西南科技大學(xué)《熱工基礎(chǔ)及流體力學(xué)》期末考試復(fù)習(xí)

西南科技大學(xué)《熱工基礎(chǔ)及流體力學(xué)》期末考試復(fù)習(xí)西南科技大學(xué)《熱工基礎(chǔ)及流體力學(xué)》期末考試復(fù)習(xí)西南科技大學(xué)《熱工基礎(chǔ)及流體力學(xué)》期末考試復(fù)習(xí)資料僅供參考文件編號：2022年4月西南科技大學(xué)《熱工基礎(chǔ)及流體力學(xué)》期末考試復(fù)習(xí)版本號：A修改號：1頁次：1.0審核：批準(zhǔn):發(fā)布日期：熱工基礎(chǔ)及流體力學(xué)第一章氣體的熱力性質(zhì)（名詞解釋）工質(zhì)：實現(xiàn)能量傳遞與轉(zhuǎn)換的媒介物質(zhì)。熱力學(xué)系統(tǒng)：熱力學(xué)研究時，根據(jù)研究問題的需要人為選取一定的工質(zhì)或空間作為研究對象，稱為熱力系統(tǒng)，簡稱熱力系或系統(tǒng)。熱力系分類：=1\*GB3①封閉熱力系（與外界有能量傳遞,無物質(zhì)交換的系統(tǒng)。系統(tǒng)的質(zhì)量恒定不變）=2\*GB3②開口熱力系：（與外界有能量、物質(zhì)交換的系統(tǒng)，系統(tǒng)的質(zhì)量可變）=3\*GB3③絕熱熱力系（與外界沒有熱量交換的系統(tǒng)）=4\*GB3④孤立熱力系：（與外界既無能量（功、熱量）交換又無物質(zhì)交換的系統(tǒng)）熱力狀態(tài)：工質(zhì)在某一瞬間所呈現(xiàn)的全部宏觀物理特性，稱為熱力學(xué)狀態(tài)，簡稱狀態(tài)。狀態(tài)參數(shù)：描述工質(zhì)熱力狀態(tài)的宏觀的物理量叫做熱力學(xué)狀態(tài)參數(shù)，簡稱狀態(tài)參數(shù)。基本狀態(tài)參數(shù)：溫度（T）、壓力（p）、比體積（v）導(dǎo)出狀態(tài)參數(shù)：熱力學(xué)能（U）、焓（H）、熵（S）理想氣體：是指狀態(tài)變化完全遵循波義耳-查理定律的氣體，從微觀的角度來看是指：氣體分子本身的體積和氣體分子間的作用力都可以忽略不計的氣體，稱為是理想氣體。理想氣體是一種假象的氣體模型，氣體分子是一些彈性的、不占體積的質(zhì)點，分子之間沒有相互作用力。熱力學(xué)能：指組成物質(zhì)的微觀粒子本身所具有的能量,即所謂的熱能。包括了：①內(nèi)動能:分子熱運動的動能。②內(nèi)位能:分子之間由于相互作用力而具有的位能。第二章熱力學(xué)基本定律（填空+計算（卡洛循環(huán)）+名詞解釋）準(zhǔn)平衡過程：過程中熱力系所經(jīng)歷的每一個狀態(tài)都無限地接近平衡狀態(tài)的熱力過程稱為準(zhǔn)平衡過程，或準(zhǔn)靜態(tài)過程?？赡孢^程：如果熱力系完成某一熱力過程后,再沿原來路徑逆向進行時,能使熱力系和外界都返回原來狀態(tài)而不留下任何變化，則這一過程稱為可逆過程。反之,則稱為不可逆過程。(可逆過程是一個理想過程，可逆過程的條件：可逆過程=準(zhǔn)平衡過程＋無耗散效應(yīng)）。關(guān)系：準(zhǔn)平衡過程概念只包括熱力系內(nèi)部的狀態(tài)變化，而可逆過程則是分析熱力系與外界所產(chǎn)生的總效果?？赡孢^程必然是準(zhǔn)平衡過程，而準(zhǔn)平衡過程只是可逆過程的條件之一。熱力學(xué)第一定律：實質(zhì)就是熱力過程中的能量守恒定律?？杀硎鰹?