然后再根据所处状态查相应的表确定蒸气的状态参数。（2）蒸气热力过程的分析计算蒸气热

28、力过程分析计算的一般步骤：首先在h-s图上根据已知参数找出初态点1，并利用图表确定该状态的所有其他状态参数；然后过1点沿过程特征（等参数线）找到与已知终态参数线的交点，该交点即为终态点2，确定终态所有的状态参数之后，便可利用能量方程进行过程功量与热量的计算。第六章小结重点再现1、湿空气的概念及其状态参数(1) 湿空气的概念及其独立状态参数的个数湿空气是由干空气和水蒸气组成的理想气体混合物。湿空气可分为饱和（湿）空气和未饱和（湿）空气。饱和（湿）空气中水蒸气的含量为t对应的最大饱和量，只需要2个独立的状态参数就可确定其状态。由于湿空气的压力p和温度t可直接测得，故常用p和t作为状态参数。未饱和（

29、湿）空气中水蒸气的含量是变化的。所以除p和t外，还需pv、tD、rv、j、tw以及h中的任意一个参数确定湿空气中水蒸气含量的多少，即需要3个独立的状态参数。除p、t外，tD和tw可直接测量，其余为不可测参数，只能间接获得。（2）湿空气状态参数的定义及计算l 理解p、t、ps、pv、tD、rv、j、tw、h等各参数的定义及相互之间的关系；会利用水蒸气图表和湿空气的湿度图（-t图）查取或利用公式计算各参数。第七章小结一、重点再现学习本章的最终目的是能根据具体情况正确进行喷管的设计和校核计算，重点内容包括：喷管选型；出口流速、流量的计算。二、难点突破1、渐缩喷管的出口压力p2(1) 如果是按照喷管选

30、型原则（最节能原则）确定的渐缩喷管，该渐缩喷管就在设计工况下工作，若pb / p0，其出口压力p2pb；若pb / p0=，其出口压力p2pb=；(2) 如果渐缩喷管不满足选型原则，即使用不恰当，或者说在应该选用缩放喷管的情况下（pb / p1<）使用渐缩喷管，由于渐缩喷管最多只能膨胀到临界状态，所以出口压力p2pcrpb。这种情况下大于背压pb的那部分压力降因未能得到利用就损失掉了。总结：渐缩喷管的出口压力总是等于pb和pcr中的较大者，即 p2= pb，pcr max。或者说出口压力不可能降到临界压力以下，即 p2pcr。2、渐缩喷管的出口流速c2渐缩喷管最多只能膨胀到临界状态，此时

31、p2pcr，c2=ccr；否则，p2pcr，c2<ccr。所以渐缩喷管的出口流速c2ccr。3、渐缩喷管的流量qm渐缩喷管的流量qm随pb / p0的降低而增大，在进口状态一定的条件下，qm随pb 的降低而增大，当pb= pcr时，qm=qm,max。所以渐缩喷管的流量qmqm,max。4、缩放喷管缩放喷管可以将气流从亚音速一直加速到超音速，p2pb< pcr；c2ccr；qmqm,max。第八章小结一、重点再现1、活塞式压气机（1） 活塞式压气机的工作原理；3种不同压缩过程的特点及耗功量计算，压气机省功的方法。（2）余隙容积和增压比对活塞式压气机容积效率的影响，采用多级压缩、级间

32、冷却时确定最佳压力比的原则及最佳压力比的计算。（3）对多级压缩、级间冷却压气机进行计算时，总是以总耗功最小为原则，选择最佳中间压力，且认为级间冷却可以将气体冷却至初温，因此，各级增压比相等，各级气体的温升相等，各级压缩过程的放热量相等、各级间冷却器的散热量相等，各级压气机的耗功量相等。由此给计算带来很多方便，如：单级压缩气体的出口温度等于最终压缩气体的出口温度；总耗功等于单级耗功乘以级数等。2、活塞式内燃机（1）活塞式内燃机的工作原理，定容加热、定压加热、混合加热理想循环的p-v图和T-s图，循环的吸热量、放热量、循环功、热效率计算。（2）循环特性参数及其对热效率的影响。3、蒸气压缩制冷循环(

