热工基础复习资料（模版）

第一篇：热工基础复习资料（模版）

热工基础复习题

一、名词解释

压头、温度梯度、黑度、露点、压缩性、膨胀性、粘性、静压强、黑体、温度场、湿含量、辐射能力、有效辐射、灰体、煤的低热值、流速、空气过剩系数 角系数 流态

二、填空：

1、（）称为液体的粘性。

2、平衡流体中某点静压强的方向（）其作用面，其大小与（）无关。

3、流体运动的两种状态是（）和（），其判别式是（），判别标准是（）。

4、流体在管路中流动时阻力损失有（）和（）。

5、流体最基本的特性是（）。

6、服从（）定律的流体称为牛顿型流体。

7、按流速和压强等物理参数是否随时间变化可把流体的运动分为（）和（）两类。

8、流体在外力作用下改变自身容积的特性，称为（），通常用（）来表示流体这种性能。

9、（）称为流体的密度。气体的密度与温度和压力的关系式为（）。

10、牛顿粘性定律的数学表达式为（），公式中的负号表示（）。

11、静压强的国际单位为（），绝对压强与表压强的关系为（）。一封闭容器内盛有空气，测得容器内的绝对压强为5000Pa，则容器内的真空度为（）。

12、流体在管内作层流流动时，流速在管道截面上按（）分布，最大流速与平均速度的关系为（）。

13、有一变截面的自来水管，已知直径d1＝100毫米处的断面平均流速为w1＝1米／秒，则直径d2＝200毫米处的断面平均流速为（w2＝）。

14、气体垂直流动的原则是（）。

15、风机采用联合工作方式来增加流量时，若（）应采用串联，若（）应用并联。

16、叶轮是风机的主要工作部件，起着（）的作用。

17、离心风机按叶片的安装角度的大小范围可分为（）、（）、（）三种型式。

18、离心风机应当（）闸门启动，因为（）。

19、通风管道特性是指（）。

20、H－Q曲线上相应于效率最高之点，称为风机或泵的（）。

21、离心风机主要由（）和（）组成。

22、任何一系列几何相似的通风机的比转数都是一个（），并且其大小又综合地反映出该系列的通风机在最高效率点运行时的（）、（）、及（）三者之间的关系。

23、有一台离心风机以Q＝780m3秒的流量输送空气，产生的风压P＝250mm水柱，则有效功率为（）。

24、一台离心风机（泵）的单机特性曲线主要有（）条曲线，即（）、（）、（），其中（）是最基本的性能曲线，叫做（）。

25、一台离心风机，轴功率为72KW，全压为2300Pa，流量为101000m3／h，其效率为（）。

26、煤的元素分析项目为（）五种元素和（）。已知某煤的干燥无灰基Cdaf=80．2％，干燥基时的Ad=8．2％，则干燥基时的Cd含量为（）。

27、固体燃料的燃烧方法分（）和（）。

28、煤的工业分析项目为（）。煤中（）含量越高，燃料着火温度越低。

29、温度场可分为（）和（），它们的数学表达式分别为（）和（）。30、等温线法线方向上，单位距离的温度变化称为（），它的正方向是（）。

31、（）传递的热量称为热流，它是一个（）量，正方向是（）。

32、稳定温度场内的传热称为（）。它的特点是（）。

33、导热系数是衡量（）的物理量。它的数值是（），它的单位为（）。

34、气体的导热系数随温度升高而（），大多数液体的导热系数随温度升高而（）。

35、在多层平壁的导热中，温度分布曲线是（）。

36、隔热材料一般是（）的轻质多孔材料。

37、对流换热的定义为（），它的单位为（）。

38、表征对流换热本质的准数是（）。

39、空气的干、湿球温度差越大，则空气的相对湿度（）。40、物料的物理干燥过程可分为（）、（）、（）三个阶段。

41、物料中的水分按其结合的方式不同可分为（）、（）、（）三种，其中（）在干燥过程中不能除去。

三、选择填空

1、理想气体在标准状态时的体积膨胀系数为（）1／K。

A、1／100

B、1／273

C、1／101325

2、液体和气体在压缩性与膨胀性方面差别（）。

A、不大

B、很大

C、很小

3、流体的内摩擦力的大小（）。

A、与速度成正比

B、与压力成正比

C、与速度梯度成正比

4、在静止流体中，不同点的静压强（）。

A、不同

B、可能相同

C、相同

5、某一点相对压强（）。

A、可能为正值、负值或零

B、只能为正值，不能为负 C、只能为负值，不能为正值或零

6、以大气压为零点算起的压强称为（）。

A、绝对压强；

B、相对压强；

C、真空度；

D、表压强；

7、在静止水面中，距水面下2米深处的相对压强为（）。

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

8、有一输水系统的进水管径d1=100mm，出水管径d2=50mm，已知进水管内的流速W1=1.5m／s，则出水管内的流速W2为（）。

A、0.75m／s；

B、3.0 m／s；

C、6.0 m／s ；

D、9.0m／s；

9、水在圆管中流动，要使管内的水呈层流流动，则其（）。

A、R≤2300；

B、≥4000；

C、23

10、空气压强为3×106Pa，温度为323K时，其密度为（）。

A、32.4Kg／m

3B、23.4Kg／m3

C、0.04Kg／m3

11、某流体在变截面的管道中流动，已知F1／F2＝2，w1＝1 m／s，则F2处的流速w2为（）。

A、0.5m／s

B、2.0m／s

C、4.0m／s

12、对流体粘性影响较大的因素是（）。

A、温度

B、压力

C、密度

13、流体只能承受（），否则就会变形流动。

A、拉力

B、压力

C、剪力

14、测得某容器的真空度为0.3atm，则容器的绝对压强为（）。

A、1.3atm

B、1.0atm

C、0.7atm

15、Y4--73一11Nol4D左45风机的比转数为：

A、40

B、73

C．11

16、煤的可燃成分为（），A、C、H、S

B、C、H、O

C、C、N、O

17、已知煤的Vdaf＝10％，此煤应为（）。

A、烟煤

B、无烟煤

C、褐煤 18、1Kg标准燃料油的低位热值是（）。

A、29300KJ；

B、41870KJ；

C、7000KJ；

D、10000KJ：

19、每公斤标准煤的热值是（）。20、煤的高、低热值之差为（）。

A、25（Mar+9 Har）

B、25 Mar＋9 Har

C、9 Mar＋25 Har21、干燥无灰基煤的组成为（）。

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%，则煤的收到基组成Car为（）。

A、65.9%

B、68.2%

C、87.5%

23、某燃烧室用煤作燃料，已知煤的Car＝60.84%，可粗略估计此煤每公斤所需理论空气量为（）。

A、540Bm3／Kg

B、5.4 Bm3／Kg

C、4.5 Bm3／Kg24、传热量Q＝10000Kcal／h，换算成国际单位为是（）。

A、860KW

B、1.16KW

C、8600KW

25、饱和湿空气的干球温度、湿球温度、露点温度三者之间的关系为（）。

A、t>tb>td

B、t

C、t=tb=td

26、传热的首要条什是（）。

A、温差

B、传热面积

C、传热系数

27、一般把导热系数小于（）的材料称为绝热材料。

A、0．15W／m℃

B、0．20W／m'(2

C、0．25W／m℃

28、对流换热系数的国际单位是（）

A、W／m2.℃

B、W／m.℃

C、W／m2

29、两黑体辐射传热时，空间热阻的表达式为（）。

A、1F112s

B、11

1C、1F130、物体导热时，导热热阻可表达为（）。

A、

B、C、s

31、判断某一高度的液面是等压面的条件是（）。

A、同种流体：

B、连续流体：

C、静止流体：

D、运动流体：

32、影响烟囱抽力大小的因素有（）。

A、烟囱的高度：

B、烟囱的直径；

C、烟气的密度；

D、海拔高度；

33、保温材料的保温性能好坏取决于（）。

A、材料的温度； B、材料的密度：

C、材料的孔隙状态：

D、材料的形状；

四、判断正误

1．收到基煤中挥发物的百分会含量必定低于该煤干燥无灰基中挥发物的百分含量。2．设气体的静压头P=-30P a，则该气体的负压P=30Pa。3．离心式通风机必须在出口阀门打开的情况下启动电机。4．炉内气体所处位置越高，则几何压头就越高。5．对平板而言，辐射角系数的自见性必定等于零。6．泥浆是牛顿型流体。