①熱能和機械能在傳遞和轉(zhuǎn)換時,能量的總量必定守恒。②第一類永動機是不存在的。基本熱力過程：是指熱力系保持某一狀態(tài)參數(shù)（比體積v、壓力p、溫度T與熵s等）不變的熱力過程。理想氣體的四個熱力過程:定容過程（dV=0）：功：W=0，由第一定律可得：△U=Q，，定容過程在p-v圖上為一條垂直于v軸的直線，在T-s圖上是一條指數(shù)曲線定壓過程（dP=0）：W=-P（V2-V1）=υR（T2-T1）；熱量：由公式CP=（δQ/dT）P，且假定CP=常數(shù)有Q=CP（T2-T1）=υCmP（T2-T1），定壓過程在p-v圖上是一條水平線，在T-s圖上也是一條指數(shù)曲線，但斜率小于定容過程曲線。分析：定壓過程由于相同溫度下總有CP＞CV，所以定壓過程線比定容過程線更為平坦些。定溫過程（dT=0)：過程方程：PV=υRT=常量在P-V圖上，每一個等溫過程對應(yīng)一條雙曲線，稱為等溫線。內(nèi)能：U=0功和熱量：由第一定律可得Q=-W或W=-Q。定溫過程在p-v圖上為一條等軸雙曲線，在T-s圖上是一條平行于s軸的直線。絕熱過程（δQ=0）：絕熱過程Q=0，U=W；內(nèi)能的變化為內(nèi)能的變化為U=CmV（T2T1），代入理想氣體狀態(tài)方程，可得U=CmV（P2V2P1V1）/R：與外界沒有熱量交換（必考）絕熱過程中工質(zhì)所作的膨脹功等于熱力系熱力學(xué)能的減少；而外界對熱力系作的壓縮功則全部轉(zhuǎn)換成熱力系熱力學(xué)能的增加，在絕熱流動過程中，流動工質(zhì)所做的技術(shù)功全部來自其焓降泊松公示：熱力學(xué)第二定律（名詞3）：指出了能量在傳遞和轉(zhuǎn)換過程中有關(guān)傳遞方向、轉(zhuǎn)化的條件和限度等問題。針對不同的熱力學(xué)第二定律有不同的表述，但其實質(zhì)等效?？藙谛匏贡硎觥安豢赡馨褵崃繌牡蜏匚矬w傳向高溫物體而不引起其他變化?！保◤臒崃總鬟f過程表述）。開爾文表述—“不可能從單一熱源取熱，并使之完全轉(zhuǎn)變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其他影響。”（從能量轉(zhuǎn)換過程表述）。分析：熱力學(xué)第二定律說明，用于熱功轉(zhuǎn)換的熱機至少要有高溫、低溫兩個熱源（即要有溫度差）。為此，熱力學(xué)第二定律也可以表述為“第二類永動機不可能實現(xiàn)”熱力循環(huán)：工質(zhì)經(jīng)過一系列狀態(tài)變化后，又回復(fù)到原來的狀態(tài)的全部過程稱為熱力循環(huán)，簡稱循環(huán)。若組成循環(huán)的全部過程均為可逆過程，則該循環(huán)為可逆循環(huán)，否則，為不可逆循環(huán)?？赡嫜h(huán)可以表示在狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上，且為一條封閉的曲線。自發(fā)過程：都具有方向性,且都為不可逆過程?？ㄖZ循環(huán)：是法國工程師卡諾（Carnot）于1824年提出的一種理想熱機循環(huán)。它是工作于兩個恒溫?zé)嵩撮g的，由兩個可逆定溫過程和兩個可逆絕熱過程所組成的可逆正向循環(huán)。包括：①定溫可逆吸熱膨脹過程②絕熱可逆膨脹過程③定溫可逆放熱壓縮過程④絕熱可逆壓縮過程。分析：卡洛循環(huán)的熱效率只決定與于高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩吹臏囟?