沈陽工程學(xué)院

 

2020年碩士研究生入學(xué)考試初試自命題科目考試大綱

 

科目代碼：811

 

科目名稱：熱工基礎(chǔ)

 

適用專業(yè)：能源動(dòng)力（動(dòng)力工程）

 

考試時(shí)間：3小時(shí)

 

考試方式：筆試

 

總　　分：150分

 

考試范圍：

 

一、工程熱力學(xué)（75分）

 

1、基本概念及定義

 

熱能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換裝置的類型及其特點(diǎn)；熱力系統(tǒng)的定義、分類及邊界特點(diǎn)；熱力學(xué)狀態(tài)參數(shù)的定義、分類及其共同特征；基本狀態(tài)參數(shù)；平衡狀態(tài)及熱力平衡狀態(tài)的條件，平衡與穩(wěn)定、平衡與均勻的關(guān)系；狀態(tài)公理及其應(yīng)用；常用參數(shù)坐標(biāo)圖及其應(yīng)用；準(zhǔn)平衡過程與可逆過程的定義、實(shí)現(xiàn)條件及其關(guān)系；熱力學(xué)過程參數(shù),過程參數(shù)與狀態(tài)參數(shù)的區(qū)別；熱力循環(huán)的分類、熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)及其表達(dá)式。

 

2、熱力學(xué)第一定律

 

熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)與表述；熱力學(xué)能的構(gòu)成及常見函數(shù)表示；技術(shù)功的定義、表達(dá)式及其適用條件；容積功、技術(shù)功、推動(dòng)功及流動(dòng)功的區(qū)別與聯(lián)系；焓的導(dǎo)出及其物理意義；穩(wěn)定流動(dòng)及其應(yīng)用；熱力學(xué)第一定律的解析式、適用范圍及其應(yīng)用。

 

3、氣體和蒸汽的性質(zhì)及基本熱力過程

 

理想氣體模型；理想氣體狀態(tài)方程式的型式及其應(yīng)用；氣體常數(shù)和摩爾氣體常數(shù)的關(guān)系及其影響因素；比熱容的定義、分類及相互關(guān)系；邁耶公式及比熱容比；理想氣體定值比熱容的確定；理想氣體的熱力學(xué)能、焓、熵的變化量及其應(yīng)用；理想氣體平均比熱容的查表計(jì)算；水蒸氣的飽和狀態(tài)和相圖；水蒸氣的產(chǎn)生過程中相關(guān)概念、參數(shù)、特點(diǎn)及其坐標(biāo)圖表示；水及水蒸氣的熱力性質(zhì)表與焓-熵圖的認(rèn)識(shí)及其應(yīng)用；理想氣體可逆多變過程及其與四種典型熱力過程，如可逆的定容、定壓、定溫、絕熱過程的關(guān)系；四種典型可逆熱力過程的過程方程式、過程曲線、狀態(tài)參數(shù)及過程參數(shù)的求解；理想氣體熱力過程的綜合分析；水蒸氣的基本熱力過程。

 

4、熱力學(xué)第二定律

 

熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)及常見表述；卡諾循環(huán)的組成、循環(huán)熱效率表達(dá)式及意義；概括性卡諾循環(huán)、逆向卡諾循環(huán)、多熱源卡諾循環(huán)的特點(diǎn)及其應(yīng)用；卡諾定理的內(nèi)容及其應(yīng)用；熵的導(dǎo)出及其物理意義；熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式及其應(yīng)用；閉口系與穩(wěn)定流動(dòng)開口系的熵方程及其應(yīng)用；孤立系熵增原理與能量貶值原理；熱力學(xué)火用的定義、分類，不同類型火用以及熵產(chǎn)、火用損的計(jì)算及其應(yīng)用。

 

5、實(shí)際氣體的性質(zhì)

 