7．在连续性方程中，面积与流速成正比。8．气体可以看成是灰体。

10．二台相同型号的风机串联时，工作风压为任一台风机单独工作时的两面倍。

11、粘度为零的流体称为理想流体。

12、炉内气体的几何压头与外界空气的状态无关。

13、气体的辐射与固体的辐射没有本质上的区别。

14、同一燃料的理论燃烧温度一定大于实际燃烧温度。

15、饱和湿空气还具有干燥能力。

16、物体的反射能力越大，则辐射能力强。

17、善于吸收的物体就善于辐射。

18、干空气可近似看成是透热体。

19、工业上的一切物体都可据加热后的颜色来判断其温度的高低。20、研究流体的基本假设是流体是连续介质假说。

21、从理论上讲中性火焰的温度最高。

22、理想流体就是指粘度为零的流体。

23、流体在一圆管中流动，其流速与圆管的直径成正比。

24、在静止流体中，任一点的压强大小与该点的深度、流体的密度和容器的形状有关。

25、热流是矢量，它的正方向沿着温度升高的方向。

26、温度梯度是矢量，它的正方向沿着温度降低的方向。

27、据燃料的燃烧程度是否完全，燃料的发热量可分为高位热值和低位热值。

28、善于吸收的物体，也善于辐射。

29、保温材料被雨水淋湿后，其保温效果更好。30、烟囱的高度愈高，则烟囱的抽力愈大。

31、黑度表征物体的辐射能力接近于黑体辐射能力的程度。

32、气体的粘度随着气体温度升高而减小。

33、在燃料中，硫S是一种可燃组分，也是一种有害组分。

34、同一介质的流动流体，其水平面是一个等压面。

35、任何形式的热量传递都需要两物体的接触才能进行。

36、黑颜色的物体就是黑体。

37、采用∪形压力计测量管道内工业用水的水压时，最好采用酒精做测量液。

38、非圆形管道的当量直径按水力半径的4倍计算。

39、流体在管内紊流流动时，若流体的流速减小，层流底层的厚度会减薄。

40、要减小通风系统的风量，而不产生附加的阻力损失，应采用调节风机转速的方法较好。

41、流体作紊流流动时，局部阻力系数与雷诺准数无关，而由管件性质所决定。

42、粘性越大的流体，流动性越好。

43、计算烟囱高度时，空气密度应按当地全年中最大值来考虑。

44、罗茨风机调节风量时，一般采用节流法。

45、平面的角系数的自见性为零。

46、气体的吸收率与黑度相等。

47、热流的方向与温度梯度的方向相同。

48、沿单层圆筒壁半径方向的稳定导热过程中，传热量保持不变，而热流量却减小。

49、在两物体间设置遮热罩减少辐射传热时，其遮热效果与遮热罩的位置有关。50、湿空气的干湿球温度差越大，则相对湿度越小。

51、物料的干燥过程包含了传热和传质两个过程。

四、简答题

1、试写出牛顿内摩擦定律的数学表达式，并说明其含义。

2、已知1K质量的某种烟气在250℃时体积为1.92m3,则在压强不变的条件下，当温度上升至800℃时，其体积为：V800＝1.92×

800＝6.14m3。上述结论是否正确，为什么? 2503、粉燃烧时，产生回火主要原因是什么?如何防止?

4、气体辐射有什么特点？

5、回转窑一、二次风的作用是什么？

6、对流换热准数方程能否简化？如何简化？

7、雷诺准数的物理意义是什么？

8、离心风机的机壳为什么要制成螺旋形内壁？

9、什么叫风机的有效功率和轴功率？它们之间有什么关系？

10、什么叫流体的粘性？它对流体流动有什么作用？

11、什么是动力粘度系数？温度和压强对它有何影响？

12、指出下面式子的含意？

dtdt0

0 dd

五、计算题

1、如图所示，求风管和汲水管中的表压强或真空度?（图中h1＝h2＝0.2m，h＝0.1m）。

2、图示容器测压管水银压差Δh＝100mm，在水深h＝3.0mm处安装测压表M，求M表的读数？

3、用复式水银压差计测量容器中水面上的表压强。已知图中h1=1.1m，h2=0.9m，h3=1.3m，h4=1.0m，P=?

4、如图所示，在水泵的进口断面1和2处安装差压计，读提汞液面高差为Δh=120mm，问（1）经过水泵后液体的压强增加了多少？（2）若管道中通过的是空气而不是水，即将水泵改为风机，则经过此风机的空气压强增加了多少？

5、如图所示的U形测压管，已知h=30cm，油=900kg/m3，水银柱差△h=22cm，求真空表读数及管内气体的绝对压强P？

6、如图所示，一水平渐缩管段，水从管中流过，已知d1=150mm，d2=75mm，两测压管液面高差Δh=600mm，水在流动过程中压头损失不计，求管中水的流量？

7、当阀门关闭时，图示压力表为3atm，而在阀门开流后，压力表读数降为0.6atm，如果管径＝120mm，计算开流后出水流量？

8、一截面逐渐收缩的水平管道如图，已知烟气的ρ=1.2Kgm3，在F1处的表压强是250Pa，在F2处的表压强是120Pa，两截面面积之比是F1∕F2＝2，F1=0.1m，求气体通过管道的体积流量（忽略阻力损失）？如果考虑阻力损失，将会产生什么结果？

9、如图2所示为水泵进水管装置。已知泵进口中心至吸水池液面的垂直高度为h1=4m，吸水管直径d=200mm，从断面1-1至断面2-2的总压头损失为hL=1m水柱，断面2-2处的真空度为5.5m水柱，求泵的送水量？

10、窑炉墙由耐火粘土砖、硅藻土与红砖砌成，硅藻土与红砖原厚度分别为40mm和200mm，导热系数分别为0.13w∕m.℃和0.39w∕m.℃，如果不用硅藻土，但以希望炉墙的散热维持原状，则红砖必须加厚到多少？

11、一炉壁由耐火砖砌成，其厚度δ＝250mm导热系数λ＝1.28w∕m.℃，在热的一边表面温度t1=1000，在冷的一边表面温度t2＝200，求通过炉壁的热流量？

12、耐火砖与红砖砌成的炉墙s1＝150mm，s2＝200mm，λ1＝1.16 w∕m.℃，λ2＝0.7 w∕m.℃，t1=400℃，t2＝－5℃，求界面温度？

13、算在厂房内蒸汽管道外表面每米长辐射热损失。已知管道外绝热层黑度为0.9，外径为583mm，外壁温度t1=50℃，室温t2＝20℃

14、示为一中空平行六面体，长0.6m，宽0.5m，高0.3m，顶和四壁的温度为400℃，黑度为0.8，底面温度为200℃，黑度为0.6，中间是透过介质，计算顶和四壁对底面的辐射换热量？

15、有—座玻璃池窑的胸墙，用400mm厚的硅砖砌筑，测得其内表面的温度为1300℃，外表面的温度为300℃，胸墙总面积25m，硅砖的入＝0.92+0.7X10t（W／m ℃）求通过胸墙的散热损失?并求胸墙中

2-5心部位的温度？

16、试求直径为0.3m，黑度为0.8的裸气管每米长的辐射散热损失。已知裸气管的表面温度为440℃，周围环境温度为10℃。

第二篇：材料热工基础

流体力学基础

流体物理性质 流体静力学基础 流体动力学基础 流体阻力及管路计算

1.4流体的阻力及管路计算

一、教学要求 【掌握内容】

（1）摩擦阻力和局部阻力的概念（2）摩擦阻力和局部阻力的计算方法（3）经济流速的概念 【理解内容】（1）简单管路的计算

（2）串联管路、并联管路计算 【了解内容】（1）摩阻系数的确定

（2）常用的几种局部阻力系数

二、教学重点与难点 【教学重点】 阻力计算 【教学难点】 管路计算

三、教学方法 讲述概念、分析实例、讲解计算方法。

四、教学时数 【建议学时】2～4学时

五、教学内容 1.4.1摩擦阻力

定义：摩擦阻力存在于整个流动路程上，是流体在直管中流动时，由于流体的粘性产生内摩擦而产生的能量损失。用表示。

1、摩擦阻力计算

(Pa)说明：a、hf是单位管道截面积上的摩擦力，在数值上等于管道两端的压差（仅有摩擦阻力），方向与流体流动方向相反。l↑，de↓，w↑，hf↑

b、hf与流体的流态及管壁粗糙度有关，这些因素包含在摩擦阻力系数中。要确定hf的大小，关健在求λ。

2、摩擦阻力系数

A、摩擦阻力系数λ由实验确定。它与雷诺数及管内擘粗糙度有关。

①层流区（Re≤2300）

代入阻力公式得：

②临界区（Re=2300～4000）

此区域流态不稳定，若仍保持层流，则Re↑、λ↓；若已为湍流，则Re↑、λ↑。

③湍流光滑区：

④湍流过渡区：

⑤湍流粗糙区：

B、硅酸盐工业通常按经验公式计算，即：

①光滑金属管道：

粗略计算时：λ=0.02～0.025 ②粗糙管道：

粗略计算时：λ=0.035～0.45 ③砖砌烟道：粗略计算时：λ=0.05

【例题】热烟气以7.5Bm3/s的流量通过截面尺寸为1.5×2.0m的砖砌烟道，烟气的平均温度为420℃，标态密度为1.32kg/Bm3,求烟气通过25m长烟道的摩擦阻力损失（烟道内烟气的绝对压力接近大气压）。【解】烟气的标态流速：2.5m/s 烟气的工况流速：6.34m/s 烟气的工况密度：0.52kg/m3 烟道当量直径：1.71(m)烟气粘度：