，因此，要想提高其循環(huán)效率，根本的途徑就是提高高溫?zé)嵩吹臏囟群徒档偷蜏責(zé)嵩吹臏囟瓤ㄖZ循環(huán)的熱效率只取決于高溫?zé)嵩吹臏囟萒1與低溫?zé)嵩吹臏囟萒2，而與工質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。第三章水蒸汽和濕空氣水蒸氣的產(chǎn)生過程：一點（臨界點）兩線（上、下界限）三區(qū)（液相區(qū)、濕飽和蒸汽區(qū)、過熱蒸汽區(qū)）五狀態(tài)（未飽和水、飽和水、濕飽和蒸汽、干飽和蒸汽、過熱蒸汽區(qū)）。濕空氣：是指干空氣和水蒸氣的混合物。濕空氣=干空氣+水蒸氣。濕度：濕空氣中所含水蒸氣的量。絕對濕度：每立方米濕空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量稱為濕空氣的絕對濕度。即濕空氣中水蒸氣的密度。ρv=mv/V(絕對濕度只能說明濕空氣中實際所含水蒸氣的多少，而不能說明濕空氣的干、濕程度或吸濕能力的大小)。相對濕度：濕空氣的絕對濕度ρv與同溫度下飽和濕空氣的絕對濕度ρs之比稱為相對濕度，以φ表示。φ=ρv/ρs（φ越大，表明濕空氣中的水蒸氣越接近飽和狀態(tài)，則空氣吸收水分的能力越小，即越潮濕，所以，不論濕空氣的溫度如何，由φ值的大小可以直接看出空氣的潮濕程度）。含濕量（比濕度）：濕空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量mv與干空氣的質(zhì)量ma的比值稱為含濕量或比濕度，以d表示。d=mv/ma=ρv/ρa。第四章氣體和蒸汽的流動（計算：噴管）穩(wěn)定流動（定常流動）：在流體流動過程中，任一截面上流體的物理性質(zhì)（如密度、黏度等）和運動參數(shù)（如流速、流量和壓力）均不隨時間發(fā)生變化，這種流動稱為穩(wěn)定流動。噴管：工程上把利用壓力降低使流速增大的管道稱為噴管。擴壓管：把利用流體速度減小使工質(zhì)壓力增加的管道稱為擴壓管。（噴管：降壓增速，擴壓管，增壓減速）選擇噴管類型：dA亞聲速流動，Ma＜1，欲使流速增加，dc＞0，應(yīng)采用漸縮噴管，dA＜0超聲速流動，Ma＞1，欲使流速增加，dc＞0，應(yīng)采用漸擴噴管，dA＞0聲速流動，Ma=1，dA=0當(dāng)進口馬赫數(shù)Ma＜1，而要求出口馬赫數(shù)Ma＞1，則應(yīng)采用縮放噴管（拉伐爾噴管）根據(jù)臨界壓力確定噴管形狀：①當(dāng)Pb/P1≥εc，即Pb≥Pc時，應(yīng)選擇漸縮形噴管②當(dāng)Pb/P1＜εc，即Pb＜Pc時，應(yīng)選擇縮放噴管。節(jié)流：工質(zhì)在管道內(nèi)穩(wěn)定流動時，若通道截面突然縮小，由于局部阻力，會使工質(zhì)壓力降低，這種現(xiàn)象叫做節(jié)流。如果節(jié)流過程中時流體與外界沒有熱交換，則稱為絕熱節(jié)流。（絕熱節(jié)流是典型的不可逆過程。流體在縮孔處產(chǎn)生了強烈的摩擦和擾動，造成流體壓力的降低，使其做功能力減小，絕熱節(jié)流前后氣體和蒸汽的焓值不變）。第七章流體靜力學(xué)（計算）1、流體處于靜止或相對靜止時，流體表面上的切向力為零，作用在流體表面的只有法向力。2、流體靜壓強的方向總是與作用面相垂直，并指向作用面。3、.歐拉平衡微分方程適用于靜止流體、相對靜止的流體4、歐拉平衡微分方程適用于可壓縮流體、不可壓縮流體5、歐拉平衡微分方程適用于理想流體、粘性流體。