热工基础
热工基础
【热辐射】
（2）特点： 可在真空中传播 能量传递同时伴随有能量的转换 任何物体只要在绝对零度以上，都能发射辐 射能，但是只有在物体温度较高时，热辐射才 能成为主要的传热方式。
（3）人站在火焰旁会感到热、太阳热量能传到 地球。
小结：
实际进行的传热过程，往往不是上述三 种基本方式单独出现，而是两种或三种传 热的组合，而又以其中一种或两种方式为 主。
【热对流(对流)】
（3）产生对流的原因 由于流体内部温度不同形成密度的差异，在浮力的 作用下产生流体质点的相对位移，使轻者上浮，重 者下沉，称为自然对流； 由于泵、风机或搅拌等外力作用而引起的质点强制 运动，称为强制对流。
流动的原因不同，热对流的规律也不同。 在强制对流的同时常常伴随有自然对流。
一般范围：2.3~427 W/m℃（纯银最大，其次为纯铜、铝等） 一般
温度T升高， λ下降
杂质含量增大, λ下降
2. 建材
一般范围：0.16~2.2 W/m℃，与材料结构、空隙率、 湿度、密度等有关 。 空气湿度增大， λ增大
3. 隔热材料（保温材料）
隔热材料：导热系数低于0.22 W/m℃的材料（多为 多孔结构）。
大多数金属：β<0 大多数非金属：β>0
湿度对导热系数有影响 因水的导热系数比气体大，所以湿物料 的导热系数比干物料的大
密度对导热系数有影响
密度小，导热系数小
傅立叶(Fourier, Jean Baptiste Joseph)(1768-1830)小传：法国数 学家、物理学家 。1768年3月21日生于法国欧塞尔 （Auxevre）,1830年5月16日卒于巴黎。因研究热传导理论而闻名于 世。 9岁父母双亡，被当地教堂收养。12岁由主教送于地方军事学 校读书。17岁（1785年）回乡教数学，1794年到巴黎，成为高等师 范学校的首批学员，次年到巴黎综合工科学校执教，1798年随拿破 仑远征埃及时，任军中秘书和埃及研究院秘书。1801年回国，1817 年当选为科学院院士，1822年任该院终身秘书。后又任法兰西学院 终身秘书和理工科大学校务委员会主席。 1807年向巴黎科学院提交“热的传播”论文，推导出著名的热传导 方程。并在求解该方程时发现解函数可以由三角函数构成的级数形式 表示，从而提出任意函数都可以展成三角函数的无穷级数。1822年 在代表作“热的分析理论”中解决了热在非均匀加热的固体中分布传 播问题，成为分析学在物理中应用的最早例证之一，对19世纪数学和 理论物理学的发展产生深远影响。傅立叶级数（三角级数）、傅立叶 分析等理论均由此创造。
热工基础知识
一、传热基本方式
① 导热的特点 A 必须有温差 B 物体直接接触 C 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动 而传递热量 D 不发生宏观的相对位移
一、传热基本方式
②导热机理 气体： 气体：导热是气体分子不规则热运动时相 互碰撞的结果，温度升高，动能增大， 互碰撞的结果，温度升高，动能增大，不 分子相互碰撞， 同能量水平的 分子相互碰撞，使热能从高 温传到低温处。 温传到低温处。
一、传热基本方式
对流换热特点 对流换热与热对流不同，既有热对流，也 有导热； 导热与热对流同时存在的复杂热传递过程 必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运 动；也必须有温差
一、传热基本方式
4） 对流换热的基本规律 < 牛顿冷却公式 > ） 流体被加热时： 流体被加热时： 流体被冷却时： 流体被冷却时
Φ = t
1
δ
A
−
t
2
=
λ
∆ R
t
λ
一、传热基本方式
单位热流密度
q =
t1 − t 2
δ λ
∆ t = rλ
δ Rλ = Aλ
导热热阻
δ rλ = λ
单位导热热阻
Φ=
λ ∆tA δ
一、传热基本方式
λ— 比例系数，称为导热系数或热导率，其 意义是指单位厚度的物体具有单位温度差 时，在它的单位面积上每单位时间的导热 量，它的国际单位是 W／( m·K)。它表示材 料导热能力的大小。导热系数一般由实验 测定，例如，普通混凝土 W／(m·K), 纯铜 的将近400 W／(m·K) 。
作业题
2、一大平板，高3m，宽2m，厚0.2m, 导 热系数为45 W/(m·K), 两侧表面温度分别为 =150 ℃ 及=285 ℃, 试求该板的热阻、单位 面积热阻、热流密度及热流量
热工基础.完美版PPT
Alternative energy systems — fuel cells, solar heating, geothermal, wind energy, ocean thermal, etc. 可再生能源的利用——燃料电池，太阳能加热系 统，地热系统，风能，海洋能等等
0-2 热工基础核的研能究内容：通过核反应释放的能量；
①根据热力学的两个定律，运用严密的逻辑推理，对物体的宏观现象进行分析研究，而不涉及物质的微观结构和微观粒子的运动情况。
辐射能 ：物体以电磁波的形式发射的能量。5 Nhomakorabea能源
定义：人类采用各种手段获取各类能量的物 质资源
分类：非再生能源（耗竭能源） 再生能源（非耗竭能源）
The world’s first power-driven, controlled and sustained flight invented and built by Wilbur and Orville Wright flown by them at Kitty Hawk, North Carolina December 17, 1903 .They opened the era of aviation.
The first car that ever mastered a drive was built by the German engineer and inventor Carl Benz in 1885 .