33、1) 蒸气压缩制冷循环的工作原理，蒸气压缩制冷理论循环的T-s图和lg p-h图，理论循环制冷量q2、放热量q1、耗功量w0、制冷系数的计算，提高制冷系数的方法。本章重点是要掌握各种热力循环的工作原理，会画各种理论循环图（p-v图、T-s图及制冷循环的lg p-h图），并能对循环进行正确的能量分析和计算，而且会分析影响循环经济性的因素，从而掌握提高循环经济性的方法和途径。二、难点突破1、活塞式压气机注意区分压缩过程耗功与压气机耗功的概念。压缩过程耗功是闭口系的容积功w，而压气机耗功是稳流系的技术功wt，计算时应选用不同的公式。2、活塞式内燃机（1）将定容加热循环（otto循环）和定压加热循环(

34、diesel循环)看作是混合加热循环的2个特例，3种循环只是吸热过程不同，而其余过程都相同。（2）循环功的计算不要计算每一个过程的功量，这样太繁琐，最好直接利用公式（3）由于吸热量、放热量、循环功的计算是动力循环的基本计算，所以用基本公式计算热效率很方便，因此一般不用式（8.11）（8.13）计算（除非如例8.4特别方便），仅用它们分析影响热效率的因素。3、蒸气压缩制冷循环在蒸气压缩制冷理论循环的计算中，通常已知蒸发温度T1和冷凝温度T3(或初压p1和终压p2)，由于进入压气机之前，制冷剂工质为干饱和蒸气，可根据T1(或p1)确定该点的焓h1和熵s1；h2可根据p2和s1 (s1= s2)来确

35、定；h3为p2对应的饱和液体焓；绝热节流h3= h4。然后就可很容易地进行理论循环制冷量q2、放热量q1、耗功量w0、制冷系数的计算。第九章小结一、重点再现1、傅里叶定律傅里叶定律是导热的基本定律：在数值上，各向同性均质的导热物体中，通过某导热面的热流密度正比于该导热面上的温度梯度，即式中“-”号表示热流方向与温度梯度的方向相反。2、导热微分方程及定解条件概念导热微分方程是基于能量守恒定律和导热基本定律得出的。直角坐标系下，各向同性的连续均匀介质且物性参数为已知常数时，三维、有内热源、非稳态导热微分方程的一般表达式为具体情况可在上式基础上简化，如稳态导热，；无内热源，；最简单的导热微分方程是无

36、内热源的一维稳态导热微分方程，即。导热微分方程仅是对导热物体内部温度场分布规律的描述，在求解具体问题时，还必须结合反映实际导热情况特点的单值性条件，这些单值性条件即称为定解条件。定解条件包括时间条件（常用初始条件）和空间条件（边界条件），因几何条件和物理条件已在微分方程中体现。边界条件根据给定参数的不同，又可分为第I、第II和第III类边界条件。由导热微分方程及相应的定解条件，即构成了导热问题完整的数学描述，即数学模型。3、一维稳态导热、热阻通过无限大平壁、无限长圆筒壁（无内热源、第一类边界条件）的一维稳态导热计算是本章的重点之一，可以利用微分方程和边界条件求解，也可以由傅立叶定律式直接积分求

37、解。前一种方法是求解导热问题的一般方法，可用于任意导热问题的求解；而后一种方法只能求解无内热源、第一类边界条件的一维稳态导热。热阻，是根据热量传递规律与电学中欧姆定律的类比得出的，“热流相当于电流，温差相当于电位差，热阻相当于电阻。根据电阻串、并联的原理，应用热阻网络图能够使计算多层物体及复合体的导热问题变得简单。但需要特别注意的是: 热阻网络分析只适用于无内热源、定壁温的一维稳态导热问题，对于其他一维稳态导热、非稳态导热及多维导热问题均不适用。4、非稳态导热、集总参数法在非稳态导热问题中，物体内的温度场不仅随空间变化，而且还是时间的函数，求解方法有集总参数法、数值解法、分析解法或诺谟图法等。

