《工程热力学与传热学》复习资料.doc

热工复习资料
绪论
热工学分为两部分：工程热力学和传热学
二者区别：工程热力学主要研究能量（特别是热能）的性质及其与机械梦或其他形式能之间相互转换规律;传热学是研究热量传递规律的学科
第一章复习重点
1．边界(界面)：热力系与外界的分界面 特性：固定、活动、真实、虚构
2．几种热力系统(1)闭口热力系统—与外界无物质交换的热力系统。
(2)开口热力系统—与外界有物质交换的热力系统。
(3)绝热热力系统—与外界无热量交换的热力系统。
(4)孤立热力系统—与外界无任何联系的热力系统。
（5简单可压缩系统—与外界只有热量和机械功交换的可压缩系统
3．状态参数分类：（1）与质量无关不可相加的参数，称为强度参数如压力、温度、密度
（2）与质量成正比可以相加的参数，广延参数。如容积，内能、熵
4．热工学中常用状态参数有六个：压力、比容、温度、内能、焓、熵
基本状态参数：压力 p（此处的压力是指绝对压力非表压力或真空度）、温度 T、比容 v
5．绝对压力、环境压力和相对压力之间的关系,可写出如下3个关系式,从中整理出所求量。
当P>Pb时为表压力：P=Pg+Pb；当P<Pb时为真空度：P=Pb-Pv
6．平衡状态：指热力系在无外界影响的条件下，宏观性质不随时间变化的状态；要达到平衡状态必须满足热平衡和力平衡两个条件，若存在化学反应或相变包括化学平衡、相平衡
7．引入平衡状态的目的：整个热力系统可用一组统一的并具有确定数值的状态参数来描述状态，便于分析热力学问题
8.状态公理：对组成一定的闭口系，独立状态参数个数 N=n+1独立参数数目N=不平衡势差数=各种功的方式+热量= n+1 简单可压缩系统独立状态参数个数：N = n + 1 = 2
9过程：热力系从一个状态变化到另一个状态所经历全部状态的集合
10．准静态过程定义：在无限小势差的推动下，由一系列连续的平衡状态组成的过程称为准平衡过程，也称为准静态过程。
条件: 推动过程进行的势差无限小。
11．可逆过程A process that can reversed without leaving any trace on the surroundings. That is, both the system and the surroundings are returned to their initial states at the end of the reverse process系统经历某一过程后，如果能使热力系沿相同的路径逆向回到原态，且相互作用中所涉及到的外界也回复原态，而不留下任何痕迹，则此过程为可逆过程。
12．实现可逆过程的条件（可逆过程是没有能量耗散的准平衡过程）
(1) 过程是准平衡过程；
(2) 过程中不存在任何形式的能量耗散效应．
13热力循环：热力系统经过一系列变化回到初态，这一系列变化过程称为热力循环。
正循环：将顺时针完成的循环称为正循环或热机循环 净效应（对外作功，吸热）
逆循环：将逆时针完成的循环称为逆循环或制冷循环 净效应（对内作功，放热）
14．符号规定：系统吸热时为正 Q > 0 系统放热时为负 Q < 0
对外做工W》0 外界对热力系做工W《0
第二章复习重点
1． 内能是状态量，只与系统的初终态有关，U : 广延参数 [ kJ ] u : 比参数 [kJ/kg]
内能总以变化量出现，内能零点人为定。 而功量与热量均为过程量
2． 热力系的总能量E为内能和外部储存能之和。总能量E = U + Ek + Ep=U+mc2/2+mgz
比总能量e = u + ek + ep=u+c2/2+gz
3．（不考虑宏观运动和重力效应）闭口热力系的能量方程：Q = △U +W
物理意义，系统从外界吸收的热量一部分用来对外做工，一部分用来增加内能
4．热力学第一定律解析式：
对于微小变化过程 dQ =dU+ dW dq = du + dw dq = dh+ dwt
若为可逆过程上式变形为dQ =dU+ dW = dU + pdV （J）dq =du + pdv（J/kg）dq =dh-vdp
简单可压缩可逆过程 d q = Tds Tds = du + pdv
对于循环的热一律∮dQ=∮dW
5．稳定流动:在流动过程中开口系统内部及其边界各点，工质的热力参数和运动参数都不随时间而变。如矿井正常通风。
6. 三中功之间关系 wt=w+p1v1-p2v2= -vdp 即d（pv）=pdv+vdp L两边积分有p2v2-p1v1=w-wt
第三章复习重点
1．气体运动方程：mkg: pV=mRT 1kg: pv=RT(此处R为气体常数R=Rm/M（J/Kg.K）
Rm为气体通用常数，为定值8314J/Kmol.K）计算的时候注意全部用国际单位制 P（绝对压力）:Pa T:K 用J,而不是KJ
2.质量比热 的符号是c，表示1Kg质量的物质升高或降低1K所吸收或放出的热量
3．Cp-cv=R= Rm/M k=cp/cv 则有cv=R/k-1cp=kR/k-1(注意此处p,v为下标而且c是小写)
4 内能和焓的计算