=(Pa•s)

雷诺数：

摩擦阻力系数：

摩擦阻力损失：1.4.2局部阻力

(Pa)定义：局部阻力是流体通过管路中的管件、阀门、突然扩大，突然缩小等局部障碍，引起边界层的分离，产生漩涡而造成的能量损失。用

1、局部阻力计算公式

表示。(Pa)

2、局部阻力系数ξ

局部阻力系数一般由实验确定。

①流体是层流时，局部阻力系数可用下式表示

是随管件而定的常数，对球心阀(全开)，90º弯头，=16.3三通，=32.5

＝48.8；角阀(全开)，=21.7；

②流体是湍流时，局部阻力系数由管件性质而定的常数

如： ①突然扩大

②突然缩小

其余的局部阻力系数查附录。

【例题】密度为1.2kg/m3的气体，流过如图1.33所示的突然扩大管段。已知:m2,通过管段的气体流量为7m/s。求其局部阻力损失。【解】查表得突然扩大管段局部阻力系数公式为：

m2,局部阻力为： 在计算局部阻力损失时，上式中的代入扩大前速度较大的数值

由已知条件得：（m/s）

29.4(Pa)1.4.3流动的总阻力

流体流动的总阻力，为摩擦阻力与局部阻力之和，即：

(Pa)1.4.4管路计算 1.4.4.1经济流速

(m)分析：1）w↓，d↑，管材费↑，施工费↑

2）w↑，d↓，一次投资↓，阻力损失↑，动力消耗↑，日常管理费↑ 经济流速:使一次性投资与日常管理费用之和为最小值的速度。影响经济流速的因素:

①管材价格；②施工费用；③能源价格；④管网结构；⑤流体性质；⑥生产工艺要求

1.4.4.2简单管路的计算

管路：由管材、管件、阀件等按一定方式联接而成的供流体流动或输送的设施。

简单管路：从进口到出口，没有分支管径不变。对简单管路两端写出伯努力方程：

上式表明：静压头和几何压头的变化用于克服管道中的摩擦阻力及局部阻力之总和。

简单管路计算内容包括：

①已知管径、管长、流体输送量和管路阻力系数，求流体通过管路的阻力损失。

②已知管长，流量，允许的阻力损失，求管径。

③已知管径，管长,允许的阻力损失，求流体的流速或流量。

【例题】20℃的低压空气流过内径420mm，长60m的光滑金属管道，空气流量为4.0m3/s，局部阻力系数=2.5 求（1）管道的阻力损失。

（2）若要将流量增达到5.0m3/s，而保持阻力不便，应选用多大的管径。

【解】（1）对于光滑金属管选取

根据公式：

将 代入上式得：

(Pa)==3397.27(Pa)（2）当m3/s，3397.27(Pa)Pa时，即：

3397.27 整理后得：

用试凑发求得：

注:②③类问题较为复杂，由于管径未知，因而无法求算流速情况下，工程计算中常采用试差法求解。1.4.4.3管路的串联与并联

1、串联管路

由不同管径的管道首尾相连构成的管路。如图所示。、雷诺数和摩擦系数。在这种

特点：

①串联管路中流体流动的总阻力为各管段阻力之和。

(Pa)②串联管道中无流体加入或排出，各管段流量相等。

(m3/s)

由上述特点可知：

结论：串联管路的总比阻抗等于各段管路分比阻抗之和。

2、并联管路

两根或两根以上的管道进口与进口相连，出口与出口相连，构成并联管道。

特点：

①并联管路各支管的总阻力相等。

②并联管路总管流量等于各支管流量之和。

(m3/s)

s↑，V↓。

由上述特点可知：

即：

结论：并联管路总比阻抗平方根倒数和等于各支管比阻抗平方根倒数之和。

四、管道计算

（二）------------------

(作者：佚名 本信息发布于2008年07月23日，共有3222人浏览)[字体：大 中 小]

4.管道直径的选择 在要求达到的流量之下，流体在管道中的流速因所选用的管道直径的大小而异。随着流速的变化，压头损失也不同。在一定的流量之下，选用小直径的管道时，流速较高，阻力也跟着升高。从阻力公式可以知道；

在既定的流量之下，流体流经管道时的压头损失随着管道直径的5次方成反比。由于阻力的升高，输送流体的电耗亦随着增加。因此，为了节省输送流体时的电能，宜尽可能选用直径较大的管道。

另一方面，选用较大直径的管道时，由于管道的重量增加，势必增加管道的购置费用和安装费用。

因此，在选择管道直径时，必须权衡这两方面的得失，解决管道的操作费用和投资费用之间的矛盾，选出比较合理的管径。

另外，选择管道直径时，还要注意到流体的物理性质。对于粘度大、密度大，比较难以输送的流体，当输送量不要求很大的时候，例如润滑油、燃料油等，流速不宜过大，甚至宜在层流流态下输送。反之，对于粘度小、密度小，比较容易输送的流体，而输送量又比较大时，例如空气等流体，则流速不妨大一些。对于含有固体颗粒的流体，例如含尘气体，以及容易析出固体渣滓的流体，例如重油等，流速不能选得过低，以免固体在管道中沉积。实际上，各种流体都有各自的比较经济的流速。表1-11中的数据可供参考。根据要求达到的流量和经济流速,就可选出管道的直径。

常 用 流 速

表1-11 情

况

常用流速(米／秒)情

况

常用流速(米／秒)

压强大于5千帕的净空气管道

压强小于5千帕的冷空气管道

压强大于5千帕的热空气管道

压强小于5千帕的热空气管道

压缩空气管道

高压常温净煤气管道

低压常温净煤气管道

压强小于10大气压的氧气管道

压强为10～20大气压的氧气管道

过热蒸汽管道

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

饱和蒸汽管道 烟

道 高压水管 低压水管

一般生产用冷却水管 润滑油、燃料油管

液压油料管（管道内径4～100毫米，直径小宜取较低流速）泥浆管 收尘管道

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

【习题1-18】厂房地面的标高为±0米(见图1-58)，水塔地面的标高为＋5米。水塔至厂房的输水总管是4″管，最大流量是40米3／小时。从水塔至点A处，装有闸阀2个，90°标准弯头3个，管线共长310米。从点A处至厂房顶部装设输水支管，用2″管。支管长度为22米，装有闸阀2个，90°标准弯头4个。支管末端用水处距地面的高度为15米，要求供水量不少于8米3／小时，并要求用水时水压不低于0.25大气压(表压强)。问水塔多高才能正常供水?