38、集总参数法是本章非稳态导热问题的重点，使用时应注意以下几点：（1） 只有满足Bi0.1或BiV0.1M条件的非稳态导热问题，才可以用集总参数法求解；（2）一般情况下，BiBiV（只有无限大平壁相等）；（3）如果用Bi作为判别条件，定型尺寸L为从绝热面到对流换热表面的垂直距离（两面换热的无限大平壁：壁厚的一半；单面换热的无限大平壁：整个壁厚；无限长圆柱体和球：半径）；（4）如果用BiV作为判别条件，定型尺寸L=V/A；（5）如果用式计算温度场，注意BiV和FoV中L=V/A 。计算从到时刻通过物体传热表面传递的总热量Q 用以下公式第十章小结一、重点再现1、对流换热的基本概念、边界层对流换热是流动

39、的流体与固体壁面间进行热交换的方式。由于边界层的存在，使得边界层的形成和发展过程对对流换热的影响很大：在层流边界层内，热流传递只能依靠导热；在过渡流及紊流边界层内，由于有层流底层存在，在层流底层也同样需要依靠导热传递热量，而在其他区域，热量传递主要通过热对流。由于对流换热过程中导热和对流共同起作用，因此，对流换热不是基本的传热方式，而属于复合换热。对流换热的计算公式为牛顿冷却公式式中， A为对流换热面积，为对流换热温差，h为对流换热系数。由于对流换热面积及对流换热温差都比较容易确定，因此，研究对流换热主要是研究对流换热系数。因此，本章的研究重点集中在如何求h上。要求了解速度边界层和热边界层的形

40、成发展过程及其特点。2、相似理论相似理论是用来指导模型实验，并将模型实验结果推广应用于相似现象的基本理论。相似理论共包括三个定理：（1）相似性质：两个相似的现象，它们的同名相似准则数必定相等（2）相似准则间的关系：（3）判别相似的条件：凡同类现象，单值性条件相似，同名的已定准则数相等，现象必定相似。根据上述相似定理，可以指导实际的模型实验，即（1）实验时，测量各相似准则中包含的全部物理量（2）将实验结果整理成准则关联式（3）将实验结果推广应用到相似的现象：在保证模型与原型现象的单值性条件相似，而且同名的已定准则相等时，就保证了模型实验与实际实验的相似性，这样在模型实验得到的准则数就可应用于实际

41、。3、单相流体强迫对流换热由于对流换热的复杂性，很难理论求解，因此实验方法是研究对流换热的主要方法。通过相似理论指导下的模型实验，可以得到各种对流换热情况下的准则方程，根据准则方程式，即可求得对流换热系数。单相流体对流换热应根据流动状态选择相应的准则实验关联式，并注意使用条件以及定性温度、定型尺寸、特征速度等的规定，因为同一现象对流换热的准则方程不是唯一的。教材例10.1就是采用了另外的管内强迫对流换热公式，以下是采用教材公式（10.17a）的计算过程，注意有些查表得到的参数不完全相同。例题1 某换热器中，冷却水以2 m/s的平均速度流经内径为20 mm的长管道，其进出口温度分别为20

42、76;C和60 °C。设铜管内壁的平均温度为90 °C。试计算冷却水侧的对流换热系数h。解 首先计算Ref，根据Ref值判断管内流态定性温度：°C，特征速度：um=2 m/s，定型尺寸：L=0.02m查附表10得：，管内水流的雷诺数为计算知管内为紊流，应选用公式（10.20），由附表10查得其他物性参数如下： 由题意知：本题属于加热液体，°C，又因为管道为长直管，故cl=1，cR=1，将上述所有参数代入式（10.20）第十一章小结一、重点再现1、热辐射的基本概念（1）热辐射的本质和特点本质：热辐射是辐射的一部分. 是由于物体自身温度或热运动的原因而激发产