6、水平平面上的液體總壓力：各點壓強大小：處處相等；各點壓強方向：方向一致分析：因作用在曲面上的總壓力為空間力系問題，為便于分析，擬采用理論力學(xué)中的分解概念將其分解為水平分力和垂直分力求解第八章流體動力學(xué)基礎(chǔ)（計算）跡線：同一流體質(zhì)點在一段時間內(nèi)的運動軌跡線。流線：表示某一瞬時在流場中由不同流體質(zhì)點組成的一條曲線，在這條曲線上每一點的速度方向均與與曲線相切。流線代表流場中流體質(zhì)點的瞬間流動方向線。流線的性質(zhì)：①同一時刻的不同流線不能相交②流線不能是折線，而是一條光滑的曲線③流線簇的疏密反映了速度的大?。骶€密集的地方流速大，稀疏的地方流速小）④流動為定常流動時，流場中速度和流線形狀不隨時間變化。流管：在流場中任取一條不是流線的封閉曲線，通過該曲線上各點可做許多條流線，這些流線所組成的管狀空間稱為流管。（因為流管是由流線構(gòu)成的，所以它具有流線的一切特性，流體質(zhì)點不能穿過流管流入或流出。）第十一章熱量傳遞的基本方式概述（名詞+計算）熱量傳遞的三種基本方式：導(dǎo)熱，熱對流，熱輻射導(dǎo)熱（名詞4）：導(dǎo)熱又稱熱傳導(dǎo)，是指互相接觸的物體之間或同一物體的不同部分之間不發(fā)生相對位移時，由于溫度不同而引起的熱量傳遞現(xiàn)象。從微觀的角度，導(dǎo)熱可認(rèn)為是處于不同溫度下的分子，原子及自由電子等微觀粒子熱運動時彼此相互作用而形成的能量傳遞，其總的結(jié)果是使熱量從高溫處傳到低溫處。特點：①必須有溫差；②物體直接接觸；③依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子熱運動而傳遞熱量；④可以在固體、液體、氣體中發(fā)生。熱對流：是指液體或氣體等流體由于宏觀相對運動，使得溫度不同的各流體或流體各部分之間相互摻混所引起的熱量傳遞現(xiàn)象，只局限于流體之間或流體各部分之間。熱輻射：物體會由于各種原因發(fā)出電磁波輻射，其中由于溫度的原因而發(fā)出的電磁波輻射，或者說由于溫度的原因向外傳遞輻射能的過程，稱為熱輻射。對流換熱：是指流體流過固體壁面，與固體壁面間存在相對位移時，由于溫度不同所引起的熱量傳遞現(xiàn)象。區(qū)別于只在流體之間或流體各部分之間發(fā)生的單純的熱對流。熱對流與對流換熱的區(qū)別：熱對流：是流體的宏觀運動使不同溫度的流體相對位移產(chǎn)生的熱量傳遞現(xiàn)象。熱對流只發(fā)生在流體之中，并伴隨有微觀粒子熱運動而產(chǎn)生的導(dǎo)熱。對流換熱：是流流經(jīng)固體時流體與固體表面之間的熱量傳遞現(xiàn)象，是導(dǎo)熱和熱對流兩種基本傳熱方式共同作用的結(jié)果。黑體：能吸收投入到其表面上的所有熱輻射能的物體。物體的輻射能力與溫度有關(guān)，同一溫度下不同物體的輻射能力也大不一樣。輻射能力最強的理想物體，稱為黑體。應(yīng)該指出，黑體的吸收能力在同一溫度的物體中也最強。黑度（發(fā)射率）：指物體的輻射能力與同溫度黑體的輻射能力之比，表示物體輻射能力接近黑體的程度，其值小于1，與物體的種類，溫度及表面狀況等有關(guān)。第十二章：對流換熱（可能有名詞解釋）1、對流換熱：對流換熱是指流體流經(jīng)固體時流體與固體表面之間的熱量傳遞2、邊界層概念：當(dāng)粘性流體流過物體表面時，會形成速度梯度很大的流動邊界層；當(dāng)壁面與流體間有溫差時，也會產(chǎn)生溫度梯度很大的溫度邊界層（或稱熱邊界層）（名詞）3、對流換熱與熱對流不同，既有熱對流，也有導(dǎo)熱。