【习题1-19】20℃的空气从图l-59所示的焊接管道中流过，流量是5335米3／小时。总风管直径为435毫米，支风管直径为250毫米。试求在风机出口截面与管道出口截面之间的压头损失。

【习题1-20】振动喂料机的抽风装置如图1-60所示。通风机1经过旋风收尘器2将振动喂料机3中的空气抽出，在振动喂料机内维持比大气压稍低的压强(比大气压低50帕),以避免粉尘逸出。抽出的空气量是30米3／分钟，温度是20℃,含尘浓度是20克／标米3。管道直径都是300毫米。旋风收尘器筒身直径是400毫米，相对于筒身净空截面流速的局部阻力系数ζ=105。在振动喂料机与旋风收尘器之间的管道有两个90°弯头，管道长14米。收尘器与通风机之间有一个90°弯头，管道长6米。排风管长10米，排风口帽罩的局部阻力系数ζ=1．3。如果通风机的效率是75％，求通风机的功率。

【习题1-21】图1-61所示为内径等于200毫米的铸铁管道，全长1000米，输送20℃的清

水，流量为4米3／分钟。如果要将流量增加到原来的150％，而可用压头不能增加。今欲加一平行支管，管径仍为200毫米，问支管的长度应为若干? 【习题1-22】为了改善相距3千米的A、B两处的供水情况，提出了两种方案。其一是，将现有的内径150毫米的整条管道全部换用内径为200毫米的新管；另一是，将整条管道的前半段换用内径为200毫米的新管，将拆下来的旧管装在后半段，与原有的管道并联使用。在两种情况下，在最大流量之下容许的总压头损失均为15米。问哪一种方案可以得到较好的供水情况。局部阻力可以忽略。旧管的摩擦系数λ=0．04，新管的摩擦系数λ=0．032。【习题1-23】在图1-62中，水池A、B、C水面距水平基准面的垂直高度分别为60、45、55米。连接各水池的管道的直径分别为400、240、320毫米，长度分别为600、912、1120米。求流量Qa、Qb圾Qc以及在分流点J处的压头。

【习题1-24】水平环形管道如图1-63所示。从B、C处向外排出的水均为57升／秒。管段AB、AC、BC的长度均为600米，管段AB内径为203毫米(8″铸铁管)，管段AC的内径为155毫米

(6″铸铁管)，管段BC的内径为254毫米(10″铸铁管)。求各支管的流量。

【习题1-25】需要在水平管道中将煤气输送100千米的距离，输气量为5000米3／小时。煤气的平均温度为18℃，在标准状态下的密度为0．62千克／米3。管道内径为300毫米。如果管道末端的压强为1．5大气压(表压强)，试求管道起点的煤气压强。

四、管道计算

（二）------------------

(作者：佚名 本信息发布于2008年07月23日，共有3222人浏览)[字体：大 中 小]

4.管道直径的选择 在要求达到的流量之下，流体在管道中的流速因所选用的管道直径的大小而异。随着流速的变化，压头损失也不同。在一定的流量之下，选用小直径的管道时，流速较高，阻力也跟着升高。从阻力公式可以知道；

在既定的流量之下，流体流经管道时的压头损失随着管道直径的5次方成反比。由于阻力的升高，输送流体的电耗亦随着增加。因此，为了节省输送流体时的电能，宜尽可能选用直径较大的管道。

另一方面，选用较大直径的管道时，由于管道的重量增加，势必增加管道的购置费用和安装费用。

因此，在选择管道直径时，必须权衡这两方面的得失，解决管道的操作费用和投资费用之间的矛盾，选出比较合理的管径。

另外，选择管道直径时，还要注意到流体的物理性质。对于粘度大、密度大，比较难以输送的流体，当输送量不要求很大的时候，例如润滑油、燃料油等，流速不宜过大，甚至宜在层流流态下输送。反之，对于粘度小、密度小，比较容易输送的流体，而输送量又比较大时，例如空气等流体，则流速不妨大一些。对于含有固体颗粒的流体，例如含尘气体，以及容易析出固体渣滓的流体，例如重油等，流速不能选得过低，以免固体在管道中沉积。实际上，各种流体都有各自的比较经济的流速。表1-11中的数据可供参考。根据要求达到的流量和经济流速,就可选出管道的直径。

常 用 流 速

表1-11 情

况

常用流速(米／秒)情

况

常用流速(米／秒)

压强大于5千帕的净空气管道

压强小于5千帕的冷空气管道

压强大于5千帕的热空气管道

压强小于5千帕的热空气管道

压缩空气管道

高压常温净煤气管道

低压常温净煤气管道

压强小于10大气压的氧气管道

压强为10～20大气压的氧气管道

过热蒸汽管道

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

饱和蒸汽管道 烟

道 高压水管 低压水管

一般生产用冷却水管 润滑油、燃料油管

液压油料管（管道内径4～100毫米，直径小宜取较低流速）泥浆管 收尘管道

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

【习题1-18】厂房地面的标高为±0米(见图1-58)，水塔地面的标高为＋5米。水塔至厂房的输水总管是4″管，最大流量是40米3／小时。从水塔至点A处，装有闸阀2个，90°标准弯头3个，管线共长310米。从点A处至厂房顶部装设输水支管，用2″管。支管长度为22米，装有闸阀2个，90°标准弯头4个。支管末端用水处距地面的高度为15米，要求供水量不少于8米3／小时，并要求用水时水压不低于0.25大气压(表压强)。问水塔多高才能正常供水?

【习题1-19】20℃的空气从图l-59所示的焊接管道中流过，流量是5335米3／小时。总风管直径为435毫米，支风管直径为250毫米。试求在风机出口截面与管道出口截面之间的压头损失。

【习题1-20】振动喂料机的抽风装置如图1-60所示。通风机1经过旋风收尘器2将振动喂料机3中的空气抽出，在振动喂料机内维持比大气压稍低的压强(比大气压低50帕),以避免粉尘逸出。抽出的空气量是30米3／分钟，温度是20℃,含尘浓度是20克／标米3。管道直径都是300毫米。旋风收尘器筒身直径是400毫米，相对于筒身净空截面流速的局部阻力系数ζ=105。在振动喂料机与旋风收尘器之间的管道有两个90°弯头，管道长14米。收尘器与通风机之间有一个90°弯头，管道长6米。排风管长10米，排风口帽罩的局部阻力系数ζ=1．3。如果通风机的效率是75％，求通风机的功率。

【习题1-21】图1-61所示为内径等于200毫米的铸铁管道，全长1000米，输送20℃的清

水，流量为4米3／分钟。如果要将流量增加到原来的150％，而可用压头不能增加。今欲加一平行支管，管径仍为200毫米，问支管的长度应为若干? 【习题1-22】为了改善相距3千米的A、B两处的供水情况，提出了两种方案。其一是，将现有的内径150毫米的整条管道全部换用内径为200毫米的新管；另一是，将整条管道的前半段换用内径为200毫米的新管，将拆下来的旧管装在后半段，与原有的管道并联使用。在两种情况下，在最大流量之下容许的总压头损失均为15米。问哪一种方案可以得到较好的供水情况。局部阻力可以忽略。旧管的摩擦系数λ=0．04，新管的摩擦系数λ=0．032。【习题1-23】在图1-62中，水池A、B、C水面距水平基准面的垂直高度分别为60、45、55米。连接各水池的管道的直径分别为400、240、320毫米，长度分别为600、912、1120米。求流量Qa、Qb圾Qc以及在分流点J处的压头。

【习题1-24】水平环形管道如图1-63所示。从B、C处向外排出的水均为57升／秒。管段AB、AC、BC的长度均为600米，管段AB内径为203毫米(8″铸铁管)，管段AC的内径为155毫米

(6″铸铁管)，管段BC的内径为254毫米(10″铸铁管)。求各支管的流量。

【习题1-25】需要在水平管道中将煤气输送100千米的距离，输气量为5000米3／小时。煤气的平均温度为18℃，在标准状态下的密度为0．62千克／米3。管道内径为300毫米。如果管道末端的压强为1．5大气压(表压强)，试求管道起点的煤气压强。http://

第三篇：热工基础试卷

热工基础试卷

一、填空题(每小题 2 分,共 20 分)

1、火电厂中将热能转化为机械能的媒介物质叫______________。

答案:工质

2、气体分子之间不存在引力,分子本身不占有体积的气体叫做____________气体。答案:理想

3、动能与物体的_______和______有关,重力位能与物体的__________和________有关。答案:质量速度质量所处高度

4、表压力是气体的____________与_________的差值。

答案:绝对压力大气压力

5、若给工质加入热量,工质的熵__________,这时工质是______热的,熵增为__________。答案:增加吸正值

6、气体压力不变时,比容与温度成__________。

答案:正比

7、p-v图中状态变化过程线下的面积大小即表示__________的大小,所以p=v图实质上也是________图。

答案:功示功

8、对于单位质量的工质,热力学第一定律可表示为q=△u+ω,其中q表示_______,△u表示________________,ω表示______________。

答案:外界加给工质的热量工质内能的增量工质对外所做的功

9、从卡诺循环可得出,卡诺循环热效率只由高温热源与低温热源的_______________而定,提高其热效率的根本途径是提高_______________,降低________________。

