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2021年硕士研究生自命题科目考试大纲 |
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科目代码、科目名称:
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852 、工程热力学
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| 一、基本内容
考试内容主要包括基本概念及定义、热力学第一定律、气体和蒸汽的性质、气体和蒸汽的基本热力过程、热力学第二定律、实际气体的性质、气体与蒸汽的流动、压气机的热力过程、蒸汽动力装置循环、制冷循环和理想气体混合物及湿空气等内容。
（一）基本概念及定义
1、基本要求
理解热力系统、外界、状态参数、功、热量、平衡状态、准静态过程，可逆过程，热力循环等基本概念。掌握状态量和过程量、准静态过程和可逆、热力学能和热量、膨胀功和有用功等各概念之间的区别与联系。理解绝对压力和相对压力的计算，可逆过程的判定。
2、考试范围
1）热力系统
2）状态参数
3）可逆过程
3、考核知识点
1）热力系统的分类
2）功和热量的区别、可逆过程功和热量的计算公式
3）绝对压力和相对压力的计算。
4、考核要求
1） 识记
(1) 热力系统及相关概念；
(2) 外界、状态参数、功、热量、平衡状态、准静态过程，可逆过程，热力循环等基本概念。
2） 理解
(1)准平衡过程、可逆过程概念；
(2) 膨胀功、推动功和技术功等各概念之间的区别与联系；
(3) 热力循环的概念理解；
(4) 状态参数概念理解。
3） 简单应用
(1) 热力系统的分类；
(2) 绝对压力和相对压力的计算。
（二）热力学第一定律
1、基本要求
掌握热力学能、储存能的概念；掌握体积变化功、推动功、轴功和技术功的概念及计算式；理解焓的引出及其定义式；深人理解热力学第一定律的实质，熟练掌握热力学第一定律及其表达式；能够正确、灵活地应用热力学第一定律表达式来分析计算工程实际中的有关问题；
2、考试范围
1）热力学能、储存能
2）体积变化功、推动功、轴功和技术功
3）焓的引出及其定义式
3、考核知识点
1）热力学能、储存能的关系；
2）焓的引出及其定义式；
3）第一定律的实质，熟练掌握热力学第一定律及其表达式；
4、考核要求
1）识记
(1) 热力学能、储存能；
(2) 体积变化功、推动功、轴功和技术功；
(3) 热力学第一定律及其表达式；
2)理解
(1) 闭口系统方程式建立的思路和过程；
(2) 开口系统方程式的推导过程。
3)简单应用
(1)能推导出闭口系统的能量方程式；
(2)能推导出开口系统的能量方程式；
4)综合应用
(1) 热力学第一定律在分析实际问题中的应用。
（三）气体和蒸汽的性质
1、基本要求
正理解理想气体的概念；熟练掌握并正确应用理想气体状态方程式；正确理解理想气体比热容的概念；熟练掌握和正确应用定值比热容、平均比热容来计算过程热量；计算理想气体热力学能、焓和熵的变化；掌握有关水蒸气的各种术语及其意义。例如：汽化、凝结、饱和状态、饱和蒸气、饱和液体、饱和温度、饱和压力、三相点、临界点、汽化潜热等。理解蒸气定压发生过程及其在P－v图和T－s图上的一点、二线、三区和五态。了解水蒸气图表的结构，并掌握其应用。
2、考试范围
1）理想气体状态方程式；
2）理想气体比热容的概念；
3）理想气体热力学能、焓和熵的变化 ；
4）水蒸气图表的结构。
3、考核知识点
1）正确应用理想气体状态方程式；
2）应用定值比热容、平均比热容来计算过程热量；
3）热力学能、焓和熵的变化的计算；
4）蒸气定压发生过程。
4、考核要求
1） 识记
(1) 理想气体状态方程式；
(2)比热容概念；
(3) 水蒸气的各种术语及其意义。
2） 理解
(1) 理解蒸气定压发生过程及其在P－v图和T－s图上的一点、二线、三区和五态；
3）简单应用
(1) 熟练掌握和正确应用定值比热容、平均比热容来计算过程热量；
(2) 了解水蒸气图表的结构，并掌握其应用；
（四）气体和蒸汽的基本热力过程
1、基本要求