理想氣體的狀態(tài)方程用于實(shí)際氣體時(shí)的偏差；壓縮因子的物理意義及其影響因素；范德瓦爾方程的應(yīng)用局限及其與理想氣體狀態(tài)方程的比較；實(shí)際氣體的維里方程及其特點(diǎn)；亥姆霍茲函數(shù)和吉布斯函數(shù)的定義式及物理意義；吉布斯相律及其應(yīng)用。

 

6、氣體與蒸汽的流動(dòng)

 

穩(wěn)定流動(dòng)的基本方程式及其應(yīng)用；聲速的定義、表達(dá)式及其影響因素；促使流動(dòng)改變的力學(xué)條件和幾何條件；穩(wěn)定流動(dòng)過程中熱力學(xué)參數(shù)與流動(dòng)參數(shù)間的關(guān)系；氣體與蒸汽流動(dòng)過程中的相關(guān)概念，如馬赫數(shù)、噴管、擴(kuò)壓管、臨界壓力比、噴管速度系數(shù)、噴管能量損失系數(shù)、節(jié)流轉(zhuǎn)回溫度等；噴管的選型、分析及其計(jì)算；絕熱節(jié)流現(xiàn)象及其應(yīng)用，絕熱節(jié)流前后工質(zhì)參數(shù)的變化，絕熱節(jié)流的微分效應(yīng)和積分效應(yīng)。

 

7、壓氣機(jī)的熱力過程

 

單級(jí)活塞式壓氣機(jī)的工作原理；單級(jí)活塞式壓氣機(jī)典型壓縮過程理論耗功及壓縮溫升的比較；活塞式壓氣機(jī)余隙容積及其影響；與單級(jí)壓縮相比，采用多級(jí)壓縮、級(jí)間冷卻的優(yōu)缺點(diǎn)；活塞式壓氣機(jī)增壓比和容積效率；葉輪式壓氣機(jī)與活塞式壓氣機(jī)的比較。

 

8、氣體動(dòng)力循環(huán)

 

活塞式內(nèi)燃機(jī)的三種理想循環(huán)；壓縮比相同、吸熱量相同時(shí)或循環(huán)最高壓力和最高溫度相同時(shí)三種理想循環(huán)的熱力學(xué)比較；燃?xì)廨啓C(jī)裝置定壓加熱理想循環(huán)；燃?xì)廨啓C(jī)裝置定壓加熱實(shí)際循環(huán)熱效率、影響因素及提高燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)熱效率的主要措施。

 

9、蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)

 

利用水蒸氣作為工質(zhì)實(shí)現(xiàn)卡諾循環(huán)的局限性；蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)、參數(shù)坐標(biāo)圖及其經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，如循環(huán)熱效率、熱耗率、汽耗率、標(biāo)準(zhǔn)煤耗率的計(jì)算；蒸汽參數(shù)變化對(duì)朗肯循環(huán)經(jīng)濟(jì)性及安全性的影響；采用再熱循環(huán)、回?zé)嵫h(huán)及熱電聯(lián)產(chǎn)的主要目的；熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)的類型、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)及其特點(diǎn)。

 

10、理想氣體混合物及濕空氣

 

理想氣體混合物的基本概念和基本定律；理想氣體混合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、摩爾分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)及其相互關(guān)系；理想氣體混合物的折合氣體常數(shù)和折合摩爾質(zhì)量的確定；理想氣體混合物的基本特點(diǎn)；濕空氣的相關(guān)概念，如飽和濕空氣、不飽和濕空氣、絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度、含濕量、濕球溫度等；露點(diǎn)的確定及其應(yīng)用；濕空氣的焓-濕圖及其應(yīng)用；濕空氣的典型熱力過程分析及其應(yīng)用。

 

二、傳熱學(xué)（75分）

 

1、緒論

 

熱量傳遞的三種基本方式及其含義(實(shí)質(zhì))；熱流量基本計(jì)算式(導(dǎo)熱、對(duì)流傳熱、熱輻射、傳熱過程)及其應(yīng)用；導(dǎo)熱或?qū)α鱾鳠崤c熱輻射及輻射傳熱的主要區(qū)別；傳熱過程的含義(實(shí)質(zhì))及其各環(huán)節(jié)熱量傳遞方式的分析。