答案:温度T1 T210、凝结必定是发生于________或_______汽态物质的饱和温度。

答案:等于低于

二、选择题(每小题 1 分,共 15 分)

1、下列单位中属于压力单位的是:()

2a.焦尔b.牛顿·米c.牛顿/米

答案:c2、关于内能下列说法正确的是:()

a.只与气体的温度有关b.与气体的温度和分子之间的位能有关

c.与气体压力和比容有关

答案:b3、某可逆过程中物体对外做了功,而熵没变,则此过程:()

a.工质吸收了热b.工质放出了热

c.工质既设吸热又没放热

答案:c4、容器中有两种气体,分压力分别为p1,p2,混合压力为p,则下列关系正确的是:()a.p1=p2=pb.p=p1+p2c.p＜p1+p2

答案:b5、混合气体中组成气体分容积是指:

a.在混合气体温度和混合气体压力下该气体所占的容积

b.在混合气体温度与该气体分压力时该气体所占的容积

c.以上说法都不对

答案:a6、下面关系正确的是:()

a.T2-T1=t2-t1

b.T2-T1＜t2-t1

c.T2-T1＞t2-t1

答案:a7、理想气体温度不变,压力与比容度的变化规律是:()

a.p1o1=p2v2

p1p2

b.──=──

v1v2

c.p1v2=p2v2

答案:a8、理想气体比容不变时,压力与温度的变化规律是:()

a.p1T1=p2T2

p1p2

b.──=──

T1T2

p1T1

c.──=──

T2P2

答案:b11、某一过程加入的热量等于工质的焓差,该过程是:()

a.等容过程b.等温过程c.等压过程

答案:c12、定压条件下物质从液态变为汽态:()

a.需吸热b.放热c.不一定吸热或放热

答案:a13、将一某压力下的干饱和蒸汽变为湿饱和蒸汽,可采用:()

a.加热b.升压c.降压

答案:b14、焓熵图上湿蒸汽区查找水蒸汽状态点,采用:()

a.等压线与等温线交点b.等压线与等干度线的交点

c.饱和线与等压线或等温线交点

答案:b15、随着蒸汽压力的升高,在水蒸汽焓熵图上,饱和水和干饱和蒸汽两点之间的距离:()a.缩短b.伸长c.不变

答案:a

三、判断题(每小题2分,共 20 分)

1、功与能是同一个意思,其单位都相同。()

答案:×

2、热量与热能的单位相同,其含义也相同。()

答案:×

3、下落过程的物体,其位能一定是减小的。()

答案:√

4、物体温度越高,其热量越多。()

答案:×

5、容器内绝对压力低 于大气压力时,p绝=p表+B。()

答案:×

6、由于状态参数温度下T是表示物体的冷热程度,所以热量也是状态参数。()答案:×

7、一定质量的工质其比容不发生变化,则工质不对外做功,其压力也不会降低。()答案:×

8、绝热过程因工质与外界无热量交换,故工质温度也不会发生变化。()

答案:×

9、根据能量转化与守恒定律,工质从热源吸收的热量,可以全部转化为功。()答案:×

10、热效率是评价循环热功转换效果的主要指标。()

答案:√

四、问答题(每小题 5 分,共 15 分)

1、容积功,流动功,技术功和轴功间有何区别与联系?

2答案:答:容积功ω=∫1pdv,是由于工质体积变化所做的功。流动功pv是工质通过控制面时

带入控制体的功,它是流动工质的流动能。

轴功w1是从热式设备上所能传出的技术上可被利用的外功,对转动机械而言是指转动机械输出的功。

技术功则是工质流动的动能,重力势能的变化及轴功ωs三项之和的总称,即

22ωι= ──(c2-c1)+g(z2-z1)+ωs

2它们之间的联系为:可逆变化时:ω1=∫1pdv-(p2v2-p1v1)

2、热力学第一定律说明了什么问题?其表达式是怎样的?

答案:答:热力学第一定律说明热机把工质的热能转变为机械能,必须符合能量转换和守恒定律,即在转换中能的总量保持不变。

热力学第一定律表达式为:q=△u+ω。

3、p-v图与T-S图是怎样组成的?有何用处?

答案:答:p-v图横坐标为比容,纵坐标为压力,p-v图中状态变化过程线下的面积大小 表示功的大小;p-v图实质上也就是示功图。T-S图横坐标为熵,纵坐标为绝对温度,T-S图中状态变化过程线下的面积大小表示热能的变化量即为热量,T-S图实质上也就是示热图。

4、为什么高压热水放到低压容器,热水会部分地变化蒸汽?举例说明。

答案:答:高压热水温度较高,放到低压容器,如果低压容器压力所对应的饱和温度小于高压热水温度,则高压热水放到低压容器后,成为饱和水,温度为低压容器压力下的饱和温度, 高压热水温度降低放出热量使热水部分变为蒸汽,锅炉排扩容器就是利用了这一大原理。

5、同一温度下,工质比容v＜v,说明工质的压力高于还是低于p饱,如果v＞v,压力p＜p饱,工质处于什么状态?

答案:答:同温度下,工质的比容v＜v,说明工质的压力高于p饱。如果v＞v",压力p＜p饱,工质处于过热状态。

五、计算题(每小题 15 分,共 30 分)

1、某容器容积为0.06立方米,储有0.72千克的空气,求气体的比容是多少?如再向该容器充入0.18千克空气,气体比容变为多少?

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:气体比容为0.083米/千克, 如再向该容充入0.18千克空气后,气体比容变为0.067米

3/千克。

2、有一容器有0.07立方米的气体,其压力为0.3兆帕,当温度不变,容积减小到0.01立方米,其压力上升到多少?(题中压力为绝对压力)

3答案:已知:V1=0.07米

P1=0.3兆帕

V2=0.01米 求:P2=?

解:该过程是等温过程,所以P1V1=P2V2P1V10.3×0.07 则:P2=───=────=2.1兆帕V20.01 答:压力上升到2.1兆帕。3

第四篇：热工基础课程总结

热工基础学习总结

摘要：本文就热工基础这门课程的学习进行了以下三方面的总结。第一：说明这门课程的研究目的和研究方法；第二：简单总结各章节的主要内容和知识框架体系；第三：从个人角度论述一下学习这门课程的心得体会及意见。

关键词：热力学

传热学

循环

正文：自然界蕴藏着丰富的能源，大部分能源是以热能的形式或者转换为热能的形式予以利用。因此，人们从自然界获得的的能源主要是热能。为了更好地直接利用热能，必须研究热量的传递规律。热工基础的研究目的和研究方法

1.1 研究目的

热的利用方式主要有直接利用和间接利用两种。前者如利用热能加热、蒸煮、冶炼、供暖等直接用热量为人们服务。后者如通过个证热机把热能转化为机械能或者其他形式的能量供生产和生活使用。

能量的转换和传递是能量利用中的核心问题，而热工基础正是基于实际应用而用来研究能量传递和转换的科学。

传热学就是研究热量传递过程规律的学科，为了更好地间接利用热能，必须研究热能和其他能量形式间相互转换的规律。工程热力学就是研究热能与机械能间相互转换的规律及方法的学科。由工程热力学和传热学共同构成的热工学理论基础就是主要研究热能在工程上有效利用的规律和方法的学科。

作为一门基于实际应用而产生的学科，其最终还是要回归到实际的应用中，这样一来，就要加强对典型的热工设备的学习和掌握。

1.2研究方法

热力学的研究方法有两种：宏观研究方法和微观研究方法。宏观研究方法是以热力学第一定律和热力学第二定律等基本定律为基础，针对具体问题采用抽象、概括、理想化简化处理的方法，抽出共性，突出本质。建立合适的物理模型通过推理得出可靠和普遍适用的公式，解决热力过程中的实际问题。微观研究方法是从物质的微观基础上，应用统计学方法，将宏观物理量解释为微观量的统计平均值，从而解释热现象的本质。

传热学的研究方法主要有理论分析，数值模拟和实验研究。理论分析是依据基本定律对热传递现象进行分析，建立合适的物理模型和数学模型，用数学分析方法求解；对于难以用理论分析法求解的问题，可采用数值计算和计算机求解；对于复杂的传热学问题无法用上述两种方法求解时，必须采用实验研究方法，实验研究法是传热学最基本的研究方法。

