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811熱工理論考試大綱

一、考試性質(zhì)與范圍

“傳熱學(xué)”與“工程熱力學(xué)”是熱能與動力工程專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課程。傳熱學(xué)是研究由溫差引起的熱能傳遞規(guī)律的科學(xué);工程熱力學(xué)是研究熱能和其它形式能量(特別是機械能)相互轉(zhuǎn)換規(guī)律以及提高能量利用經(jīng)濟性的科學(xué)。

考試性質(zhì)：考查考生對傳熱學(xué)、熱力學(xué)的基本概念和基本定律的理解和掌握，運用這些知識去分析、求解有關(guān)熱工問題的能力。

考試范圍：熱力過程、熱力循環(huán)和熱量傳遞過程的基本知識與基本定律，分析工程傳熱學(xué)、工程熱力學(xué)問題的基本能力，計算熱工問題的基本方法及相應(yīng)的計算能力，解決能量傳遞與轉(zhuǎn)換問題，提高能量利用率。

二、考試基本要求

要求考生全面系統(tǒng)地掌握傳熱學(xué)的導(dǎo)熱、對流、輻射三種基本熱能傳遞方式的基本規(guī)律，并能靈活運用這些規(guī)律進(jìn)行各種傳熱過程的分析計算，包括換熱器的設(shè)計與校核，具有較強的綜合分析問題和解決問題的能力。

要求考生熟練掌握工程熱力學(xué)的基本概念、基本定律和基本方法，掌握常用工質(zhì)熱力性質(zhì)基本熱力過程與熱力循環(huán)的分析計算方法，能夠熟練地對典型的熱力過程和循環(huán)進(jìn)行熱力學(xué)分析。包括：準(zhǔn)確掌握熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換的基本規(guī)律;掌握熱力過程和熱力循環(huán)的熱力學(xué)分析方法，深刻了解提高能量利用經(jīng)濟性的基本原則和主要途徑;能熟練運用常用工質(zhì)的物性公式進(jìn)行熱力計算。

三、考試形式與分值

1. 答卷方式：閉卷，筆試;(需要使用計算器)

2. 答題時間：3小時;

3. 試卷分?jǐn)?shù)：滿分為150分;

4. 試卷結(jié)構(gòu)及考查比例：試卷主要分為兩大部分

· 傳熱學(xué)部分：簡答題約占13%，計算題約占37%;

· 熱力學(xué)部分：簡答題約占18%，計算分析題約占32%。

四、考試內(nèi)容

· 傳熱學(xué)部分

1. 熱傳導(dǎo)的基本概念和方程

導(dǎo)熱的基本概念，熱導(dǎo)率，熱擴散率，傅立葉定律，導(dǎo)熱微分方程，求解導(dǎo)熱微分方程的定解條件。熟練掌握溫度場、溫度梯度、熱流密度、熱流和熱量等基本概念，及導(dǎo)熱問題的數(shù)學(xué)模型的建立：導(dǎo)熱微分方程、邊界條件與初始條件。

2. 穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱

平壁、圓筒壁、球殼的一維導(dǎo)熱。單層和多層壁的一維導(dǎo)熱。具有內(nèi)熱源的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。肋片的導(dǎo)熱，肋效率。接觸熱阻、熱阻網(wǎng)絡(luò)圖、臨界絕熱半徑。多維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。熟練掌握本章基本概念、基本理論及導(dǎo)熱計算。

3. 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱

非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的基本概念。無限薄材加熱或冷卻的集中參數(shù)法。無限大平板、無限長圓柱體、球體和半無限大物體非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題的求解。多維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的計算。熟練掌握本章基本概念、基本理論及導(dǎo)熱計算。

4. 導(dǎo)熱的數(shù)值解法

穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的數(shù)值解法：空間/時間離散化，節(jié)點差分方程的建立和求解。熟練掌握本章基本概念、基本方法及導(dǎo)熱數(shù)值計算。