16
Transportation- Automobiles
17
Aviation: 1900
能量是物质运动的度量。 世界是由物质构成的，一切物质都处于 运动状态，所以一切物质都具有能量。
热工基础第一章
符号：W
单位：J 或 kJ 对于微元可逆过程，
W pAdx pdV
对于可逆过程1～2：
W pdV
1
2
40
单位质量工质所作的膨胀功用符号 w 表 示，单位为J/kg 或 kJ/kg。
w pdv
膨胀：dv > 0 , w > 0 压缩：dv < 0 , w < 0 (2) 示功图（p-v图） w 的大小可以 pv 图上的过程曲线下 面的面积来表示 。 功是过程量而不 是状态量。
常用温标
绝对K 373.15 摄氏℃ 100 水沸点 37.8 华氏F 212
273.16 273.15
发烧 100 0.01水三相点 0 冰熔点 32
-17.8 -273.15
盐水熔点 0
-459.67
0温标的换算Fra bibliotekT [ K ] t [ C ] 273.15
O
5 t[ C ] (t[ F ] 32) 9
固定、活动 真实、虚构
热力系统：
在工程热力学中，通常选取一定的工质或 空间作为研究的对象，称之为热力系统，简 称系统。系统以外的物体称为外界或环境。 系统与外界之间的分界面称为边界。 （1）闭口系统 与外界无物质交 换的系统。系统的质 量始终保持恒定，也 称为控制质量系统。
闭口 系统
边界
外界
10
（2）开口系统 与外界有物质交 换的系统。系统的容 积始终保持不变，也 称为控制容积系统。
p f (v, T ) F p, v, T 0
T f ( p, v) pv RT
35
（3）状态参数坐标图
以独立状态参数为坐标的坐标图。 在以两个独立状态参数为坐标的平面 坐标图上，每一点都代表一个平衡状态。
热工基础
工程热力学一、基本概念（一）工质及其状态参数1、工质：实现热能与机械能相互转换的工作介质（如：水蒸汽）。
工质的状态：工质在某一瞬间宏观的物理特性。
2、工质的状态参数：描述工质状态的物理量。
常见的状态参数：温度T、压力P、比容c、内能U、焓H、熵S（1）压力：单位面积上所受的垂直作用力，p=F/A，符号为p，单位是帕斯卡，表示为“Pa”，1Pa=1N/m2，工程上常用MPa，1Mpa=10Pa，此外，还有at、atm，mmHg等。
压力的测量：压力表数据与工质实际压力的关系：（我们用p表示绝对压力，p b表示大气压力，p g表示压力表读数）绝对压力：容器内工质的的实际压力，用符号p表示；表压力：工质的绝对压力与大气压力的差值，用p g表示。
p=p b时，p g=0 p＞p b时，p=p b+p g p＜p b时，压力表（真空表）上读数称为负压或真空，p v表示，p=p b-p v电厂中有时用真空度表示真空值的大小，称为真空度。
（2）内能：内部所具有的各种微观能总和，用符号“U”表示，单位为J或kJ，U=f （T，v）主要包括：分子内动能：主要由分子不规则热运动引起，是温度的函数；分子内位能：分子间存在着作用力，与分子之间距离有关，是比容的函数。
由于内能取决于工质的温度与比容，因此，内能是状态参数（3）焓：焓为内能与流动功的总和，用H或h表示，单位为J或kJ，h=u+pv；焓是状态参数；（4）熵：ds=dq/T，单位：J/（kg.k）或kJ/(kg.k)，熵为状态参数，热力学中常用ds的正负来判断热量的大小、方向：ds＞0，q＞0，吸热；ds＜0，q＜0，放热；ds=0，q=0绝热。
3、膨胀功及p-v图4、热量及T-S图（二）热力学第一定律：热可以变为功，功也可以变为热；当一定量的热消失，必产生与之数量相当的功，消耗一定量的功，必产生相当数量的热。
热力学第一定律解析式及应用q=Δu+w（1kg工质）q：系统吸收或放出的热量。
热工基础知识
• 6、减少总压头损失的措施 • A、选取适当的流速 流速大时，h失亦相应增大。流速小时会造成设备断面的过分 增大，从而浪费较多的管道材料和占用较多的建筑空间。因此， 设备内的流速应选得合适，称经验流速。 • B、力求缩短设备长度 设备长度愈大，则h摩愈大。因此，在满足生产需要下应力求 缩短设备长度。顺便指出，使管壁光滑些可减少h摩。 • C、力求减少设备的局部变化 设备的局部变化愈小，则设备的局部损失愈少，因此，应在 满足生产需要的条件下力求减少设备的局部变化。 当必须有局部变化时，也应采用如下措施： a 用断面的逐渐变化代替断面的突然变化可减少h局。 b 用圆滑转弯代替直转弯或用折转弯代替直转弯可减少h局。
• 1.2.2 运动气体的连续方程式 • 气体连续方程式是研究运动气体在运动过程中流量间关系 的方程式。气体发生运动后便出现了新的物理参数，流速和 流量就是运动气体的主要物理参数。 • 1、流速和流量 • A、流速：用符号ω表示，单位是m/s。 • B、流量 • a、体积流量：单位时间内气体流过某截面的体积称为体 积流量，用符号V表示，单位为m3/s、m3/min或m3/h。 标准状态下气体的体积流量用V0表示。生产中和资料中多 用V0表示气体的体积流量。 • b、质量流量：单位时间内气体流过某截面的质量称为质 量流量，用符号贝M表示，单位是kg/s或kg/h。
• ⑴ 气体的温度 • 绝对温标与摄氏温标的关系： K＝273.15+ t K