2主要章节内容总结 2.1基本概念（热力学基础知识）

热力系统：根据某种研究目的认为地划定的研究对象。按照热力系统和外界的物质和能量交换情况进行分类。常用的热力系统有开口系统、闭口系统、绝热系统和孤立系统。

工质：实现能量转换的媒介物质。如水蒸气，液态水，空气等都是常用的工质 热力系统某一瞬间呈现的宏观物理状态称为热力学状态。用于描述工质所处状态的宏观物理量称为状态参量。基本状态参量有压力、温度和比体积。

平衡态具有确定的状态参数。准静态过程是实际过程进行的足够缓慢的极限情况。实现准静态过程的条件是推动过程进行的不平衡势差无限小。

可逆过程与准静态过程的差别就在于无耗散损失。一个可逆过程必须同时是准静态过程，但准静态过程不一定可逆。

2.2热力学第一定律

热力学第一定律阐述了能量间相互转换的数量关系。本质是能量在转换过程中守恒，但依赖于物质的形态变化。

热力学第一定律应用于闭口系统的能量方程是：QUW

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）qhwt或QHWt(适用条件：任意工质、任何过程)（2）qh-vdp或QH1Vdp（适用条件：任意工质、可逆过程）（3）qcpT-vdp或QmcpT-1Vdp（适用条件：理想气体、可逆过程）

2.3理想气体的性质与热力性质

理想气体的状态方程的基本形式为PV=nRT 气体常数Rg是随工质而异的常数，工质一定，其值是一个确定的常数，摩尔气体常数是与工质无关的常数。

22二者的关系为：Rg=R/M 理想气体的比热容有真实比热容、平均比热容、平均比热容直线关系式及定值比热容。可根据精度要求选用。

理想气体混合物仍具有理想气体的一切特性，利用理想气体混合物的成分可以求解折合气体常数和折合摩尔质量。

在理想气体的热力过程部分主要讨论了4个典型基本过程，即定容过程、定压过程、定温过程、定熵过程以及具有一般意义的多变过程。前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pvnconst，可认为理想气体在可逆过程中都遵循该关系式。多变指数n的取值范围为从0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=，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。

用来压缩空气或其他气体的设备称为压气机。活塞式压气机绝热压缩耗功最多，定温压缩最少，多变压缩介于两者之间，所以应尽量减少压缩过程中的多变参数，使压缩过程更接近于定温过程。但实际的活塞式压气机的余隙容积是不可避免的，余隙容积的存在，虽然对理论耗功没有影响，但使容积效率随压力比增大而减少。为了避免单级压缩因增压比大而影响容积效率，常采用多级压缩级间冷却的方法。

2.4热力学第二定律

热力学第二定律典型的说法是克劳修斯的说法和开尔文的说法。虽然两者在表述上不同，但实质是相同的，具有等效性。

热力学第二定律的数学表达式可归纳为以下几种：

（1）卡诺定理

ηt≤ηtc , ε≤εc , ε＇≤εc＇

（2）克劳修斯积分不等式

δQ∮Tr≤0

（3）由克劳修斯积分不等式推出

（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

SQT

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。

2.5实际气体的性质及热力学一般关系式

实际气体由于距液态较近，构成气体的微观粒子间的作用力不容忽略，因而不能作为理想气体处理。

实际气体偏离理想气体的程度，通常采用压缩因子或压缩系数Z表示，Z=ｐｖ／ＲｇＴ，Ｚ是状态函数，Ｚ值与１偏离越远，越表明这时的实际气体与理想气体的偏差越大。Ｚ值的大小取决于气体种类、温度及压力。

目前研究实际气体热力性质的方法有以下两种：

（１）利用实际气体的状态方程，状态方程种类繁多，其中范德瓦尔方程最具代表意义。目前随着状态方程精度的提高，这种方法获得相当精确的结果。但状态方程往往也很复杂，因而难以通过解析法求解。通常可利用状态方程做成图表形式，以供查看。

（２）依据对比态原理，利用压缩因子对理想气体状态方程计算的结果进行修正，这种方法突出的优点在于通用性好，适用于任何气体。由于对比态只是一个近似的原理，因而这种方法计算结果精度不高，但在气体热力性质资料缺乏的情况下，这种方法较为简便，而且一般能够满足工程中的精度要求。

对于简单可压缩系，热力学中的状态参数主要有两个独立变量。依据热力学第一、第二定律及其参数的特性，导出了适用于任何工质的熵，热力学能和焓的一般关系式。同时提出了亥姆赫兹函数和吉布斯函数，其物理含义分别是：亥姆赫兹函数表示可逆过程外界对系统所做的膨胀功；吉布斯函数表示可逆定温过程中系统对外所做的技术功。

2.6 水蒸气和湿空气

水蒸气由液态水经汽化产生，它离液态较近；湿空气是指含有水蒸气的空气。这两种气体其性质较为复杂，因而不能作为理想气体来处理。

工业和生活中所用的水蒸气通常是在定压条件下对水加热产生的，水蒸气在定压情况下的产生过程表示在P-V图和T-S图，可概括为：一点（临界点）、两线（饱和水线和饱和蒸汽线）、三区（未饱和水区、湿蒸汽区和过热蒸汽区）及五态（未饱和水、饱和水、湿蒸气、干饱和蒸汽和过热蒸汽）。由于水蒸气复杂的热力性质，工程计算中通常采用一种简易方法，即利用水蒸气的热力性质图、表来确定其状态并进行热力过程的功量、热量的计算。

湿空气是一种由氮气、氧气等气体和水蒸气所组成的一种混合气体，其热力性质可通过一系列的概念来描述，如水蒸气的分压力、饱和压力、相对湿度、含湿量、比焓等。工业中存在两种典型的湿空气热力过程分别是冷却去湿过程和加热吸湿过程，有时可能是几种热力过程的结合。湿空气的热力计算通常也采用图表的简易算法，最常用的水蒸气热力性质图是h-d图。

2.7动力装置循环

将热能转换成机械能的设备称为热机。根据循环介质不同热机主要分为两种形式：蒸汽动力装置和气体动力装置。

实际循环都是复杂的不可逆的，为使分析简化，通常将实际循环抽象概括成可逆的理论循环，通过理论循环分析，找出影响循环效率的因素，从而获得提高热效率的有效措施。

郎肯循环是基本的蒸气动力循环，通过理论循环的热力学分析，得出提高循环的热效率主要有两种途径：一是改变循环初参数，即提高蒸气的初压、初温及降低乏汽压力；二是改变循环的方式，即采用回热、再热循环及热电联产。前者在改变参数的同时受到设备投资、运行等各种条件的限制，因此实际中通常两种途径配合采用。

活塞式内燃机循环和燃气轮机是典型的两种气体动力循环，前者根据工质不同可分为煤气机、汽油机和柴油机；根据循环方式不同又可分为混合加热循环、定压加热循环和定容加热循环。

通过柴油机的理论循环分析得出结论，提高循环的压缩比、定容增压比及降低定压预账比均可提高循环的热效率。燃气轮机也是一种以空气和燃气为工质的动力装置，通过理论循环分析可知，循环的热效率取决于循环增压比，而且随循环增压比的增大而提高，与循环增温比无关。

2.8 制冷循环

制冷循环是一种不完全逆向卡诺循环，它通过消耗机械能或外界驱动热源实现了热量从低温物体向高温物体的传递，是一种重要的热力循环。

评价制冷循环的性能指标主要是制冷系数和热力完善度。制冷系数表示循环获得的制冷量与所消耗的代价之比，热力完善度表示实际制冷循环接近于可逆卡诺循环的程度。

蒸气压缩制冷循环依靠相变潜热来制冷，单位质量制冷剂的制冷量较大，因而应用最为广泛。吸收式制冷由于不消耗电能，以热能来驱动，故在电力紧张而余热丰富的场合尤为适用。

热电制冷循环是一种利用温差热电效应的制冷方式，突出优点在于无污染、无噪音，但其效率低，故一般用于小容量小体积的场合。

热泵循环也是逆向循环，其不同于制冷循环之处在于热泵循环的目的在于向高温热源释放能量。由于热泵装置的供暖系数永远大于1，故在节能方面优于其他供热方式。但热泵循环的上限温度为被加热物体的温度，下限温度为环境温度，因而它的应用会受到一定限制。

2.9热量传递的基本方式

在物体内部或相互接触 物体表面之间，由于分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递现象称为热传导（简称导热）。