4、對流換熱的特點(1)導(dǎo)熱與熱對流同時存在的復(fù)雜熱傳遞過程；(2)必須有直接接觸（流體與壁面）和宏觀運動；(3)由于流體的粘性和受壁面摩擦阻力的影響，緊貼壁面處會形成速度梯度很大的邊界層5、流動邊界層：由于粘性作用，流體流速在靠近壁面處隨離壁面的距離的縮短而逐漸降低；在貼壁處被滯止，定義：u/u∞=0.99處離壁的距離為邊界層度（名詞）6、緊靠壁面處流體靜止，熱量傳遞只能靠導(dǎo)熱7、流動起因自然對流：流體因各部分溫度不同而引起的密度差異所產(chǎn)生的流動強制對流：由外力（如：泵、風(fēng)機、水壓頭）作用所產(chǎn)生的流動8、傅立葉：熱流密度的大小與溫度梯度的絕對值成正比，與溫度梯度相反。（溫度梯度的方向：溫度升高）9、10、等溫線或面：溫度不同的等溫線或面不相交。在連續(xù)的溫度場中，等溫線或面不會中斷熱流延等溫線或面?zhèn)鬟f。11、層流底層：由層流邊界層過渡到湍流邊界層，但湍流邊界層緊靠壁面處，粘滯力占絕對優(yōu)勢，粘附于壁的一極薄層仍然保持層流特征，具有最大的速度梯度。第十四章熱輻射及輻射換熱分析題=1\*GB3①不僅北方高寒地帶，南方的新建高樓大廈往往也采用雙層玻璃，為什么？

答：采用雙層結(jié)構(gòu)使兩層玻璃間成真空狀態(tài)，這樣熱的傳導(dǎo)功能就會大大降低，減少屋內(nèi)熱量散失，從而達到保溫的效果。=2\*GB3②=3\*GB3③=4\*GB3④=5\*GB3⑤=6\*GB3⑥=7\*GB3⑦冬天，在相同的室外溫度條件下，為什么有風(fēng)比無風(fēng)時感到更冷些

答：假定人體表面溫度相同時，人體的散熱在有風(fēng)時相當(dāng)于強制對流換熱，而在無風(fēng)時屬自然對流換熱（不考慮熱輻射或假定輻射換熱量相同時）。而空氣的強制對流換熱強度要比自然對流強烈。因而在有風(fēng)時從人體帶走的熱量更多，所以感到更冷一些。=8\*GB3⑧試分析室內(nèi)暖氣片的散熱過程，各環(huán)節(jié)都有哪些熱量傳遞方式

答：有以下?lián)Q熱環(huán)節(jié)和熱傳遞方式：（1）由熱水到暖氣片管道內(nèi)壁，熱傳遞方式是對流換熱（強制對流）；（2）由暖氣片管道內(nèi)壁至外壁，熱傳遞方式為導(dǎo)熱；（3）由暖氣片外壁至室內(nèi)環(huán)境和空氣，熱傳遞方式有輻射換熱和對流換熱=9\*GB3⑨.家用冰箱的使用說明書上指出，冰箱應(yīng)放置在通風(fēng)處，并距墻壁適當(dāng)距離，以及不要把冰箱溫度設(shè)置過低，為什么

答：為了維持冰箱的低溫，需要將熱量不斷地傳輸?shù)礁邷責(zé)嵩矗ōh(huán)境大氣），如果冰箱傳輸?shù)江h(huán)境大氣中的熱量不能及時散去，會使高溫?zé)嵩礈囟壬?，從而使制冷系?shù)降低，所以為了維持較低的穩(wěn)定的高溫?zé)嵩礈囟?，?yīng)將冰箱放置在通風(fēng)處，并距墻壁適當(dāng)距離。在一定環(huán)境溫度下，冷庫溫度愈低，制冷系數(shù)愈小，因此為取得良好的經(jīng)濟效益，沒有必要把冷庫的溫度定的超乎需要的低=10\*GB3⑩為什么當(dāng)泡腳時本來覺得水已經(jīng)不燙了，動一動腳卻覺得水又變燙了？

靠近皮膚的水與皮膚發(fā)生熱傳遞，溫度下降。因為水本身的熱傳導(dǎo)速度很慢，在溫差不大的情況下因為密度差導(dǎo)致對流傳熱也會很不明顯，因此在腳靜止不動的情況下，會形成一個皮膚周圍的水溫低于其他地方的水溫的近似穩(wěn)態(tài)。腳重新活動之后，液體發(fā)生對流，水溫重新回到相對均勻的狀態(tài)，高于之前皮膚周圍的溫度。所以又會覺得很燙。11）計=1\*ROM