西南科技大学《热工基础及流体力学》期末考试复习

热工基础及流体力学

第一章 气体的热力性质（名词解释）

1.

工质：实现能量传递与转换的媒介物质 。 2.

热力学系统：热力学研究时，根据研究问题的需要人为选取一定的工质或空间作为研究对象，称为热力系统，简称热力系或系统。 3. 热力系分类：①封闭热力系（与外界有能量传递,无物质交换的系统。系统的质量恒定不变）②开口热力系：（与外界有能量、物质交换的系统，系统的质量可变）③绝热热力系（与外界没有热量交换的系统）④孤立热力系：（与外界既无能量（功、热量）交换又无物质交换的系统）

4.

热力状态：工质在某一瞬间所呈现的全部宏观物理特性，称为热力学状态，简称状态。 5. 状态参数：描述工质热力状态的宏观的物理量叫做热力学状态参数，简称状态参数。

基本状态参数：温度（T ）、压力（p ）、比体积（v ）

导出状态参数：热力学能（U ）、焓（H ）、熵（S ）

6. 理想气体：是指状态变化完全遵循波义耳-

模型，气体分子是一些弹性的、不占体积的质点，分子之间没有相互作用力。

7. 热力学能：指组成物质的微观粒子本身所具有的能量, 即所谓的热能。包括了：①内动能:分子热运动的动能。②内位能: 分子之间由于相互作用力而具有的位能。

第二章 热力学基本定律（填空+计算（卡洛循环）+名词解释）

1.

准平衡过程：过程中热力系所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态的热力过程称为 准平衡过程，或准静态过程 。 2. 可逆过程：如果热力系完成某一热力过程后, 再沿原来路径逆向进行时 , 能使热力系和外界都返回原来状态而不留下任何变化，则这一过程称为 可逆过程。反之,则称为不可逆过程 。(可逆过程是一个理想过程，可逆过程的条件：可逆过程= 准平衡过程 ＋ 无耗散效应）。

3.

关系：准平衡过程概念只包括热力系内部的状态变化，而可逆过程则是分析热力系与外界所产生的总效果。可逆过程必然是准平衡过程，而准平衡过程只是可逆过程的条件之一。 4.

热力学第一定律：实质就是热力过程中的能量守恒定律。可表述为: ① 热能和机械能在传递和转换时, 能量的总量必定守恒。② 第一类永动机是不存在的。 5.

基本热力过程：是指热力系保持某一状态参数（比体积v 、压力p 、 温度T 与熵s 等） 不变的热力过程 。 6. 理想气体的四个热力过程:

① 定容过程 （dV= 0）：功：W=0，由第一定律可得：△U=Q ， ， 定容过程在p-v 图上为一条垂直于v 轴的直线，在T-s 图上是一条指数曲线

② 定压过程（dP=0）：W= - P （V 2-V 1）=υR （T 2-T 1）；热量：由公式C P =（δQ/dT ）P ，且假定C P =常数有 Q = C P （T 2-T 1）=υC mP （ T 2-T 1），定压过程在p-v 图上是一条水平线，在T-s 图上也是一条指数曲线，但斜率小于定容过程曲线。

分析：定压过程由于相同温度下总有C P ＞C V ，所以定压过程线比定容过程线更为平坦些。

dT C U T T V ⎰=∆2

1

③ 定温过程（dT=0)：过程方程：PV=υRT=常量 在P-V 图上，每一个等温过程对应一条双曲线，

称为等温线。 内能： ∆U=0 功和热量：由第一定律可得 Q= -W 或 W= -Q 。定温过程在p-v 图上为一条等轴双曲线，在T-s 图上是一条平行于s 轴的直线。

绝热过程（δQ=0）：绝热过程 Q=0，∆U=W ；内能的变化为内能的变化为 ∆U= ν C mV （T 2 -T 1） ，代入理想气体状态方程，可得 ∆U = C mV （P 2V 2 - P 1V 1 ）/R ：与外界没有热量交换（必考）绝热过程中工质所作的膨胀功等于热力系热力学能的减少；而外界对热力系作的压缩功则全部转换成热力系热力学