43、生的电磁波，具有显著的热效应。特点（与导热和对流相比的不同）：l 不依靠物质的接触（无论有无介质、相隔多远）;l 从发射表面到接收表面辐射传热伴随着能量形式的两次转化；l 只要物体的温度T0 K，就能不断向外辐射热量。因此低温物体也能向高温物体辐射热量。（2）吸收比（率）、反射比（率）和透射比（率）物体对外界辐射来的热量具有吸收、反射和透射的能力。分别用吸收比、反射比和透射比反映物体相应能力的大小。黑体（=1）、白体（=1）和透明体（=1）都是假想的理想物体。（3）辐射力和有效辐射辐射力E 单位时间内、单位辐射面积向其上半球空间所发射的全波长的辐射能总量(能流密度)有效辐射J单位时间离开单位表

44、面的总辐射能。包括自身辐射的能量和反射辐射能量。2、热辐射的基本定律热辐射的基本定律：斯蒂芬-波尔兹曼定律、普朗克定律、维恩位移定律和基尔霍夫定律。其中，斯蒂芬-波尔兹曼定律又称四次方定律，它给出了黑体辐射力Eb与温度的关系；普朗克定律则揭示了黑体的单色辐射力与波长和温度的关系，它反映了热辐射的光谱特性；维恩位移定律则是从普朗克定律导出的，它给出了光谱辐射力达到最大时波长与绝对温度的关系；基尔霍夫定律则揭示了实际物体（工程温度以下的漫灰表面）发射率（黑度）与吸收率相等的关系。特别注意基尔霍夫定律的适用条件是工程温度以下的漫灰表面，如对于太阳辐射，实际物体的黑度和吸收率不相等。3、角系数（1）定

45、义表面1发出的辐射能中落到表面2上的能量与表面1发出的总辐射能的比值称为表面1对表面2的角系数，记为X1, 2。同理也可定义表面2对表面1的角系数X2, 1。在两个漫灰表面温度均匀、发射率均匀、反射率均匀、投射辐射也均匀的条件下，角系数为一个纯几何参数，它仅与物体的形状、大小、距离和位置有关。（2）特性相对性（又称互换性）；完整性和分解性。（3）确定方法：角系数可利用角系数定义直接判断，也可用积分法、查曲线图、或代数法（利用角系数特性和已知角系数求解）等方式获得，要求重点掌握利用角系数定义直接判断、查曲线图和代数法。4、黑体和灰体间的辐射换热（1）热阻网络图画辐射换热热阻网络图（热路图）的原则

46、：对于黑体，表面热阻为0，对于灰体，表面热阻0；任意两表面间辐射换热都有空间热阻。所以两黑体辐射换热热阻网络图只有一个空间热阻；两灰体辐射换热热阻网络图各有一个表面热阻，还有一个空间热阻（如图11.16）；一个黑体和一个灰体辐射换热热阻网络图有一个空间热阻，另在灰体表面还有一个表面热阻。(2) 辐射换热计算重点掌握式（11.21），该式适用于任意两表面间的辐射换热计算，当两辐射表面均为黑体时，式（11.21）变为式（11.18）；对于不同的辐射换热情况，可对式（11.21）进行相应的简化。5、遮热板在两辐射表面之间放置黑度很小的薄板来遮挡辐射热，称为遮热板。未加遮热板时，两个物体间的辐射热阻为

47、两个表面辐射热阻和一个空间辐射热阻。加了遮热板后，在不考虑遮热板导热热阻的情况下，将增加两个表面辐射热阻和一个空间辐射热阻（遮热板本身的导热热阻忽略不计）。因此总的辐射热阻增加，物体间的辐射传热量减少。这就是遮热板的工作原理。如果遮热板表面的性质与原辐射物体表面的性质相同，则在两块大平行平板间插入n块发射率相同的遮热板（薄金属板）时的辐射传热热流量为无遮热板时辐射传热热流量的。遮热板黑度越小，表面热阻越大，遮热效果越好。第十二章小结一、重点再现1、复合传热与传热过程两种或两种以上基本传热方式同时存在的传热过程称为复合传热过程。对流换热、辐射换热课件中例题涉及的换热现象、以及传热过程等都是复合传