热对流是指由于流体的宏观运动时温度不同的流体相对位移而产生的热量传递现象。

由于物体内部微观粒子的热运动（或者说由于物体自身的温度）而使物体向外发射辐射能的现象称为热辐射。

热辐射相对于导热和对流具有以下特点：

（1）热辐射总是伴随着热能与辐射能这两种能量形式之间的相互转化。

（2）热辐射不需要中介，可以在真空中传播。（3）物体间以热辐射的方式进行的热量传递是双向的。

2.10导热

在某一时刻t，物体内所有各点的温度分布称为温度在t时刻的温度场

在温度场中，温度沿法线方向的温度变化率（偏导数）称为温度梯度。

对于物性参数不随方向变化的各向同性物体，傅里叶定律的数学表达式为

qgratdntn

在直角坐标系中，导热微分方程式的一般表达式为

t2t2t2t2ccy2z2x

它建立了导热过程中物体的温度随时间和空间变化的函数关系。导热微分方程和单值性条件一起构成了具体导热过程完整的数学描述。

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。

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。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Bi≤0.1或BiV≤0.1M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，Bi≠BiV（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；

exp(BiVFoV)（5）如果用式0计算温度场，注意

BiV和FoV中L=V/A。

计算从0到时刻通过物体传热表面传递的总热量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对流换热

对流传热的基本概念已经在前面介绍，这里不再重复。影响对流传热的因素很多而又复杂，归纳起来主要有流体运动发生的原因，流体运动的状态，流体的性质及换热面的形状、位置尺寸等方面。

对流换热系数α集中反映了放热过程中的一切复杂因素，能反应对流换热的程度，但它不能简化对流换热问题的计算。

相似原理是一种能使试验布置及实验数据综合处理的理论，主要有三个核心内容。

一是物理现象相似的性质；凡是彼此相似的现象，它们的同名相似准则必定相等。这解决了实验中测量什么量的问题。二是相似准则间的关系，物理现象中的物理量不是单个起作用的，而是由其组成的准则起作用，它解决了实验数据如何整理的问题。

三是判断相似的条件：凡同类现象，如单值条件相似，且同名准则相等，则准则必定相似，它解决了实际工程如何模拟实验，实验结果能否应用到实际工程中的问题。

2.12 辐射换热

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（α=1）、白体（ρ=1）和透明体（τ=1）都是假想的理想物体。

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面的总辐射能。包括自身辐射的能量和反射辐射能量。

角系数：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。

角系数具有相对性（又称互换性）；完整性和分解性。

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。

热阻网络图：画辐射换热热阻网络图（热路图）的原则：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。

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1/(n1)。规律：遮热板黑度越小，表面热阻越大，遮热效果越好。

2.13 传热过程与换热器

实现冷热流体间热量交换的设备称为换热器，流体在换热器中所进行的传热过程往往是导热、对流、辐射换热3种方式共同作用的复合传热过程。

处理这类复合传热问题的有效方法是采用热阻分析方法，并从中找出主导换热方式。然后把次要的换热方式归纳到主导传热方式中加以考虑，或者忽略不计。

换热器种类繁多，按其工作原理，可分为混合式、蓄热式及间壁式，其中间壁式应用最为广泛。

换热器的计算方法主要有两种，即对数平均温差法和效能传热单元数法，它们既可以用于换热器的设计计算，也可以用于换热器的校验计算。

考虑到对数平均温差法用于校验时需要复杂的试算过程，相比之下，效能传热单元数法显得更为方便。心得体会

通过对热工基础的学习，并与之前物理学专业课程相比较，发现一些既相通又相异的互相联系的方法和思想，这些方法和思想对于我从理科向工科的观念转变大有裨益。

第一：两者学科构建目的不同。物理学专业课程侧重在对整个物理学科整体框架的理解和构建，讲究的是理论的完整性，细节排布的紧密性，公式定理推导的严密性。是为以后从事与物理相关的工作打基础，面面俱到但不深入。有时为了引出一个定理，要做长篇的冗长的理论推导，环环相扣，缺一不可。因而对我们的数学功底，逻辑思维及性格都有很高的要求。

热工基础侧重于知识在实际工程中的应用，更看重知识整体的宏观性，并不特别在意那些在工程中作用甚微的环节，所以有的时候公式定理的推导给出并不是很连贯，要不就是由某些基础学科的结论直接给出，要不就是由实际的经验给出一些参数，至于其深层的物理原理，则不是热工基础课程要研究的内容。其典型代表就是以Bi数、Fo数、Gr数、j因子、Nu数、Pr数、Re数、St数为代表的相似准则数在传热学中对流传热中的提出和应用。我们在实际的应用中只要知其然，有时未必用知其所以然。

热工基础源于物理学，是其在工程中的综合应用，一门课程包括了力学、热学、统计物理、量子力学等课程内容。而门类界限不是那么清晰，是根据应用需要而展开的。比如在传热学的章节中，既有类似于牛顿力学得出的热传导的傅里叶定律，也有用量子力学等推导得出的热辐射规律。还有牛顿流体概念的提出，更是牛顿力学的相似利用，或者说本质就是牛顿力学，只不过是换上了传热学实用的外衣，焕发了第二春。

至于说质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律在解决热传导问题时的应用。更是将自然界放之四海而皆准的守恒律在工程中的完美应用。还有熵、火用、火无这三个典型概念的提出及应用分析，集直观性，精辟性，实用性于一身，其他如技术功、过程功更是如此。都是在理论的基础上大大地增加了其实用性。

第二：两者学科思想不同。整个物理学课程学下来，见证了一部恢宏壮丽的物理学史，每一部分都是那么的紧凑，来不得半点马虎，尤其是理论模型的建立和认识，更是凝聚了无数科学家的智慧和心血，反过来促进了物理学的发展。

热工基础课程是因其在工程中的应用而建立的，重在其用。故而就不如前者那么显得完美，感觉像拼凑在一起的。至于说理论模型更是在实际应用的基础上进行简化，有时未必真实，但是在应用上有与生俱来的优势，正是哲学上抓住主要矛盾，忽略次要矛盾的完美诠释。

根据能量和质量的流动对系统的分类过程中，现实中系统不能简单的归于某种情况（严格的说闭口系、开口系、绝热系、孤立系是不存在的），只是根据实际过程中的弛豫时间，取其主要效果归于某个系统模型，然后用模型检验实际系统，再进行适当修正。再比如热力过程中的可逆过程，循环过程中的卡诺循环等等都是类似的情况。既是在工程应用中误差允许的范围内，对实际问题进行简化，然后进行适当修正。

然而正是根据这些定义中的理想，应用中的趋近模型和过程，制造或改进了各种动力循环装置，在现实中发挥了举足轻重的作用，大大地加速了工业革命的进程，提高了经济社会效益。

第三：两者在计算方面的要求不同。物理学课程重在公式的推导，以加强对整个学科的理解。推导过程中用到的大部分是字母形式的变量，而不是具体数值。简而言之，没有太多的涉及到具体数值的计算。最典型的就是理论力学里面问题的推导，基本上自始至终都是字母，很少涉及具体数值，有的也是为数不多的物理学常数。

而热工基础大部分计算都是以数值的直接带入计算为主，因为实际中的应用太复杂，对我们直接进行数值计算的细心程度要求很高。另外，由于实际应用的复杂，如何在复杂的应用中抓住主要的环节，进行模型的简化和近似，也是计算能力的一部分。整体而言，热工基础对于我们的计算能力的要求还是很高的。如各种气体在各种条件下的比热容等各种性质参数，都是根据实际测量得出的，而在计算中直接带入。还有各种物质的热力学性质也是没有现成的规律可循，有的只是前人在实验基础上得出的具体近似值。还有一类是以坐标图的形式给出的。一句话，大部分的参数都要带入具体数据，算出最后所要求解的数值才有其在工程上的意义。

第四：两者用到的辅助工具不同。因为物理学课程的基础性，全面性，对我们而言，基本上一支笔一张纸，运用传统的学习方式就能将其掌握。当然还要进行一些实验的操作和学习。

而热工基础就不同了，由于实际应用的复杂，传统的一支笔一张纸已经不能满足了，必须借助计算机等大型计算工具进行模型的建立和计算。另外还要借助一些软件进行必要的模拟和计算。如热传导问题的数值解法，单相对流传热中的相似原理和量纲分析就要借助计算机软件进行建模计算。这样的例子在工程中甚为常见。

归根结底，我们学这些知识最终都要用于实际。所以我们不光要掌握书本上的原理，还要熟悉实际应用中的相关设备。如本课程涉及到的各种动力循环设备，不能只为了学而学，要为了用而学。做一个既有扎实理论基础，又善于动手，熟知各种设备内部构造的全面发展的工程型人才。