•⑵ 气体的压力 •a、定义： 由于气体自身的重力作用和气体内部的分子运动作 用，气体内部都具有一定的对外作用力。 •b、压力的单位 •① 以单位面积上所受的作用力来表示，例如：牛顿/ m2(Pa或 N/m2)、公斤/cm2(kgf/cm2）或公斤/m2(kgf/m2)。 •② 用液柱高度来表示：例如米水柱(mH2O)、毫米水拄 (mmH2O)和毫米汞柱(mmHg)。 •③ 用大气压来表示：大气重量对地球表面上所造成的压力称 为大气压力，常用单位是mmHg。
热工基础考点总结
热工基础考点总结一、热力学基础1. 系统和界面•定义系统的概念，包括孤立系统、开放系统和封闭系统。
•熟悉系统界面的概念，如壁厚、界面温度等。
2. 状态和过程•熟悉系统状态和过程的概念，例如平衡态、非平衡态、准静态过程等。
•了解状态方程的概念和热力学基本方程。
3. 热力学第一定律•了解热力学第一定律的表达式和含义。
•知道内能和焓的概念及其与热力学第一定律的关系。
4. 热力学第二定律•了解热力学第二定律的表述形式，包括克劳修斯表述和开尔文表述。
•知道热力学第二定律的熵增原理，并能解释其物理意义。
二、热力学过程1. 等温过程•熟悉等温过程的特点和性质。
•掌握等温过程中理想气体状态方程的计算方法。
2. 绝热过程•熟悉绝热过程的特点和性质。
•知道绝热过程中的绝热指数和绝热过程的状态方程。
3. 过程方程•掌握平衡态过程方程的推导和应用。
•熟悉绝热过程和等温过程的过程方程表达式。
4. 循环过程•了解热力学中的循环过程，如卡诺循环、斯特林循环等。
•理解循环过程的工作假设和效率计算方法。
1. 理想气体的热力学性质•熟悉理想气体的状态方程、内能、焓、熵的计算方法。
•熟悉理想气体的定容热容、定压热容和绝热指数的计算。
2. 水和水蒸气的热力学性质•了解水和水蒸气的热力学性质，包括饱和蒸汽线和湿度。
•知道水和水蒸气的状态方程、焓、熵的计算方法。
3. 固体和液体的热力学性质•了解固体和液体的热力学性质，包括热容、热膨胀系数等。
•掌握固体和液体的状态方程、焓、熵的计算方法。
四、热力学第三定律1. 热力学第三定律的表述和含义•掌握热力学第三定律的表述和含义。
•了解绝对零度和熵的基态。
2. 剩余熵和等温线•掌握剩余熵的概念和计算方法。
•理解等温线的性质和特点。
五、热力学势函数1. 焓和熵的性质•掌握焓和熵的概念和性质。
•知道焓和熵与温度、压力的关系。
2. 内能和自由能的性质•知道内能和自由能的概念和性质。
•理解内能和自由能的物理意义以及与其他热力学函数的关系。
热工基础
绝对压力p ——工质的真实压力 大气压力pb（近似取值0.1Mpa） 表压力pe、真空度pv
只有绝对压力 p 才是状态参数。
环境压力的是变化，波动的；因此，表压力和真空度也会变化。
p = p b + pe p = pb - pv
温度 ——是反映物体冷热程度的物理量。温度的高低
反映物体内部微观粒子热运动的强弱。
表示状态参数之间关系的方程式称为状态方程式。
两个独立的状态参数就能确定简单可压缩系统的平衡
状态，因此以两个独立的状态参数为坐标所构成的坐标
图（状态参数坐标图）上，每一点都代表一个平衡状态。
p f (v, T )
联系各个点的路径就是 具体实现该状态变化的过程。
T f ( p, v)
的宏观运动及重力场位臵）
比热力学能：单位质量工质的热力学能 。
符号：u；单位：J/kg 或kJ/kg。
物理学中，气体分子的动能主要取决于温度，位能与比 体积有关，因此，比热力学能只取决于热力学温度、比体 积，即取决于热力状态，反应了一种状态, 是状态参数。
气体工质的比热力学能可表示为
u f (T , v)
必须遵循。
即，热力过程进行中，能量的总量守恒，同时伴随一
定形式的能量转换或传递（转移）。
能量既不会凭空产生，也不会自己消失，只会从一种形 式转换为另一种形式，或从一处传递到另一处。总量守恒。
2-1 热力系统的储存能
热力系统储存能— 储存于
热力系统的能量 1. 热力学能 不涉及化学变化和核反应时，物质分子热运动的动 能和分子间的位能之和（热能）。 热力学能符号：U，单位：J 或kJ 。 热力学能（取决系统本身的状态） 宏观动能、宏观位能（系统
热工基础知识
一、热工基础知识(一)、热力学基础1、温度温度是衡量物体冷热程度的尺度，是物质分子热运动平均动能的度量。
摄氏温标：1个标准大气压下纯水的冰点定为0℃，沸点定为100℃，在这个区域内划分100等分，每1等分为1度，单位为℃。
用t表示。
华氏温标：1个标准大气压下纯水的冰点定为320F，沸点定为2120F，在这个区域t1=1.8t+32 (0F)内划分180等分，每1等分为1度，单位为0F。
用t1表示。
绝对温标：又称热力学温标，每一度大小与摄氏温标相等，起点为物质内分子热T=t+273.15(K)运动完全停止时-273.15℃），单位为K。
用T表示。
2、压力1 bar 巴 =100000 pa 帕斯卡=0.1MPa1 psi 磅/平方英寸=0.0703 kgf/cm21 kgf/cm2 千克力/平方厘米 =98000 pa 帕1 mm aq. 毫米水柱=9.8 pa 帕1 mm hg 毫米汞柱=133.28 pa 帕1 m H2O 米水柱=9800 pa 帕=0.1 kgf/cm2 千克力/平方厘米工程上常将1大气压（B）看成1个工程大气压或0.1MPa,即B=1kgf/cm2,或B=0.1MPa 表压：通过压力表读出的压力，为绝对压力减当地大气压。
真空度：压力比大气压低的程度。
