热工 期末考试复习

7 4.157 7 4.157 0 . 768 1.009 kJ /(kg K ) 32 10 3 28.016 10 3
c wO2 cO2 wN 2 cN 2 0.232
第5章 湿空气
2、湿空气：指含有水蒸气的空气 干空气：完全不含水蒸气的空气 按照湿空气中的水蒸汽所处状态不同，湿空气可分为： 饱和湿空气：由干空气和饱和水蒸汽组成的湿空气。此时pv=ps（湿空 气温度t所对应的饱和压力）。 未饱和湿空气：由干空气和过热水蒸汽组成的湿空气。此时pv＜ps， 湿空气中的水蒸汽处于过热状态，湿空气的温度 t不变，水蒸汽含量可增 加，湿空气具有吸湿能力，故称为未饱和湿空气。 3、露点：是湿空气中水蒸气分压力对应的饱和温度。在湿空气温度一定 条件下，露点温度越高说明湿空气中水蒸气分压力越高、水蒸气含量越多， 湿空气越潮湿；反之，湿空气越干燥。
7、干湿球温度计：有两支普通玻璃温度计组成。
其中一支温度计的温泡直接与湿空气接触，称为干球温度计，测得的温度即 为湿空气的温度；另一只温度计的温泡用纱布包着，称为湿球温度计 8、含湿量: 含湿量(d)：在含有1kg干空气的湿空气中，所含水蒸气的质量。单位为kg( 水 蒸气)/kg(干空气)，在工程中常有g/kg(干空气)。
映温度场在空间的变化特征的物理量。 5、热流量：在单位时间内，通过某一给定传热面积A传递的热量。用表示 Φ，单位为W。 热流密度：在单位时间内，通过单位面积传递的热量，也叫热流通量。用q 表示，单位为W/m2。 热量有高温向低温传递，因此，热流密度q是矢量，其方向指向温度 降低的方向，即与温度梯度方向相反。 6、傅里叶定律：导热热流密度的大小与温度梯度的绝对值成正比，其方向 与温度梯度的方向相反。
M eq 解：（1）空气折合摩尔质量： 1 wO2 M O2 wN 2 M N2 1 0.232 0.768 3 3210 28.016103 28.9 103 kg / m ol
（2）空气折合气体常数 （3）摩尔分数
xO2 xN 2
（4）空气的比定压热容：
Rg ,eq
3、当流体与固体壁面进行对流换热时，在紧贴壁面的一层流 体中，温度变化较大的流体薄层称为热边界层。 热边界层的厚度用δt表示。 热边界层的温度梯度很大（ 很大），在热边界层以 外，流体维持温度tf，温度梯度几乎为零（ ），可以 当作等温流动区（主流区域），导热不起作用。
4、影响对流换热的因素
影响对流换热的因素很多，主要有以下五个方面： 1）流体产生的原因 自由流动：流速受冷、热强度、流体性质、空间大小影响 受迫流动：流速受外力所形成压差、流体性质和流道阻力影响，换热 系数较前者大，流速高。
10、通过圆管壁的导热
ql
Φ l
t w1 - t w,n 1 t w1 - t w,n 1 n n d i 1 1 ln Ri di i 1 2i i 1
例：一炉壁由三层材料组成：第一层耐火砖，导热系数1=1.85W/(mK)，第 二层绝热砖，导热系数2=0.45W/(mK)，允许使用的最高温度为 1300℃，第 三层钢板，厚度 δ3=5mm，3=40W/(mK)。炉墙内侧和外侧的表面温度分别 为tw1=1600℃和tw4=80℃ 。稳定时，通过炉壁的热量q=2000W/m2。试计算各 层壁厚为多少才能使炉壁总厚度最小？绝热砖与钢板接触面的温度为多少？
7、导热系数 λ是衡量物质导热能力的重要指标。在数值上等于每单位温度梯 度通过单位面积所传递的热流量。
在工业和日常生活中常见的温度范围内 , 绝大多数材料的热导率可近似 地认为随温度线性变化, 并表示为： 1 bt
0


8、保温材料（或称绝热材料）：
用于保温或隔热的材料。国家标准规定，温度低于350℃时热导率小于 0.12 W/(mK)的材料称为保温材料。 9、平壁的导热
解：本题为三层平壁稳态导热问题，为使炉壁总厚度最小，应取tw2=1300 ℃
第一层耐火砖的厚度至少为：
1
（ ) 1 t w1 t w 2） 1.85 (1600 1300
q 2000
0.2775 m
第二层绝热砖的厚度为：
2 （ 2
t w2 t w4 3 1300 80 0.005 ） 0.45 （ ） 0.2744 m q 3 2000 40
湿空气的含湿量d只取决于水蒸气分压力pv，且随水蒸气分压力的增大而增大。 即：d与pv是两个彼此相互依存而不是各自独立的参数（d=f(pv)）。 9、焓湿图及应用：为了计算湿空气的状态参数和湿空气状态变化过程的 方便，以下面两式为根据制成了包含焓h、含湿量d、温度t、相对湿度及水 蒸气压力pv等参数的曲线图。
第5章 湿空气
