沈阳工程学院

科目代码：811

科目名称：热工基础

适用专业：能源动力(动力工程)

考试时间：3小时

考试方式：笔试

总　　分：150分

考试范围：

一、工程热力学(75分)

1、基本概念及定义

热能和机械能相互转换装置的类型及其特点;热力系统的定义、分类及边界特点;热力学状态参数的定义、分类及其共同特征;基本状态参数;平衡状态及热力平衡状态的条件，平衡与稳定、平衡与均匀的关系;状态公理及其应用;常用参数坐标图及其应用;准平衡过程与可逆过程的定义、实现条件及其关系;热力学过程参数,过程参数与状态参数的区别;热力循环的分类、热经济性指标及其表达式。

2、热力学第一定律

热力学第一定律的实质与表述;热力学能的构成及常见函数表示;技术功的定义、表达式及其适用条件;容积功、技术功、推动功及流动功的区别与联系;焓的导出及其物理意义;稳定流动及其应用;热力学第一定律的解析式、适用范围及其应用。

3、气体和蒸汽的性质及基本热力过程

理想气体模型;理想气体状态方程式的型式及其应用;气体常数和摩尔气体常数的关系及其影响因素;比热容的定义、分类及相互关系;迈耶公式及比热容比;理想气体定值比热容的确定;理想气体的热力学能、焓、熵的变化量及其应用;理想气体平均比热容的查表计算;水蒸气的饱和状态和相图;水蒸气的产生过程中相关概念、参数、特点及其坐标图表示;水及水蒸气的热力性质表与焓-熵图的认识及其应用;理想气体可逆多变过程及其与四种典型热力过程，如可逆的定容、定压、定温、绝热过程的关系;四种典型可逆热力过程的过程方程式、过程曲线、状态参数及过程参数的求解;理想气体热力过程的综合分析;水蒸气的基本热力过程。

4、热力学第二定律

热力学第二定律的实质及常见表述;卡诺循环的组成、循环热效率表达式及意义;概括性卡诺循环、逆向卡诺循环、多热源卡诺循环的特点及其应用;卡诺定理的内容及其应用;熵的导出及其物理意义;热力学第二定律的数学表达式及其应用;闭口系与稳定流动开口系的熵方程及其应用;孤立系熵增原理与能量贬值原理;热力学火用的定义、分类，不同类型火用以及熵产、火用损的计算及其应用。

5、实际气体的性质

理想气体的状态方程用于实际气体时的偏差;压缩因子的物理意义及其影响因素;范德瓦尔方程的应用局限及其与理想气体状态方程的比较;实际气体的维里方程及其特点;亥姆霍兹函数和吉布斯函数的定义式及物理意义;吉布斯相律及其应用。

6、气体与蒸汽的流动

稳定流动的基本方程式及其应用;声速的定义、表达式及其影响因素;促使流动改变的力学条件和几何条件;稳定流动过程中热力学参数与流动参数间的关系;气体与蒸汽流动过程中的相关概念，如马赫数、喷管、扩压管、临界压力比、喷管速度系数、喷管能量损失系数、节流转回温度等;喷管的选型、分析及其计算;绝热节流现象及其应用，绝热节流前后工质参数的变化，绝热节流的微分效应和积分效应。

7、压气机的热力过程

单级活塞式压气机的工作原理;单级活塞式压气机典型压缩过程理论耗功及压缩温升的比较;活塞式压气机余隙容积及其影响;与单级压缩相比，采用多级压缩、级间冷却的优缺点;活塞式压气机增压比和容积效率;叶轮式压气机与活塞式压气机的比较。

8、气体动力循环

活塞式内燃机的三种理想循环;压缩比相同、吸热量相同时或循环最高压力和最高温度相同时三种理想循环的热力学比较;燃气轮机装置定压加热理想循环;燃气轮机装置定压加热实际循环热效率、影响因素及提高燃气轮机装置循环热效率的主要措施。

9、蒸汽动力装置循环

利用水蒸气作为工质实现卡诺循环的局限性;蒸汽动力装置循环、参数坐标图及其经济性指标，如循环热效率、热耗率、汽耗率、标准煤耗率的计算;蒸汽参数变化对朗肯循环经济性及安全性的影响;采用再热循环、回热循环及热电联产的主要目的;热电联产循环的类型、经济性指标及其特点。

10、理想气体混合物及湿空气

理想气体混合物的基本概念和基本定律;理想气体混合物的质量分数、摩尔分数、体积分数及其相互关系;理想气体混合物的折合气体常数和折合摩尔质量的确定;理想气体混合物的基本特点;湿空气的相关概念，如饱和湿空气、不饱和湿空气、绝对湿度、相对湿度、含湿量、湿球温度等;露点的确定及其应用;湿空气的焓-湿图及其应用;湿空气的典型热力过程分析及其应用。

二、传热学(75分)

1、绪论

热量传递的三种基本方式及其含义(实质);热流量基本计算式(导热、对流传热、热辐射、传热过程)及其应用;导热或对流传热与热辐射及辐射传热的主要区别;传热过程的含义(实质)及其各环节热量传递方式的分析。