真空度=B-绝对压力3、热能：分子热运动强度的度量，是依靠温差传递的能量。
用Q表示1kcal=4.1868kJ1 kcal/h 大卡/时=1.163 W 瓦1 kW千瓦=860 kcal/h 大卡/时1 btu/h 英制热量单位/时=0.293 W瓦4、比热：单位质量的物质温度每升高或降低1K所需要加入或放出的热量。
定压比热Cp：气体在加热或冷却时，如果保持压力不变，则其比热称为定压比热。
物体的吸(放)热量：Q=mCp(t2-t1)定容比热Cv ：气体在加热或冷却时，如果保持体积不变，则其比热称为定压比热。
Cp>Cv绝热指数k：气体的定压比热与定容比热之比为气体的绝热压缩指数，k=Cp/Cv5、理想气体状态方程：pV=mRTR：气体常数，8314/气体分子量，空气为287J/(kg.K)p：Pa，帕V：m3m：kgT：K等温过程，等压过程，等容过程绝热过程：气体状态发生变化时，与外界不发生热量交换的过程称为绝热过程。
热工基础第一章
温度的测量
温度计
物质 （水银，铂电阻） 特性 （体积膨胀，阻值）
基准点 刻度
温标
绝对K
373.15
273.16 273.15
常用温标
摄氏℃
华氏F
100 水沸点
212
37.8
发烧 100
00.01水冰三熔相点点
32
-17.8 盐水熔点 0
0 -273.15
-459.67
温标的换算
T[K] t[OC] 273.15 t[OC] 5 (t[F] 32)
§1-3 基本状态参数
压力 p、温度 T、比容 v （容易测量）
1、压力 p
物理中压强，单位: Pa , N/m2 常用单位：
1 bar = 105 Pa 1 MPa = 106 Pa 1 atm = 760 mmHg = 1.013105 Pa 1 mmHg =133.3 Pa 1 at=735.6 mmHg = 9.80665104 Pa 1 psi=0.006895MPa
内燃机装置
空气、油
废气
吸气
点火
膨胀
排气
内燃机装置
基本特点： 1、热源，冷源 2、工质（燃气） 3、膨胀做功 4、循环
(加压、加热、 膨胀做功、放热)
制冷空调装置
基本特点： 1、热源，冷源 2、工质（制冷剂） 3、得到容积变化功 4、循环
(加压、放热、 膨胀、吸热)
动力装置
共同基本特点： 1、热源，冷源 2、工质 3、容积变化功 4、循环
见习题1－4 大气压随时间、地点变化。
物理大气压 1atm=760mmHg = 1.013105 Pa
其它压力测量方法
高精度测量：活塞式压力计 工业或一般科研测量：压力传感器
热工基础
1 基础概念1.1 能的利用1.2状态、状态参数及1.3 平衡状态1.4 气体状态方程式1.5功和热量1.6 理想气体的热力过程2热力学第一定律3热力学第二定律4传热学理论基础1 基础概念1.1 能的利用热力学----研究热能的性质及其与其它能量相互转换的科学工程热力学----研究与热力工程有关部门的热能和机械能相互转换即热功转换的规律。
工程热力学是热力学的一个分支；是热力工程的基础理论常用热力设备：蒸气动力设备（热力发电厂的动力）、内燃机（各种行走机械动力）、燃气轮机（航空、舰艇发动机及发电等）、蒸气压缩制冷装置（各种制冷设备）1.2状态、状态参数及热力系统----热力学研究对象的物体的，热力系统外面和热功转换有关的其它物体统称为外界工质----气体或蒸气等用以实现热功转换的工作物质热力设备中依靠工质从热源吸热及对外膨胀作功而实现热功转换时，工质本身也在不断发生变化。
为了说明热力设备中的热功转换过程，必须研究这个过程中工质发生的变化。
热力学中把工质所处的某种宏观状况称为工质热力状态(简称状态)热力状态----工质所处的某种宏观状况气体状态参数----描述工质状态的物理量，状态参数的数值仅决定于工质的状态基本状态参数---- 三个可测的状态参数：比容、压力、温度（1）比容（ν）- --- 单位质量物质所占容积。
与密度的关系：ν=1/ρ （2） 压力(p) ----气体压力是气体在单位面积容器壁上的垂直作用力 表压力：压力表指示的压力绝对压力：作为气体状态参数的压力只能是气体的绝对压力。
气体压力称为绝对压力 真空度：真空表 压力的单位重力作用下液体所受压力及压力分布规律取p 0=0 则 p a =γh γ：常数所以：p a ∝h h = p a /γ因此 压力可用液柱高度表示，如水柱、汞柱 大气压H 2O γ=9800N/m 31mH 2O =9.8×103N/m 2Hg γ=1.33×105N/m 3 1mmHg =1.33×102 N/m2标准大气压 地球海平面上大气压力 1amt =760 mmHg 1工程大气压=10mH 2O认为p 0=0是一种方便的表示方法，因为大气压力无所不在，且作用互相抵消，所以在工程计算中常不计及，称为相对压力或表压力，否则称为绝对压力。
热工基础(正式)
法国物理学家卡诺
自然界的能量是守恒的，哪 里消耗了能，总在另外地方得到 相当的热。
焦耳用了近40年的时间，先后 用不同的方法做了400多次实验， 不懈地钻研和测定了热功当量。他 得出结论：热功当量是一个普适常 量，与做功方式无关。公认值是 427千克重· 米每千卡。
这说明了焦耳不愧为真正的 实验大师。他的这一实验常数，为 能量守恒与转换定律提供了无可置 疑的证据。
定义：从燃料燃烧中获得热能并利用热能得到动 力的整套设备。 内燃机 燃气轮机 喷气发动机
28
传 热 学
（Heat Transfer）
第一章 概述
1. 传热学（Heat Transfer）