7. 指出了能量在传递和转换过程中有关传递方向 、转化的条件和限度等

① 克劳修斯表述 — “不可能把热量从低温物体传向高温物体而不引起其他变化。”（从热量传递

过程表述）。

② 开尔文表述 — “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。” （从能

量转换过程表述）。

分析：热力学第二定律说明，用于热功转换的热机至少要有高温、低温两个热源（即要有温度差）。为此，热力学第二定律也可以表述为“第二类永动机不可能实现”

8. 热力循环：工质经过一系列状态变化后，又回复到原来的状态的全部过程称为热力循环，简称循环。

若组成循环的全部过程均为可逆过程，则该循环为可逆循环，否则，为不可逆循环。可逆循环可以表示在状态参数坐标图上，且为一条封闭的曲线。

9. 自发过程：都具有方向性, 且都为不可逆过程。

10. 卡诺循环： 是法国工程师卡诺（Carnot ）于1824 年提出的一种 理想热机循环 。它是工作于两个恒温热源 间的，由 两个可逆定温过程 和 两个可逆绝热过程 所组成的 可逆正向循环。包括：① 定1. 水蒸气的产生过程：一点（临界点）两线（上、下界限）三区（液相区、湿饱和蒸汽区、过热蒸汽区）

五状态（未饱和水、饱和水、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽区）。

2.湿空气：是指干空气和水蒸气的混合物。湿空气=干空气+水蒸气。

3.湿度：湿空气中所含水蒸气的量。

4.绝对湿度：每立方米湿空气中所含水蒸气的质量称为湿空气的绝对湿度。即湿空气中水蒸气的密度。

ρv=m v/V (绝对湿度只能说明湿空气中实际所含水蒸气的多少，而不能说明湿空气的干、湿程度或吸湿能力的大小)。

5.相对湿度：湿空气的绝对湿度ρv与同温度下饱和湿空气的绝对湿度ρs之比称为相对湿度，以φ表示。

φ=ρv/ρs （φ越大，表明湿空气中的水蒸气越接近饱和状态，则空气吸收水分的能力越小，即越潮湿，所以，不论湿空气的温度如何，由φ值的大小可以直接看出空气的潮湿程度）。

6.含湿量（比湿度）：湿空气中所含水蒸气的质量m v与干空气的质量m a的比值称为含湿量或比湿度，

以d表示。d=m v/m a=ρv/ρa。

第四章气体和蒸汽的流动（计算：喷管）

1.稳定流动（定常流动）：在流体流动过程中，任一截面上流体的物理性质（如密度、黏度等）和

运动参数（如流速、流量和压力）均不随时间发生变化，这种流动称为稳定流动。

2.喷管：工程上把利用压力降低使流速增大的管道称为喷管。扩压管：把利用流体速度减小使工质压力

增加的管道称为扩压管。（喷管：降压增速，扩压管，增压减速）

3.选择喷管类型：dA

A =(Ma2−1)dc

c

亚声速流动，Ma＜1，欲使流速增加，dc＞0，应采用渐缩喷管，dA＜0

超声速流动，Ma＞1，欲使流速增加，dc＞0，应采用渐扩喷管，dA＞0

声速流动，Ma=1，dA=0

当进口马赫数Ma＜1，而要求出口马赫数Ma＞1，则应采用缩放喷管（拉伐尔喷管）

4.根据临界压力确定喷管形状：①当P b/P1≥εc，即P b≥P c时，应选择渐缩形喷管②当P b/P1＜εc，即

P b＜P c时，应选择缩放喷管。

5.节流：工质在管道内稳定流动时，若通道截面突然缩小，由于局部阻力，会使工质压力降低，这种现

象叫做节流。如果节流过程中时流体与外界没有热交换，则称为绝热节流。（绝热节流是典型的不可逆过程。流体在缩孔处产生了强烈的摩擦和扰动，造成流体压力的降低，使其做功能力减小，绝热节流前后气体和蒸汽的焓值不变）。

第七章流体静力学（计算）

1、流体处于静止或相对静止时，流体表面上的切向力为零，作用在流体表面的只有法向力。

2、流体静压强的方向总是与作用面相垂直，并指向作用面。