5. 強制對流換熱

對流換熱定義。對流換熱問題的完整數(shù)學(xué)描述。邊界層對流換熱微分方程組的建立和求解。動量及熱量的類比、相似原理在對流換熱上的應(yīng)用。外掠平板、單管、管束的強制對流換熱和管內(nèi)受迫對流換熱。熟練掌握本章基本概念、基本理論及對流換熱計算。

6. 自然對流換熱

自然對流機理。浮升力。大空間、有限空間自然流動換熱。熟練掌握本章基本概念、基本理論及對流換熱計算。

7. 沸騰換熱和凝結(jié)換熱

沸騰換熱和凝結(jié)換熱。了解沸騰曲線上各狀態(tài)間的區(qū)別，了解影響沸騰曲線的主要因素，了解凝結(jié)換熱的基本概念。

8. 輻射換熱

熱輻射的本質(zhì)、概念及基本定義。黑體與灰體。普朗克定律，斯蒂芬-玻爾茲曼定律，維恩位移定律，蘭貝特定律，克希荷夫(基爾霍夫)定律。輻射角系數(shù)的定義、基本性質(zhì)和計算方法。兩表面和多表面系統(tǒng)的輻射換熱計算。輻射熱阻與網(wǎng)絡(luò)求解法。輻射遮熱板。氣體輻射的特點和貝爾定律，具有吸收-透過性介質(zhì)的輻射換熱。熟練掌握本章基本概念、基本理論及輻射換熱計算。

9. 換熱器

換熱器的類型和原理，換熱器的設(shè)計和校核計算。對數(shù)平均溫差法、效能-傳熱單元數(shù)法。強化/削弱傳熱的方法。熟練掌握本章基本概念、基本理論及傳熱計算。

· 工程熱力學(xué)部分

1. 基本概念

熱力系統(tǒng)，狀態(tài)與狀態(tài)參數(shù)，平衡狀態(tài)，準(zhǔn)靜態(tài)過程，可逆過程，穩(wěn)定流動，膨脹功、技術(shù)功、流動功和軸功，功與熱量，能量的數(shù)量和品質(zhì)。熱力系統(tǒng)、平衡狀態(tài)、狀態(tài)參數(shù)及其數(shù)學(xué)特征;準(zhǔn)平衡過程、可逆過程以及可逆過程中的功和熱量在狀態(tài)參數(shù)圖上的表示。

2. 熱力學(xué)第一定律

閉口系統(tǒng)能量方程，開口系統(tǒng)能量方程，穩(wěn)定流動能量方程，熱力學(xué)能、焓的定義及其物理意義;可逆過程的容積變化功、推動功、軸功和技術(shù)功的計算及在p-v圖或T-s圖上的表示;熱力學(xué)第一定律基本表述和一般表達(dá)式;閉口系第一定律的解析式及在過程、循環(huán)和孤立系中的應(yīng)用;穩(wěn)定流動開口系第一定律表達(dá)式。

3. 氣體和蒸汽的性質(zhì)

理想氣體模型，理想氣體狀態(tài)方程及通用氣體常數(shù)，理想氣體的比熱，理想氣體的熱力學(xué)能、焓、熵及其計算;水蒸汽的發(fā)生過程，水蒸氣的飽和狀態(tài)和相圖，水蒸氣的基本熱力過程，水蒸汽圖表結(jié)構(gòu)和應(yīng)用，水蒸汽的狀態(tài)及其狀態(tài)參數(shù)的確定。

4. 氣體和蒸汽的基本熱力過程

理想氣體狀態(tài)方程;理想氣體基本過程與多變過程的分析;理想氣體多變過程中熱力學(xué)能、焓、熵變、容積變化功、技術(shù)功和熱量的計算;應(yīng)用p-v圖或T-s圖分析多變過程。蒸氣的定壓過程和絕熱過程分析及其在p-v圖或T-s圖上的表示;蒸氣熱力過程的熱量和功量的計算。