(1) 研究热量传递规律的科学，具体来讲主要有热量传递 的机理、规律、计算和测试方法
(2) 热量传递过程的推动力：温差
鲁道夫· 克劳修斯
熵值直接反映了它所处状态的均匀程度， 系统的熵值越小，它所处的状态越是有序，越不 均匀；系统的熵值越大，它所处的状态越是无序， 越均匀。 系统总是力图自发地从熵值较小的状态向熵 值较大（即从有序走向无序）的状态转变，这就 是熵增原理。
•可逆绝热过程 •不可逆绝热过程
Sf=Si Sf>Si
因此研究热能的传递、转换与控制的工程热力学是大多 数工科专业的一门重要的技术基础课程。
主要内容：热力学基本概念、热力学三大定律。
热力学三大定律
热力学第零定律，确定了状态函数——温度；
热力学第一定律，确定了状态函数——内能（焓） 热力学第二定律，确定了状态函数——热温比（熵） 热力学第三定律，理论证明存在—— 绝对零度（0k）
2、当系统本身已处于平衡状态， 这时系统状态的变化必须在外界 功和热的作用下才能发生，促使 向新的状态变化。
热工基础
1、凡是能将热能换为机械能转的机器统称热力发动机，简称热机。
2、热能和机械能之间转换是通过媒介物质在热机中的一系列状态变化过程实现的，这种煤质称为工质。
3、如果在热力过程中系统所经历的每一个状态都无限接近平衡态，这种过程称为准平衡过程或准静态过程。
4、系统在某一瞬间所呈现的宏观物理状况称为系统的热力状态，简称状态。
系统内部各处的宏观性质均匀一致、不随时间而变化的状态称为平衡状态。
系统内部不存在热量传递，即各处的温度均匀一致的状态称为热平衡状态。
5、用于描述工质所处状态的宏观物理量称为状态参数。
在工程热力学中，通常选取一定的工质或空间作为研究的对象，称之为热力系统，简称系统。
系统以外的物体称为外界或环境。
系统与外界之间的分界面称为边界。
（1）闭口系统：与外界无物质交换的系统。
系统的质量始终保持恒定，也称为控制质量系统。
（2）开口系统：与外界有物质交换的系统。
系统的容积始终保持不变，也称为控制容积系统（3）绝热系统（4）孤立系统6、当液体在有限空间内加热汽化时，当蒸汽空间中蒸汽的密度达到一定程度是，在同一时间内，溢出液面的分子数就会与回到液面的分子数相等，气、液两相达到动态平衡，这种状态称为饱和状态7、饱和水继续加热至全部转化为干饱和蒸汽时吸收的的热量称为汽化潜热8、郎肯循环的热效率取决于汽轮机进口蒸汽的焓h1、乏汽焓h2、以及凝结水的焓h3,且有&=（h1-h2)/(h1-h3)*100%9、在物体内部或相互接触的物体表面之间，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叫做热传导。
10、大平壁一维稳态导热的特点：1.平壁两表面维持均匀恒定不变温度；2.平壁温度只沿垂直于壁面的方向发生变化；3.平壁温度不随时间改变；4.热量只沿着垂直于壁面的方向传递。
11、热对流：由于流体的宏观运动使不同温度的流体相对位移而产生的热量传递现象。
热对流只发生在流体之中，并伴随有微观粒子热运动而产生的导热。
热工基础与应用
热工基础与应用热工是研究热能转化和能量利用的一门学科，广泛应用于能源工程、环境工程、电力工程等领域。
本文将探讨热工学的基础概念和应用。
一、热力学基础1. 热力学定律热力学是研究物质能量转化和宏观物质状态变化规律的学科，其中有三条基本定律，即能量守恒定律、熵增加定律和温度的传递原理。
能量守恒定律指出能量在各种物质之间即被转化又不消失，熵增加定律表示熵在自然界不断增加，温度的传递原理则解释了热能的传导、传感和传递过程。
2. 热力学循环热力学循环是指一组经过一系列热力学过程之后最终返回初始状态的过程。
常见的热力学循环包括卡诺循环、布雷顿循环等。
卡诺循环是一个理想化的循环，它具有最高效率，广泛用于能源系统工程的设计与优化。
二、热工应用1. 热功学热功学是研究热能转换为功的过程的科学。
根据热功学原理，我们可以设计和运营各种能量转换系统，如汽车发动机、燃气轮机和蒸汽动力装置等。
热功学的应用可以提高能源利用效率，减少对环境的影响。
2. 换热器设计换热器是将热能从一个物质传递到另一个物质的设备，广泛应用于工业生产和日常生活。
换热器设计要求高效率、节能和安全可靠。
通过热工学的分析和计算，我们可以确定合适的换热面积、流体流量和温差，从而确保换热器的性能和稳定运行。
3. 热力系统优化在能源工程和电力工程中，尤其是大型工业系统中，对热力系统进行优化是至关重要的。
通过热工学的理论分析和实验研究，我们可以确定最佳的能源组合、设备运行参数和管道布局，从而使系统的能效达到最优化水平，提高能源利用效率。
4. 热力系统的节能措施能源短缺和环境问题日益突出，节能已经成为了热工学的一个重要研究方向。
我们可以通过改进设备设计、提高能源利用效率、采用新型材料和技术等手段来实现热力系统的节能。
例如，在建筑工程中，使用节能型建材和设计合理的建筑结构可以减少对空调和暖气系统的依赖，从而节约能源。
总结：热工学作为一门应用广泛的学科，为我们理解和应用热能转化和能量利用提供了基础。
热工基础