5.熵变的计算
6.三种比热 ：真是比热，平均比热，定值比热.
7．理想气体的热力过程 （应该有计算题）记住下面公式 多看一下课本例题，动手写写
要会灵活转换: 上面的RT1=P1VI RT2=P2
要能够在P-V图 ，T-S图上判断状态变化

第四章复习重点
1．热二律的开尔文表述：不可能从单一热源取热，并使之完全转变为有用功而不产生其它影响。英文表述：It is impossible for any device that operate on a cycle to receive heat from a single reservoir and produce a net amount of work
2 热二律的克劳修斯说法：热量不可能自动地无偿地从低温物体传至高温物体。
英文表述：It is impossible to construct a device that operates in a cycle and produces no effect other than the transfer of heat from a lower-temperature body to a higher-temperature body
3. 卡诺循环四个过程
定温膨胀（吸热）。定熵膨胀。定温压缩（放热），定熵压缩 对于任意循环由热一律对于循环有△U=0.所以有W0=Q1-Q2 任何热机循环热效率
要提高卡诺循环热机效率方法是增加热源温度，降低冷源
温度。注意此处的温度用国际单位制：K

8

4．卡诺定理及其英文表述
①在相同的高温热源和低温热源之间工作的一切可逆热机，热效率都相等，与其工质无关②在相同的高温热源和低温热源之间工作的一切不可逆热机，其热效率不可能大于可逆热机的热效率。
(1)The efficiencies of all reversible heat engines operating between the same two reservoirs are the same
(2) The efficiency of an irreversible heat engine is always less than the efficiency of a reversible one operating between the same two reservoirs.
5熵变总是大于等于克劳修斯积分 系统熵变在可逆时等于克劳修斯积分，在不可逆时系统大于克劳修斯积分。

6．孤立系统熵增原理: 孤立系统的熵只能增大，或者不变，绝不能减小

Heat Q transfer from body A to B .
1). While TA=TB
ΔSA=-Q/TA ; ΔSB=Q/TB
ΔSiso=-Q/TA+Q/TB=0
So the process is reversible process
2). While TA>TB
ΔSA=-Q/TA ; ΔSB=Q/TB
ΔSiso=-Q/TA+Q/TB>0
So the process is irreversible process.
3). While TA<TB
ΔSA=-Q/TA ; ΔSB=Q/TB
ΔSiso=-Q/TA+Q/TB<0
So the process is impossible

第五章复习重点
1．压气机工作原理四个过程压缩、排气、膨胀、吸气过程

定温压缩消耗的机械功最小，绝热压缩消耗的功最大，多变过程消耗的功介于两者之间。为了减少耗功量，压缩时要有效冷却压缩空气，使其尽量接近定温压缩。（本句话很重要）
第六章复习重点