5. 熱力學(xué)第二定律

熱力學(xué)第二定律的經(jīng)典表述、卡諾循環(huán)及定理、克勞修斯不等式和孤立系統(tǒng)熵增原理;卡諾循環(huán)的效率、卡諾定理及其推論;熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式;不可逆過程熵變的計算;熵的定義及其物理意義;熵流、熵產(chǎn)以及熵方程;孤立系統(tǒng)的熵增原理;熱量的可用能、系統(tǒng)作功能力損失。利用熱力學(xué)第二定律及其定理正確地判斷熱力學(xué)系統(tǒng)和過程的進(jìn)行方向和各種可逆循環(huán)的熱效率。

6. 壓氣機的熱力過程

壓氣機分類和特征;不同壓縮過程狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律、耗功計算以及壓氣機的耗功計算;活塞式壓氣機理論耗功、余隙容積對活塞式壓氣機工作特性的影響;多級壓縮，中間冷卻的最佳中間壓力及耗功計算。

7. 氣體動力循環(huán)

循環(huán)分析的一般方法、循環(huán)抽象與簡化、標(biāo)準(zhǔn)空氣假設(shè)、活塞式內(nèi)燃機循環(huán)抽象與簡化、活塞式內(nèi)燃機的混合加熱理想循環(huán)、定壓加熱理想循環(huán)和定容加熱理想循環(huán)分析、活塞式內(nèi)燃機的特性參數(shù)：壓縮比、定容增壓比、定壓預(yù)脹比及它們對熱效率及循環(huán)凈功的影響、活塞式內(nèi)燃機各種理想循環(huán)的熱力學(xué)比較;燃?xì)廨啓C裝置的抽象與簡化、燃?xì)廨啓C裝置的定壓加熱理想循環(huán)、循環(huán)增壓比和增溫比、燃?xì)廨啓C裝置理想循環(huán)分析、提高燃?xì)廨啓C裝置循環(huán)熱效率的熱力學(xué)措施。

8. 蒸汽動力裝置循環(huán)

朗肯循環(huán)及熱效率、蒸汽初參數(shù)對循環(huán)熱效率的影響;再熱循環(huán)分析、回?zé)嵫�環(huán)分析;各種循環(huán)的在p-v和T-s圖上的表示及分析。

9. 動力裝置、制冷裝置及其循環(huán)

逆向循環(huán)的經(jīng)濟性指標(biāo)及循環(huán)進(jìn)行的條件;壓縮氣體制冷循環(huán)、制冷量和制冷系數(shù)及循環(huán)壓力比的關(guān)系、回?zé)崾綁嚎s氣體制冷循環(huán)、熱泵循環(huán);壓縮蒸氣制冷循環(huán)分析、制冷工質(zhì)性質(zhì)表、 制冷劑的性質(zhì)。各種裝置循環(huán)的工作流程及其熱力過程在T-s圖或p-h圖上的表示;循環(huán)熱力過程的熱力分析;各種循環(huán)吸熱量、放熱量、循環(huán)凈功、熱效率或制冷系數(shù)的分析計算;循環(huán)能量利用經(jīng)濟性的影響因素及提高能量利用率方法和途徑。

10. 理想混合氣體及濕空氣

理想混合氣體的概念;理想氣體混合物;理想混合氣體的密度、氣體常數(shù)以及比熱容、熱力學(xué)能、焓和熵的計算;濕空氣、未飽和濕空氣、飽和濕空氣的含義;絕對濕度、相對濕度和含濕量的概念;濕空氣的基本熱力過程的分析與計算。

五、參考書

1.《傳熱學(xué)》 第四版，楊世銘，陶文銓。高等教育出版社，2006.

2.《傳熱學(xué)(第2版)(改編版)》， 馮妍卉，賈力，張欣欣，彭曉峰改編，Yunus A.Cengel著。高等教育出版社，2007.

3. 北京科技大學(xué)“傳熱傳質(zhì)學(xué)”課程網(wǎng)站——國家資源共享課：

http://www.icourses.cn/coursestatic/course_3642.html

4.《工程熱力學(xué)》第四版，沈維道，童鈞耕主編。高等教育出版社，2007.