热工基础[单项选择题]1、开口系统是指（）的热力系统A.具有活动边界B.与外界有功量交换C.与外界有热量交换D.与外界有物质交换参考答案：D[单项选择题]2、绝热系统是指（）的热力系统A.状态参数不变B.热力学能不变C.与外界没有热量交换D.与外界没有功量和热量交换参考答案：C[单项选择题]3、孤立系统是（）的热力系统A.与外界无热量交换B.与外界无功量交换C.与外界无质量交换D.与外界无任何相互作用参考答案：D[单项选择题]4、下列说法中正确的是（）A.平衡状态一定是稳定状态B.稳定状态一定是平衡状态C.均匀状态一定是平衡状态D.平衡状态是不存在内部势差的状态参考答案：A[单项选择题]△T+w适用于闭口系中（）5、公式q=cVA.理想气体的可逆过程B.实际气体的任意过程C.理想气体的任意过程D.任何工质的可逆过程参考答案：C[单项选择题]6、体吸热后热力学能（）A.一定增加B.一定减少C.不变D.可能增加、减少或不变参考答案：D[单项选择题]7、在相同的温度变化区间内，理想气体定容过程焓的变化量与定压过程相比（）A.较大B.大小相等C.较小D.大或小不确定参考答案：B[单项选择题]8、对于闭口系，当过程的始态与终态确定后，下列各项目中哪一个值无法确定（）A.QB.Q－WC.W（当Q=0时）D.Q（当W=0时）参考答案：A[单项选择题]9、理想气体向真空膨胀，当一部分气体进入真空容器后，余下的气体继续膨胀。
该过程所做的膨胀功（）A.W＞0B.W=0C.W＜0D.无法确定参考答案：A[单项选择题]10、理想气体的（）是两个相互独立的状态参数A.温度与热力学能B.温度与焓C.温度与熵D.热力学能与焓参考答案：C[单项选择题]11、在相同的恒温热源间工作的其他可逆循环的热效率（）卡诺循环的热效率。
A.大于B.小于C.等于D.小于或等于参考答案：C[单项选择题]12、在两恒温热源之间工作的可逆热机，其热效率的高低取决于（）A.热力循环包围的面积大小B.高温热源温度C.低温热源温度D.高温热源及低温热源温度参考答案：D[单项选择题]13、下列说法正确的是（）A.系统吸热后总是温度升高B.热量绝不能从低温传向高温C.只要过程的初终态相同，状态参数的变化就相同D.只要过程的初终态相同，过程中交换的功量就相同参考答案：C[单项选择题]=δQ／T适用于（）14、热熵流的计算式dSfA.理想气体任意过程B.理想气体可逆过程C.任何工质任意过程D.任何工质可逆过程参考答案：C[单项选择题]15、系统经历一个不可逆过程后，其熵变化（）A.必定增加B.必定减少C.保持不变D.可能增加、减少或不变参考答案：D[单项选择题]16、系统经历一个不可逆绝热过程后，其熵变化（）A.必定增加B.必定减少C.保持不变D.可能增加、减少或不变参考答案：A[判断题]17、热力学中，压力、温度和比容称为基本状态参数参考答案：对[判断题]18、容器中气体的压力不变，则压力表的读数也绝对不会改变。
热工基础热工基础 (100)
《热工基础》----传热学篇第9章对流传热§9-4单相流体管内强迫对流传热特征数关联式第9章对流传热主要内容（1）管内流动对流传热的影响因素；（2）管内强迫对流传热特征数关联式。
9.4.2管内强迫对流传热特征数关联式1.湍流强迫换热迪图斯一贝尔特（Dittus —Boelter ）公式：=0.023f f 0.8fNu Re Prn 得到的是平均传热系数n t t t t =><⎧⎨⎩-w f w f 0.4()0.3()922适用条件：对于流体与管壁温度相差不大的情况（气体：∆t<50℃；水:∆t<30℃；油:∆t<10℃）不符合使用条件时，需要修正。
Re <<⨯4f 510 1.510,Pr ≤≤f 0.7160l d >/60图9-7短管修正系数l d </60如果如果流体与壁面温差较大：却冷被体气：热加被体气：却冷被体液：热加被体液⎭=⎪⎪+⎪=+⎪⎬⎪=⎪⎪⎪=⎫εεμεμμεμt t 1273.15()273.15()()t w t f 0.55wt f 0.25wt f 0.11如果弯曲管道：体液于对：体气于对⎭⎪=+⎪⎬⎪⎪=+⎫εεR d R d 110.3()1 1.77r 3r 工程实际应用的迪图斯一贝尔特（Dittus —Boelter ）公式：=Nu Re Pr nεεε0.023f f 0.8f l t r以上公式对等热流和等壁温边界条件都适用，可用于一般光滑管道内强迫传流换热的工程计算，实验数据的偏差较大，有时可达25%。
格尼林斯基(Gnilinski)公式（1976）适用条件：阻力系数：物性场不均匀的修正系数：(/8)(1000)112.7(/8)(1)1f f f 1/2f 2/32/3=-+-+⎛⎝ ⎫⎭⎪⎡⎣⎢⎢⎤⎦⎥⎥⋅Nu f Re Pr f Pr d l c t Re <<⨯f 62300510,Pr ≤≤f 0.52000f Re =--(0.79ln 1.64)f 2气体：液体：t t c T T T T c Pr Pr Pr Pr =⎛⎝ ⎫⎭⎪⎪≤≤=⎛⎝ ⎫⎭⎪⎪≤≤f w 0.45fw f w 0.11fw ,0.5 1.5,0.0520将格尼林斯基公式分别用于气体和液体，可以得到下面进一步简化的公式：气体Nu Re Pr d l T T =-+⎛⎝ ⎫⎭⎪⎡⎣⎢⎢⎤⎦⎥⎥⎛⎝ ⎫⎭⎪⎪0.0214(100)1f f 0.8f 0.42/3fw0.45液体Nu Re Pr d l Pr Pr =-+⎛⎝ ⎫⎭⎪⎡⎣⎢⎢⎤⎦⎥⎥⎛⎝ ⎫⎭⎪⎪0.012(280)1f f 0.87f 0.42/3f w0.11格尼林斯基公式不仅适用于旺盛湍流换热，也适用于从层流到湍流之间的过渡流换热。