 

2、穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱

 

穩(wěn)態(tài)、非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)的表示；傅里葉定律的一般形式、各項(xiàng)意義及其應(yīng)用；導(dǎo)熱系數(shù)的主要影響因素；保溫材料(GB/T4272-92)及其應(yīng)用；導(dǎo)熱微分方程的一般形式(常物性)、各項(xiàng)意義及其應(yīng)用；穩(wěn)態(tài)、非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題定解條件的主要區(qū)別；導(dǎo)熱三類邊界條件的基本內(nèi)容；典型一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題(大平壁、長圓筒壁、球殼、等截面直肋)溫度場(chǎng)及熱流場(chǎng)的求解及其應(yīng)用；等截面直肋的肋片效率、肋面總效率及肋化系數(shù)；套管式溫度計(jì)的分析計(jì)算及減少其測(cè)量誤差的主要措施(從傳熱學(xué)角度)；具有內(nèi)熱源的一維導(dǎo)熱問題分析。

 

3、非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱

 

非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題的主要特點(diǎn)；零維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題的集中參數(shù)法；非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱所涉及的相關(guān)量，如Bi數(shù)、Fo數(shù)、導(dǎo)溫系數(shù)、時(shí)間常數(shù)及吸熱系數(shù)；一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱模型及其圖解法的應(yīng)用條件；半無限大物體一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱模型及其在第一類邊界條件下的應(yīng)用。

 

4、導(dǎo)熱問題的數(shù)值解法

 

導(dǎo)熱問題數(shù)值求解的基本思想；有限差分法進(jìn)行導(dǎo)熱問題數(shù)值求解的基本步驟；熱平衡法建立二維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱物體節(jié)點(diǎn)(內(nèi)部、邊界)的離散方程；熱平衡法建立一維及二維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)物體節(jié)點(diǎn)(內(nèi)部、邊界)的離散方程；穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱與非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱、顯格式差分與隱格式差分在建立離散方程時(shí)的主要區(qū)別。

 

5、對(duì)流傳熱的理論基礎(chǔ)

 

對(duì)流傳熱問題的主要分類及影響對(duì)流傳熱的主要因素；對(duì)流傳熱基本微分方程式及其與導(dǎo)熱第三類邊界條件的區(qū)別；理論求解對(duì)流傳熱問題(溫度場(chǎng)、表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及熱流場(chǎng))的基本思路；對(duì)流傳熱過程的實(shí)質(zhì)；熱(溫度)邊界層的含義及其與速度(流動(dòng))邊界層間的關(guān)系；普朗特?cái)?shù)Pr的表達(dá)式、物理意義及其應(yīng)用；對(duì)流傳熱比擬理論的基本思想；單相流體縱掠平壁的對(duì)流傳熱的主要關(guān)聯(lián)式及其應(yīng)用。

 

6、單相對(duì)流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式

 

物理現(xiàn)象相似理論及其應(yīng)用；單值性條件；常用準(zhǔn)則數(shù)，如Nu數(shù)、Re數(shù)、Gr數(shù)及Pr數(shù)的表達(dá)式、物理意義及其應(yīng)用，Bi數(shù)與Nu數(shù)、Re數(shù)與Gr數(shù)的區(qū)別；定性溫度、入口效應(yīng)、彎管效應(yīng)、當(dāng)量直徑(當(dāng)量半徑)；管內(nèi)流動(dòng)的單相強(qiáng)制對(duì)流傳熱中，長管與短管、直管與彎管的主要區(qū)別；繞流管束的單相強(qiáng)制對(duì)流傳熱中，管束順排與叉排布置的優(yōu)缺點(diǎn)；自然對(duì)流傳熱及大空間自然對(duì)流傳熱；混合對(duì)流傳熱的判據(jù)及判斷依據(jù)；單相對(duì)流傳熱問題的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式及其應(yīng)用。