【参考文献】

热工基础（电力热力设备运行专业）唐莉萍

中国电力出版社 2004 热工基础（大机械系列）于秋红 北京大学出版社 2009 热工学基础（建筑设备类）余宁

中国建筑工业出版社 2012 传热学 杨世铭 陶文栓

高等教育出版社 2012 工程热力学 沈维道 童钧耕

高等教育出版社 2012

第五篇：热工基础与应用2014复习稿

一、题型

 1.单项选择题，15个15分；

 2.填空题，20个20分；

 3.名词解释题，6个12分；

 4.简答题，5个20分；

 5.论述题，10分；

 6.画图题，4问8分；

 7.计算题，2个15分。

二、概念

 P2 能源按性质分：含能体能源：集中储存能量的含能物质，如煤炭，石油，天然气等；过程性能源：物质运动过程产生和提供的能量，这种能量无法储存并随着物质运动过程结束而消失，如水能，风能等。



 P3能源利用经历了:薪柴时期，煤炭时期，石油时期 P5-6热污染是指在能源消耗及能量转换过程中有大量化学物质及热蒸汽排入环境，使局部环境或全环境发生增温，并可能对人类和生态系统产生直接或间接危害的现象，是能源未能被最有效、最合理地利用造成的。而温室效应是指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应，引起地球表面变热的现象，是由于人类生产和生活向大气排入过多的二氧化碳造成的。温室效应是热污染的一种。





 P16 工质 :用来实现能量相互转换的媒介物质称为工质。p P18绝对压力：p b : pp g p b;pp b : pp b p v;P19 对于简单可压缩系统，只要给定两个相互独立的状态参数，就可以确定它的平衡系统，这两参数必须可测。

 P16，,19在热力分析中为何引入平衡状态？准平衡过程如何处理“平衡状态”与“状态变化”的矛盾?

 P16为什么引入平衡状态：为了分析热力系统中能量转换的情况，首先必须能够正确地描述系统的热力状态。所谓的热力状态是指热力系统在某一瞬间所呈现的宏观物理状况。热力系统可能呈现各种不同的状态，我们只能对处于平衡的状态进行研究。所谓平衡状态，是指在没有外

界影响（重力场除外）的条件下，热力系统的宏观性质不随时间变化的状态。

 P19 准平衡过程如何处理“平衡状态”与“状态变化”的矛盾：热力系统从一个状态向另一个状态变化时，所经历的全部状态的总和称为热力过程。就热力系统本身而言，热力学仅可对平衡状态进行描述，平衡就意味着宏观是静止的；而要实现能量的转换，热力系统又必须通过状态的变化级过程来完成，过程就意味着变化，意味着平衡被破坏。平衡和过程这两个矛盾的概念怎样统一起来呢？这就要依靠准平衡过程。准平衡过程是由一系列平衡状态组成的热力过程，破坏平衡状态的不平衡势差应为无限小，也就是过程要无限放缓。

 P21，在工程热力学中，热和功的转换，是通过气体的体积功来实现的，热能转变为机械能必须通过工质的膨胀才能实现。

 P23热力循环：工质从某一初态出发经历一系列热力状态变化后，又回到原来初态的热力过程，即封闭的热力过程。分为：可逆循环、不可逆循环、正循环、逆循环，解释之。

 P24热力学能是工质微观粒子所具有的能量。包括：（1）分子的内动能和内位能；（2）维持分子结构的化学能；（3）以及原子核内部的核能。





 P25 闭口系统能量方程： q=△u+w P26 闭口可逆系统能量方程： qu21pdvP27稳定流动系统：热力系统内各点状态参数不随时间变化的流动系统。为实现稳定流动必须满足的条件：⑴进出系统的工质流量相等切不随时间变化 ；⑵系统进出口工质的状态不随时间而变；⑶系统与外界交换的功和热量等所有能量不随时间而变。1122(ucgz)和(uc2gz2)12 P28-29 伴随1kg工质进入、流出控制体积的能量为： 1212





 P29 稳定流动系统能量方程 ：q=△h+wt P30 可逆稳定流动过程能量方程： qh21vdpP31-32 能量方程的应用：叶轮式机械:w shh；热交换器: Q H;节流  h 0； 1h2P36热力学第二定律：克劳修斯说法: 热量不可能自发地、不付代价地从低温物体传至高温物体;开尔文说法: 不可能制造出从单一热源吸热、使之全部转化为功而不留下其他任何变化的热力发动机。

 P37-39卡诺循环：工作在恒温的高、低温热源间的理想可逆正循环。有两个定温可逆过程

TL

TH和两个绝热可逆过程组成。热效率：  c 1 P39热机的热效率,卡诺定理：(三条)可逆TLc1；不可逆可逆;TH

 P41：因为熵变是某一状态参数的微分，所以初态1和终态2间，不论什么过程，只要两过程的工质为同量的同一气体，两过程气体的熵变相等。

 P44孤立系熵增原理：在孤立系统内，一切实际过程（即不可逆过程）都朝着使系统熵增大的方向进行，在极限情况（可逆过程）下，系统的熵保持不变。即：可逆=0；不可逆>0;不可能发生<0。

 P50熵的微观物理意义是：孤立系统内部发生的过程，总是沿着由热力学概率小的状态向热力学概率大的状态方向进行；宏观物理意义是：一个热力系统的变化，无论可逆与否，均可以表示为熵流和熵产之和。



 P67 气体的定值比热容：表3-2，单原子气体，双原子气体； P68-69理想气体的热力学能和焓是温度的单值函数。微元过程单位质量理想气体热力学能和焓的增量：

 ducvT,dhcpT理想气体定压过程的热力学能变化量为cp△t?。

P77理想气体定容过程：quv  T；  c

P78理想气体定压过程：

P78理想气体定温过程：   







 v2wtwqRgT1ln;v1P80理想气体定熵过程： wtkw;P82-85理想气体的多变过程:据此画出p-v和T-是图； qhcpT;pvncon;n0定压;n1定温；nk绝热；n定容；P48环境温度为T0时，从温度为T1的恒高温物体向温度为T2（T2>T0）的恒低温物体传出的热量Q中的： 有效能：Ex,QQ1-

 P37-39卡诺循环：工作在恒温的高、低温热源间的理想可逆正循环。有两个定温可逆过程

TL

THP68,69想气体的热力学能、焓、熵是温度的单值函数： T2;T1无效能：An,QQT2T1和两个绝热可逆过程组成。热效率：  c 1



 ducvdT;dhcpdT;TdscvdTpdv或TdsdhvdpP62 理想气体的摩尔气体常数R与气体的种类和气体的状态无关； RMP61-63 理想气体状态方程： pvRgT;pVmRT;pVmRgT;pVnRT;R8.314J/molK,Rg

 P107当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，而产生的热量传递现象，称为热传

1d导；热阻：，ln2

2Ld1 P111温度梯度：沿等温面法线方向上的温度增量△t与法向距离△n比值的极限。



 热传导的导热热阻是:P114-117 P116-117 管道外覆盖保温材料，属于圆筒壁导热，保温：希望到热量小，热阻大，公式（4-24a），保温措施：；

 P125减小带套管工业温度计的测量误差的措施：1.管道外覆盖保温材料；2.采用足够长的测温套管；3.选用热导率小的材料做套管；4.在强度允许的情况下采用薄壁套管；5.强化套管与流体间的换热





 P147边界层的发展图4-34，层流边界层，湍流边界层，层流底层;P149努谢尔特数，雷诺数，普朗特数的含义； P151-152如何正确使用特征数方程解决对流换热问题：1.根据对流换热的类型和范围合理选择特征数方程；2.确定定性温度，用以确定特征数物性的温度；3.确定特性长度，特征数中具有代表性的尺度；4.正确选择特征速度；5.正确选用各种修正系数。

 P153管槽内强制对流换热的特征数方程中有三个修正系数：入口效应修正系数，温度修正系数，弯管修正系数。

 P168辐射力：辐射力是指单位时间内物体单位表面积向半球空间所有方向发射出去的全部波长的辐射能的总量，它的常用单位是W/㎡。

 4ETP168 黑体辐射力与温度的关系—斯特潘-玻尔兹曼定律： b

 P169 光谱吸收比：物体对特定波长辐射能的吸收比。

三、计算题：

1.P26:例2-1

2.P58:2-36;

3.P185:4-2；

4.P85:例3-6

要求：看原题计算，作图，及后面讨论；