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第一章1.工程热力学研究对象:工程热力学主要研究热能和机械能及其他形式的能量之间相互转换的规律2.传热学研究对象:传热学主要研究热量传递的规律3.热机：凡是能将热能转换为机械能的机器统称为热力发电机4.工质：热能和机械能之间的转换时通过媒介物质在热机中的一系列状态变化过程来实现的，这种媒介物称为工质5.热源：工程热力学中，把热容量很大，并且在吸收或放出有限量热量时自身温度及其他热力学参数没有明显改变的物体称为热源6.系统：工程热力学通常选取一定的工质或空间作为研究对象，称之为热力系统7.外界：系统以外的物体称为边界或环境8.边界：系统与外界之间的分界面称为边界9.闭口系统：与外界无物质交换的系统10.开口系统：与外界有物质交换的系统11.绝热系统：与外界无热量交换的系统12.孤立系统：与外界既无能量交换又无物质交换的系统13.状态：工质在某一瞬间所呈现的宏观物理状况称为工质的热力状态14.平衡状态：在不受外界影响的条件下，工质的状态参数不随时间而变化的状态称为平衡状态15.基本状态参数：压力，温度，比体积16.绝对压力：工质的真实压力17.表压：压力表只是的数值18.热力学第零定律：如果两个物体中的每一个都分别与第三个物体处于热平衡，则这两个物体彼此也必处于热平衡19.热力过程：系统由一个状态到达另一个状态的变化过程称为热力过程20.准静态过程：如果在热力过程中系统所经历的每一个状态都无限地接近平衡态，这种过程称为准平衡过程，又称为准静态过程21.可逆过程：如果系统完成了某一过程之后，再沿着原路经逆行而回到原来的状态，外界也随之回复到原来的状态而不留下任何变化22.不可逆因素：摩擦，温差传热，混合，扩散，渗透，溶解，燃烧，电加热等都是不可逆因素23.功量：在力学中，功定义为力和沿力作用方向位移的乘积24.热量：热力系统与外界之间依靠温差传递的能量25.正负定义：系统对外界做功的值为正，外界对系统做功的值为负第二章1.热力学第一定律：在热能与其他形式能的互相转换中，能的总量始终不变2.膨胀功：过程：Q=△U+W微元过程：δQ=dU+δW对于可逆过程：δQ=△U+∫pdV微元过程：δQ=dU+pdV单位质量工质：q=△u+w微元过程：δq=du+δw单位质量可逆过程：q=△u+∫pdv微元过程：δq=δu+pdv2.技术功：单位质量工质：Q=△H+WQ=△h+w微元热力过程：δQ=dH+δWΔq=dh+δw第三章1.理想气体：气体分子之间的平均距离相当大，分子体积与气体的总体积相比可忽略不计；分子之间无作用力；分子之间的互相碰撞以及分子与容器壁的碰撞都是弹性碰撞2.理想气体状态方程式：pv=RgT3.理想混合气体：如果混合气体中各组成气体都具有理想气体的性质，则整个混合气体也具有理想气体的性质，其p,v,T之间的关系也符合理想气体状态方程式4.道尔顿定律：p=∑p(i) 上标k，下标i=15.理想混合气体各项组分：质量分数，摩尔分数，体积分数6.压气机过程：吸气，压缩，排气7.三种压缩形式：绝热压缩，定温压缩，多变压缩8.热力过程的集中方式：P50-579.各种热力过程的计算公式：P6010.熵：P41-42公式11.喷管：是一种使流体压力降低而流速增加的特殊形状的管段12.扩压管：是将高速气流自一端引入，而在另一端得到压力较高的第四章1.克劳修斯表述：不可能将热从低温物体传至高温物体而不引起其他变化2.开尔文-普朗克表述：不可能从单一热源取热，并使之完全转变为功而不产生其他影响3.卡诺循环组成：由两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程组成4.卡诺定理：定理一。
在相同的高温热源和低温热源间工作的一切可逆热机具有相同的热效率，与工质的性质无关定理二。
在相同高温热源和低温热源间工作的任何不可逆热机的热效率，都小于热机的热效率5.提高效率的途径：提高高温热源的温度T1T2降低低温热源的温度6.熵流：完全是由于工质与热源之间的热交换所引起的熵变7.熵产：完全是由于不可逆因素造成的热交换造成的8.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（dSiso=dSg≥0)9.火用：当系统由任意状态可逆地变化到与给定的环境状态相平衡时，系统能量中理论上可以转换为其他任何形式能的最大数量第五章 1.液体汽化形式：蒸发和沸腾2.水蒸汽产生过程：水定压预热，饱和水定压汽化，干蒸汽定压过热3.一点：临界点。
二线：饱和液体线（x=0），干饱和蒸汽线（x=1）。
三区：未饱和水区，汽液两相存在的湿蒸汽区，过热蒸汽区。
五状态：未饱和水状态，饱和水状态，湿蒸汽状态，干蒸汽状态，过热蒸汽状态4.水蒸汽焓熵图：P1105.湿空气：含有水蒸气的空气6.三个温度计：露点温度计，干球温度计，湿球温度计7.绝对湿度：1m ³的湿空气中所含水蒸气的质量称为湿空气的绝对湿度 相对湿度：是空气中的绝对湿度ρv与同温度下湿空气的最大绝对温度，即饱和湿空气的绝对湿度ρs之比称为湿空气的相对湿度，用φ表示，即φ=ρρsv8.含湿量：在湿空气中，与单位质量干空气共存的水蒸气的质量第六章 1.动力循环：热机的工作循环根据工质的不同，动力循环可分为蒸汽动力循环和气体动力循环2.朗肯循环装置：P1293.蒸汽参数对朗肯循环的影响：蒸汽初温的影响，蒸汽初压的影响，乏汽压力的影响4.提高热效率的其他途径：再热循环，回热循环，热电联供循环5.活塞式内燃机四个过程：进气冲程0-1，压缩冲程1-2，动力冲程2-3-4-5，排气冲程5-06.