1、对于单一气体，只要知道两个独立的状态参数，它的状态就可确定。但 对于混合气体，除了知道两个状态参数外，还需知道其组分才能确定其状 态。各组成气体在混合气体中所占的数量份额，称为混合气体的成分。有 三种表示方法：质量分数、体积分数、摩尔分数 例：如果忽略干空气中的稀有气体，已知其质量分数为 w O 2 =23.2% ， wN2=76.8%，试求空气的摩尔分数、折合摩尔质量和折合气体用水蒸气的焓熵图查状态参数
例：已知水蒸气的压力为p=0.5MPa，比体积v=0.35m3/kg，问这是不是过热蒸 汽？如果不是，那么是饱和蒸汽还是湿蒸汽？试求水蒸气的干度、h、s、u。
解：利用水蒸气表（附表5），p=0.5MPa时
v ' 0.0010925m3 /kg v '' 0.37486m3 /kg v ' v v ''
所以：该水蒸气不是过热蒸汽，而是饱和湿蒸汽
h ' 640.35kJ/kg h '' 2748.59kJ/kg s ' 1.8610kJ/(kg K) s '' 6.8214kJ/(kg K) ts 151.867 C
v v' (0.35 0.0010925)m3 /kg x 0.9335 3 v '' v ' (0.37486 0.0010925)m /kg
h h ' x h '' h ' 640.35kJ/kg 0.9335 2748.59 640.35 kJ/kg 2608.4kJ/kg s s ' x s '' s ' 1.8610kJ/(kg K) 0.9335 6.8214 1.8610 kJ/(kg K) 6.4915kJ/(kg K) u h pv 2608.4kJ/kg 0.5 106 kPa 0.35 103 m3 /kg 2433.4kJ/kg
tf—流体温度，K；
tw—固体温度，K；
A—固体表面面积，m3 h在数值上等于流体和壁面之间的温度差为1时，每单位时间单位壁面 的对流换热量。表面传热系数的大小与对流换热过程中的许多因素有关。
2、速度边界层（流动边界层）
远离壁面（y值较大）处，速度保持来流速度u∞，接近壁面区域因受流 体粘性的影响，速度渐降，壁面处（y=0）u=0。壁面附近这一速度有强烈 变化的流体薄层，称为速度边界层。 把从u=0到u=99% · u∞的距离定为边界层的厚度 δ。边界层厚度δ随x的 增加而增加。 边界层的形成是流体中粘性力作用的结果。边界层以外的区域称为主 流区，此区域内粘性不起作用。
第4章 水蒸气
1、处于气液两相动平衡的状态称为饱和状态。 处于饱和状态的液体称为饱和液体 处于饱和状态的蒸气称为饱和蒸气、干饱和蒸气、干蒸汽 饱和液体与饱和蒸气所处的温度称为饱和温度，此时的压力称为饱和压力 湿饱和蒸气：饱和蒸气和饱和液体的混合物，简称湿蒸气。 未饱和液体：液体温度低于其压力对应的饱和温度 过热蒸气：当对干饱和蒸气进一步加热，则此蒸气温度将继续升高，温度 高于饱和蒸气温度，此时的蒸气称为过热蒸气。 过热度：过热蒸气温度高出饱和蒸气温度的度数，称为过热度 2、使未饱和液达到饱和状态的途径：
炉壁总厚度为：
1 2 3
2
绝热砖与钢板接触面的温度为： t t - 2 q w3 w2
第7章 对流换热
1、采用计算公式（牛顿公式）：
Q hA(t f tw )
W W/m2
或：
q h(t f tw )
h
q W/(m2· K) t h—对流换热系数，W/(m2· K)，表征对流换热强度的量；
在一定的空气温度下，饱和空气中所含水蒸气的量为最大，故饱和空气 的绝对湿度必大于未饱和空气的绝对湿度ρv。未饱和空气的饱和程度可以用其 绝对湿度ρv与同温度下饱和空气的绝对湿度之比来表示，称为相对湿度
相对湿度反应了湿空气中水蒸气含量接近饱和的程度，又称为饱和度。值越 小，湿空气吸收水蒸气的能力越强；值越大，湿空气吸收水蒸气的能力越弱； 相对湿度常用干、湿球温度计测量。
R 8.3145 287.7kJ /(kg K ) 3 M eq 28.9 10
M eq M O2 M eq M N2
28.9 103 wO2 0.232 0.209 20.9% 3 3210 28.9 103 wN 2 0.768 0.791 79.1% 3 28.01610
t , p
t ts p 保持p不变，t
p ps t 保持t不变，p
3、水蒸气定压加热产生三个阶段：水的定压预热阶段、饱和水的定压汽 化阶段、干饱和蒸气的定压过热阶段
4、水的汽化过程：一点（临界点）、两线、三区、五态
pc=22.064MPa tc=373.99℃ 当t>tc时，p再大也不能成为液态 vc=0.003106m3/kg hc=2085.9kJ/kg sc=4.4092kJ/(kg· K) 下界限线Ac：不同压力下的饱和水点连线 上界限线Bc：不同压力下的干饱和蒸气点连线 液相区：Ac线左侧，未饱和水 气液两相区：Ac线与Bc线之间，饱和水、饱和蒸气 汽相区：Bc线右侧，过热蒸气 未饱和水 饱和水 湿饱和蒸气 干饱和蒸气 过热蒸气