2、稳态导热

稳态、非稳态温度场的表示;傅里叶定律的一般形式、各项意义及其应用;导热系数的主要影响因素;保温材料(GB/T4272-92)及其应用;导热微分方程的一般形式(常物性)、各项意义及其应用;稳态、非稳态导热问题定解条件的主要区别;导热三类边界条件的基本内容;典型一维稳态导热问题(大平壁、长圆筒壁、球壳、等截面直肋)温度场及热流场的求解及其应用;等截面直肋的肋片效率、肋面总效率及肋化系数;套管式温度计的分析计算及减少其测量误差的主要措施(从传热学角度);具有内热源的一维导热问题分析。

3、非稳态导热

非稳态导热问题的主要特点;零维非稳态导热问题的集中参数法;非稳态导热所涉及的相关量，如Bi数、Fo数、导温系数、时间常数及吸热系数;一维非稳态导热模型及其图解法的应用条件;半无限大物体一维非稳态导热模型及其在第一类边界条件下的应用。

4、导热问题的数值解法

导热问题数值求解的基本思想;有限差分法进行导热问题数值求解的基本步骤;热平衡法建立二维稳态导热物体节点(内部、边界)的离散方程;热平衡法建立一维及二维非稳态导物体节点(内部、边界)的离散方程;稳态导热与非稳态导热、显格式差分与隐格式差分在建立离散方程时的主要区别。

5、对流传热的理论基础

对流传热问题的主要分类及影响对流传热的主要因素;对流传热基本微分方程式及其与导热第三类边界条件的区别;理论求解对流传热问题(温度场、表面传热系数及热流场)的基本思路;对流传热过程的实质;热(温度)边界层的含义及其与速度(流动)边界层间的关系;普朗特数Pr的表达式、物理意义及其应用;对流传热比拟理论的基本思想;单相流体纵掠平壁的对流传热的主要关联式及其应用。

6、单相对流传热的实验关联式

物理现象相似理论及其应用;单值性条件;常用准则数，如Nu数、Re数、Gr数及Pr数的表达式、物理意义及其应用，Bi数与Nu数、Re数与Gr数的区别;定性温度、入口效应、弯管效应、当量直径(当量半径);管内流动的单相强制对流传热中，长管与短管、直管与弯管的主要区别;绕流管束的单相强制对流传热中，管束顺排与叉排布置的优缺点;自然对流传热及大空间自然对流传热;混合对流传热的判据及判断依据;单相对流传热问题的实验关联式及其应用。

7、相变对流传热

相变对流传热的基本特点;凝结传热两种基本模式;水平管外凝结与竖直管外凝结的比较及其应用;膜状凝结传热中，凝结液膜的流动状态判据;不凝结气体对膜状凝结传热的主要影响及其处理方式;沸腾传热的不同模式;大容器饱和沸腾过程(含沸腾曲线);沸腾传热恶化现象;DNB点及临界热流密度的工程意义;不凝结气体对大容器沸腾的主要影响;强化膜状凝结传热及沸腾传热的基本原则及其应用。

8、热辐射基本定律和辐射特性

热辐射及辐射传热区别于导热或对流传热的特点;辐射波谱;大多数固体与液体表面、气体空间的热辐射特性;热辐射的特殊体，如黑体、白体(镜体)、灰体、漫射体及漫-灰体;热辐射的基本概念、基本定律及其应用;漫射体辐射力与其定向辐射强度间的关系;影响物体发射率及吸收比的主要因素;实际物体辐射、吸收等特性按光谱(波段)分布时的相关分析与计算。

9、辐射传热的计算

辐射角系数的含义、适用条件及影响因素;辐射角系数的基本性质及其典型计算(代数法);表面有效辐射的含义(实质)及其应用;辐射传热的两类热阻;两个及三个漫-灰表面(含黑体表面、重辐射面)封闭系统辐射传热网络图的绘制与标示;两个及三个漫-灰表面(含黑体表面、重辐射面)封闭系统的辐射传热计算;气体辐射的基本特点;贝尔定律所解决的主要问题;平均射线行程;气体辐射发射率和吸收比的主要影响因素;辐射传热控制的基本措施;遮热板的遮热原理及其应用;减少气体温度测量误差的基本分析与计算。

10、传热过程分析与换热器的热计算

传热过程的含义(实质)与分析;典型壁面(大平壁、圆筒壁、肋壁)传热过程的传热系数表达式及其应用;壁面上加装肋片的目的及基本原则;圆筒壁面外敷设保温层的保温效果分析;临界绝缘直径;换热器的主要类型及其基本换热原理(举例);换热器的对数平均温压、温差修正系数、效能及传热单元数;顺流与逆流间壁式换热器的优缺点及其应用;采用LMTD法对间壁式换热器进行热设计的基本计算;换热器污垢热阻;强化或削弱传热问题的基本原则、主要途径、主要技术及其应用。

[参考书目]

[1] 沈维道，童钧耕 《工程热力学》(第五版) 高等教育出版社

[2] 严家騄，王永青 《工程热力学》(第二版) 高等教育出版社

[3] 杨世铭，陶文铨 《传热学》(第四版) 高等教育出版社