1水蒸气： 一点（临界点） 三区（液相区、汽、液两相共存区、汽相区） 五态（未饱和水态、饱和水态、湿饱和蒸汽态、干饱和蒸汽态和过热饱和态）。对照课本78页图6-3判断某一点所在属于哪个区
第七章复习重点.
1．
绝对湿度：1m3湿空气中所含水蒸汽的质量为湿空气的绝对湿度。数值上等于水蒸汽在其分压与温度下的密度

相对湿度：湿空气中水蒸汽的实际含量与同温度下最大可能含量的比值。表明湿空气与同温下饱和湿空气的偏离程度，反映所含水蒸汽的饱和程度 。
2．含湿量：含有1kg干空气的湿空气中所携带的水蒸汽质量。
3．露点：未饱和湿空气在水蒸汽分压力不变的情况下，冷却至饱和湿空气时的温度称为露点，td。
对于未饱和湿空气，湿球温度总是介于露点温度和干球温度之间：td<tw<t。
饱和湿空气，这三种温度相等：td=tw=t
第十章复习重点

1。温度梯度：自等温线某点出发，到另一等温线上某点的温差与距离比值的极限称为此点的温度梯度

温度梯度是向量，它位于等温面的法线上，正向为温度增加的方向

2．傅立叶定律定义：在导热现象中，单位时间内通过给定截面所传递的热量，正比例于垂直于该截面方向上的温度变化率，而热量传递的方向与温度升高的方向相反，数学表达式如下：

式中F为接触面积

3．热流密度：单位时间内通过单位面积的热量（将上式中F去掉就行了）
4．常见的三类边界条件：
第一类边界条件:已知物体边界上任何时刻的温度分布
第二类边界条件:已知物体边界上任何时刻的热流密度或温度变化率
第三类边界条件:已知物体边界与周围流体间的表面传热系数h及周围流体温度

第十一章复习重点
1.单位面积对流换热过程：q=α（Tw-Tf） W/m2
2.对流换热过程微分方程 （课本167页自己补充下，）
3流动边界层：从y=0处u=0开始，u随着离壁面距离y的增大而急剧加大，经过一个薄层后u增长到接近主流的速度。这个薄层称为流动边界层
第十二章复习重点
1．黑体：物体能全部吸收外来射线，吸收率为1，则这种物体被定义为黑体
白体：物体能全部反射外来射线，反射率为1不论镜反射还是漫反射，该物体为白体
玻璃体：物体能被外来射线全部透射，透射率为1，这种物体称为玻璃体
灰体：物体的单色黑度不随波长而变化的物体称为灰体
2．四次方定律：黑体的辐射力和绝对温度的四次方成正比
3。大气中的CO2含量增加，导致地球温度升高，为什么？
CO2气体对热辐射波长是有选择性辐射和吸收的。其光带都处于红外区段，对太阳辐射呈现透明体性质，但对地球表面辐射的红外波长具有吸收作用，阻碍了地球热辐射进入太空，起到了“温室效应”的作用，导致地球气温升高。
4。蔬菜塑料大棚温室效应的传热学原理
塑料薄膜对热辐射有选择性透射特性，它对太阳的短波辐射透射率较高，而对蔬菜的长波辐射不透明，所以在太阳光照射下产生温室效应.
5。保温瓶的夹层玻璃表面为什么镀一层反射率很高的材料？夹层抽真空的目的是什么？
（1）保温瓶的夹层玻璃表面镀一层反射率很高的材料，能把辐射出去的能量反射回来，以减少辐射传热。（2）夹层抽真空的目的是减少导热与对流传热。
6．气体辐射和固体辐射相比特点：
（1）气体的辐射和吸收对波长有明显的选择性
（2）固体的辐射和吸收是在很薄的表面中进行，而气体辐射和吸收则在气体容积中进行
第十四章复习重点
传质有两种基本形式：分子扩散传质和对流传质

9