48、热。工程上认为各种换热方式互不干扰，分别计算后再合成。复合传热只要求掌握概念。冷、热流体通过固体壁面传递热量的过程称为传热过程。传热过程的传热系数是单位面积传热热阻的倒数，它包括表面对流换热和导热，是一个综合传热系数。传热系数是表征传热能力大小的参数，k越大，表示该传热系统的传热能力越强。重点要求掌握大平壁的传热过程计算。2、传热的增强和削弱根据传热过程的计算式，当流体温差一定的情况下，增加传热系数（即减小传热热阻）和增大传热面积均可以起到增强传热的目的。反之，减小传热系数和减小传热面积均能够起到削弱传热的目的。在实际工程应用中，通常采用在h较小的一侧增加肋片的方式来增大传热面积，减小传热热阻

49、，进而起到增强传热的目的。而对于削弱传热，通常采用增加保温层的方式来增加传热热阻，减小热传递。但在给直径较小的管道包裹保温层时，需注意保温层的外径应大于临界热绝缘直径，否则增加保温层非但不能够削弱传热，反而会增强传热。3、平均温差冷热流体在换热器中进行热交换时，冷热流体的温差沿程发生变化，根据热平衡原理，可以推导出冷热流体的平均温差为对数平均温差，按下式计算上式对顺流和逆流都适用，是换热器进、出口温差中较大者，而是换热器进、出口温差中较小者。但要注意，顺流和逆流时换热器进、出口温差的具体含义不同。其他复杂流的对数平均温差是先根据冷热流体的进、出口温度按逆流计算对数平均温差，然后再与查图得到的温

50、差修正系数相乘。在相同的条件下逆流比顺流具有更大的换热能力，复杂流介于顺流和逆流之间。所以，温差修正系数1。4、平均温差法的换热器热计算换热器的热计算包括设计计算和校核计算两类。无论哪种计算，都是基于换热器的三个热交换过程：（1）热流体放出的热量：（2）冷流体吸收的热量：（3）通过换热器交换的热量，即传热方程：而三个过程交换的热量相等，即热平衡方程：。传热方程和热平衡方程是换热器热计算中的基本公式。校核计算需要试算，不要求。课程名称 热工基础 判断下列说法是否正确（每题1分，共10分）：1、工质吸热时一定膨胀。 （ ）2、系统经历一个可逆定温过程，由于温度没有变化，故没有与外界交换热量。（ ）

51、3、使系统熵增大的过程必为不可逆过程。 （ ） 4、因为熵是状态参数，所以熵流和熵产也都是状态参数。 （ ）5、水蒸气在气化过程中温度不变，因此满足q = w 的关系。 （ ）6、若湿空气的含湿量不变，当温度降低时，其吸湿能力增强。 （ ）7、气体流经渐缩喷管，其出口截面的压力不一定等于背压。 （ ）8、 压气机的余隙容积越大，产气量越少，但单位工质的理论耗功量不变。 （ ）9、雷诺数表示流体的惯性力和浮升力的比值。 （ ）10、遮热板的表面黑度越小，削弱辐射换热的效果越好。 （ ）一、 填空（每题3分，共21分）： 1、1kg空气绝热节流，由状态p1=0.6MPa、t1=127变化为状态p2

52、=0.1MPa。该过程的熵产为 kJ/(kg·K)，熵流为 kJ/(kg·K)，总熵变为 kJ/(kg·K)，设大气环境温度T0=300K，其作功能力损失为 。（取空气的cp=1.004 kJ/(kg·K)，Rg=0.287kJ/(kg·K）。2、喷管入口处空气压力p1=1.5 bar，出口背压pb=1 bar，应选用 型喷管，其出口流速c2 ccr，出口压力p2 = 。3、压气机的压力比越大，容积效率 ，此时可采用多级压缩。若采用多级压缩，其最佳压力比是按照 原则确定的，最佳压力比 = 。4、集总参数法的使用条件是毕渥准则Bi ，或BiV ，毕渥准则的物理意义为 。5、速度边界层是由于 在近壁面区形成的具有很大速度梯度的薄层。在紧贴壁面处，流体流速 ，并规定达到主流速度uf 处的距离为边界层的厚度。6、对流换热计算中定性温度的选取通常有 种，分别为tf 、 ，其中tf = 。7、单层圆筒壁传热过程的传热系数k = 。二、 选择题（每题2分，共20分。请将你的选择填入下方的表中，其它位置处不