 

7、相變對(duì)流傳熱

 

相變對(duì)流傳熱的基本特點(diǎn)；凝結(jié)傳熱兩種基本模式；水平管外凝結(jié)與豎直管外凝結(jié)的比較及其應(yīng)用；膜狀凝結(jié)傳熱中，凝結(jié)液膜的流動(dòng)狀態(tài)判據(jù)；不凝結(jié)氣體對(duì)膜狀凝結(jié)傳熱的主要影響及其處理方式；沸騰傳熱的不同模式；大容器飽和沸騰過程(含沸騰曲線)；沸騰傳熱惡化現(xiàn)象；DNB點(diǎn)及臨界熱流密度的工程意義；不凝結(jié)氣體對(duì)大容器沸騰的主要影響；強(qiáng)化膜狀凝結(jié)傳熱及沸騰傳熱的基本原則及其應(yīng)用。

 

8、熱輻射基本定律和輻射特性

 

熱輻射及輻射傳熱區(qū)別于導(dǎo)熱或?qū)α鱾鳠岬奶攸c(diǎn)；輻射波譜；大多數(shù)固體與液體表面、氣體空間的熱輻射特性；熱輻射的特殊體，如黑體、白體(鏡體)、灰體、漫射體及漫-灰體；熱輻射的基本概念、基本定律及其應(yīng)用；漫射體輻射力與其定向輻射強(qiáng)度間的關(guān)系；影響物體發(fā)射率及吸收比的主要因素；實(shí)際物體輻射、吸收等特性按光譜(波段)分布時(shí)的相關(guān)分析與計(jì)算。

 

9、輻射傳熱的計(jì)算

 

輻射角系數(shù)的含義、適用條件及影響因素；輻射角系數(shù)的基本性質(zhì)及其典型計(jì)算(代數(shù)法)；表面有效輻射的含義(實(shí)質(zhì))及其應(yīng)用；輻射傳熱的兩類熱阻；兩個(gè)及三個(gè)漫-灰表面(含黑體表面、重輻射面)封閉系統(tǒng)輻射傳熱網(wǎng)絡(luò)圖的繪制與標(biāo)示；兩個(gè)及三個(gè)漫-灰表面(含黑體表面、重輻射面)封閉系統(tǒng)的輻射傳熱計(jì)算；氣體輻射的基本特點(diǎn)；貝爾定律所解決的主要問題；平均射線行程；氣體輻射發(fā)射率和吸收比的主要影響因素；輻射傳熱控制的基本措施；遮熱板的遮熱原理及其應(yīng)用；減少氣體溫度測(cè)量誤差的基本分析與計(jì)算。

 

10、傳熱過程分析與換熱器的熱計(jì)算

 

傳熱過程的含義(實(shí)質(zhì))與分析；典型壁面(大平壁、圓筒壁、肋壁)傳熱過程的傳熱系數(shù)表達(dá)式及其應(yīng)用；壁面上加裝肋片的目的及基本原則；圓筒壁面外敷設(shè)保溫層的保溫效果分析；臨界絕緣直徑；換熱器的主要類型及其基本換熱原理(舉例)；換熱器的對(duì)數(shù)平均溫壓、溫差修正系數(shù)、效能及傳熱單元數(shù)；順流與逆流間壁式換熱器的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用；采用LMTD法對(duì)間壁式換熱器進(jìn)行熱設(shè)計(jì)的基本計(jì)算；換熱器污垢熱阻；強(qiáng)化或削弱傳熱問題的基本原則、主要途徑、主要技術(shù)及其應(yīng)用。

 

[參考書目]

 

[1] 沈維道，童鈞耕 《工程熱力學(xué)》(第五版)  高等教育出版社

 

[2] 嚴(yán)家騄，王永青 《工程熱力學(xué)》(第二版)  高等教育出版社

 

[3] 楊世銘，陶文銓 《傳熱學(xué)》(第四版)  高等教育出版社