压缩比：ε=υυ21，表示压缩过程中公职体积被压缩的程度 7.升压比：pp 23=λ，表示定容加热过程中工质压力升高的程度8.预胀比：v v 34=ρ，表示定压加热时工质体积膨胀的程度9.萨巴特混合加热循环：P141 10.奥图定容加热循环:P142 11.狄塞尔定压加热循环：P14312.影响内燃机热效率因素：压缩比ε越大热效率越高；绝热指数κ值增大，各循环的热效率都增加；升压比λ和预胀比ρ，升压比λ不变时，热效率随预胀比ρ的升高而降低：预胀比ρ不变时，热效率随升压比λ的升高而增加第七章 1.蒸汽压缩式制冷循环装置：P156第八章1.热量传递基本方式：热传导，热对流和热辐射2.传热过程综合换热：①热量以对流换热的方式从高温流体传给壁面，有时还存在高温流体与壁面之间的辐射换热；②热量以导热的方式从高温流体侧壁面传递到低温流体侧壁面；③热量以对流换热的方式从低温流体侧壁面传给低温流体，有时还须考虑壁面与低温流体及周围环境之间的辐射换热第九章1.温度场：在某一时刻τ，物体内所有各点的温度分布称为该物体在τ时刻的温度场2.非稳态温度场：随时间变化的温度场3.稳态温度场：不随时间变化的温度场（τ∂∂t） 4.等温面与等温线：在同一时刻，温度场中温度相同的点所连成的线或面称为等温线或等温面5.温度梯度：P1756.各向同性物体：物性参数不随方向变化的物体7.各向异性物体：天然和人造材料，其热导率随方向而变化，存在热导率具有最大值和最小值的方向 8.导温系数：a=cρλ也称热扩散率 9.肋片效率：肋片的实际散热量φ与假设整个肋片都具有肋基温度时的理想散热量φ之比，用符号ηf表示)(h )-(h 0m 0ft t t t UH UH ∞∞-==φηφ10.集总参数法：忽略物体内部导热热阻的建华分析方法。
条件P21911.傅里叶数表达式及物理意义：令δτ2a F O =，FO称为傅里叶数，从aa F O δδττ22==可见：分子为非稳态导热过程开始到τ时刻的时间；分母也具有时间的量纲，并可理解为温度变化波及到δ2面积所需要的时间。
所以，FO为两个时间之比，是非稳态导热过程的无量纲时间。
12.毕渥数表达式及物理意义：令B i i hl,B λ=称为毕渥数。
从hl hlB i 1λλ==可见，B i 为物体内部的导热热阻λl 与边界处的对流换热热阻h 1之比第十章1.对流换热影响因素：①流动的起因②流动的流态③流体有无相变④流体的物理性质⑤换热表面的几何因素2.对流换热的研究方法：①分析法②数值法③实验法④比拟法3.速度边界层：速度发生明显变化的流体薄层4.温度边界层：当温度均匀的物体与它所流过的固体壁面温度不同时，在壁面附近会形成一层温度变化较大的流体层，称为热边界层或温度边界层5.边界层理论：a.边界层的厚度（δδt,）与壁面特征长度l 相比是很小的量；b.流场划分为边界层区和主流区。
流动边界层内存在较大的速度梯度，是发生动量扩散（即粘性力作用）的主要区域。
在流动边界层之外的主流区，流体可近似为理想流体。
热边界层内存在较大的温度梯度，时发生热量扩散的主要区域，热边界层之外的温度可以忽略。
c.根据流动状态，边界层分为层流边界层和湍流边界层。
湍流边界层分为层流底层，缓冲层与湍流核心三层。
层流底层内的速度梯度和温度梯度远大于湍流核心d.在层流边界层与层流底层内，垂直于壁面方向上的热量传递主要考到热。
湍流边界层的主要热阻在层流底层 6.四准侧：P258-2597.物理相似的条件：①同类相似②单值性条件相似③同名已定特征数相等8.定性温度，尺寸：通常选择对对流换热有显著影响的几何尺寸称为特征长度。
例如：对于管内强迫对流换热，选择管内径作为特征长度；对于外掠圆管的对流换热，选择管外径作为特征长度。
定性温度用来确定特征数NR ue和中物性参数νλ，的数值，对于管内强迫对流换热，一般选择流体的平均温度tf作为定性温度9.自然对流换热空间分类：根据自然对流所在空间的大小，其他物体是否影响自然对流边界层的形成和发展，区分有大空间自然对流和有限空间自然对流 10.凝结换热：蒸汽被冷却凝结成液体的换热过程称为凝结换热 11.凝结换热分类：膜状凝结；珠状凝结12.膜状凝结换热的影响因素：①不凝结气体：一方面，随着蒸汽的凝结，不凝结气体会越来越多地汇集在换热面附近，阻碍蒸汽靠近；另一方面，换热面附近的蒸汽分压力会逐渐下降，饱和温度t s降低，凝结换热温差（tw,t s）减小这两方面的原因使凝结换热大大削弱。
②蒸汽流速：由于蒸气与液膜表面之间的粘性切应力作用，当蒸气与液膜的流动方向相反时，液膜会被变厚，使热阻增加。
当然，蒸气流速较高时会使凝结液膜产生波动，甚至会吹落液膜，是凝结换热大大强化。
③蒸气过热：如果蒸气过热，在它凝结换热的过程中会首先放出显热，冷却到饱和温度，然后再凝结，放出汽化潜热。
13.沸腾换热：液体被加热沸腾变成蒸气的换热过程称为沸腾换热 14.沸腾换热分类：过冷沸腾，饱和沸腾，大容器沸腾，强迫对流沸腾 15.大容器饱和沸腾曲线：P294第十一章 1.吸收比：GG αα=2.反射比：GG ρρ=3.透射比：GG ττ=4.灰体：是指光谱辐射特性不随波长而变化的假想物体，即τραλλλ,,分别等于常数5.黑体：吸收比1=α的物体称为绝对黑体，简称黑体6.镜体：反射比1=ρ的物体称为镜体（漫反射时称为白体）7.透明体：透射比1=τ的物体称之为绝对透明体，简称透明体8.定向辐射强度：P305根据图可知，L （ϕθ，）称为dA 1在（ϕθ，）方向的辐射强度。