熟练掌握4种基本过程以及多变过程的初终态基本状态参数p、v、T之间的关系； 熟练掌握4种基本过程以及多变过程系统与外界交换的热量、功量的计算；能将各过程表示在p－v图和T－s图上，并能正确地应用p－v图和T－s图判断过程的特点；掌握蒸汽热力过程的热量和功量的计算。
2、考试范围
1） 四种理想气体基本过程以及多变过程的初终态基本状态参数p、v、T之间的关系;
2） 四种基本过程以及多变过程系统与外界交换的热量、功量的计算;
3）能将理想气体各过程表示在p－v图和T－s图上，并能正确地应用p－v图和T－s图判断过程的特点;
4) 蒸汽热力过程的热量和功量的计算。
3、考核知识点
1）掌握理想气体基本过程的初终态基本状态参数p、v、T之间的关系；
2）掌握理想气体过程中系统与外界交换的热量、功量的计算；
3）能将理想气体各过程表示在p－v图和T－s图上；
4）水蒸气热力过程的热量和功量。
4、考核要求
1）识记
(1)理想气体各过程的计算公式；
(2) 水蒸气各过程的计算公式。
2）理解
(1) 理想气体各过程的p－v图和T－s图；
(2)水蒸气热力过程的热量和功量；
3）简单应用
(1) 能计算理想气体各过程的功和热量；
(2) 能利用水蒸气图表进行计算。
（五）热力学第二定律
1、基本要求
掌握卡诺循环及定理；掌握熵的意义、计算和应用；掌握孤立系统和绝热系统熵增的计算，从而明确能量损耗的计算方法；掌握热力学第二定律的数学表达式；掌握火用(可用能、有效能)的概念及其计算；
2、考试范围
1）卡诺循环及定理；
2）熵；
3）孤立系统熵增原理；
4）㶲的概念及计算
3、考核知识点
1）卡诺循环热效率计算公式；
2）熵的意义、计算和应用
3）热力学第二定律的数学表达式；
4）㶲
4、考核要求
1）识记
(1) 卡诺循环热效率公式；
(2) 熵的意义；
(3) 热力学第二定律的数学表达式；
2）理解
(1) 㶲的概念；
(2) 熵的计算及应用；
(3) 㶲损的理解。
3）简单应用
(1)判断某个循环是否可行、是否可逆。
4）综合应用
(1)学会用熵分析法或火用分析法对热力过程进行热工分析。
（六）实际气体的性质
1、基本要求
了解常用的实际气体状态方程，掌握范德瓦尔方程；了解对比态原理，并能通过通用压缩因子图进行实际气体计算
2、考试范围
1） 范德瓦尔方程 ；
2） 通用压缩因子图进行实际气体计算；
3、考核知识点
1）对比态原理；
2）压缩因子；
4、考核要求
1）识记
(1) 压缩因子；
2）理解
(1) 范德瓦尔方程对理想气体状态方程作了哪些修正；
3）简单应用
(1) 通过通用压缩因子图进行实际气体计算；
（七）气体与蒸汽的流动
1、基本要求
掌握流体的一元可逆绝热即定熵稳定流动的基本方程；弄清促使流速改变的力学条件和几何条件，以及这2个条件对流速的影响；理解气流截面积变化的原因；掌握喷管中气体流速、流量的计算；明确滞止焓、临界截面、临界参数的概念；掌握绝热滞止和绝热节流的计算
2、考试范围
1）稳定流动基本方程式；
2）促使流速改变的条件；
3）喷管的计算；
4） 有摩阻的绝热流动；
5）绝热节流；；
3、考核知识点
1）连续性方程、能量方程、过程方程和声速方程；
2）力学条件和几何条件；
3）滞止焓、临界截面、临界参数。
4、考核要求
1）识记
(1) 滞止焓、临界截面、临界参数；
(2) 绝热滞止和绝热节流；
(3) 临界压力比；
2）理解
(1) 流速计算及分析；
(2) 流量的计算；
(3) 喷管的尺寸计算。
(4) 绝热节流计算。
3）综合应用
(1) 会进行喷管外形的选择和尺寸的计算；能熟练进行喷管的设计计算；
(2) 根据已有喷管熟练进行校核计算。
（八）压气机的热力过程
1、基本要求
理解活塞式压气机和叶轮式压气机的工作原理；掌握不同压缩过程状态参数的变化规律、耗功的计算，以及压气机耗功的计算；理解多级压缩、中间冷却的工作情况。了解余隙容积对活塞式压气机工作的影响。
2、考试范围
1）单级活塞式压气机的工作原理和理论耗功量；
2）余隙容积的影响；
3）多级压缩和级间冷却；
4）叶轮式压气机的工作原理。
3、考核知识点
1）活塞式压气机理论耗功、
2）余隙容积、余隙容积比、容积效率；
3）分级压缩中间冷却、分级压缩中间冷却各级压力比选择
4）分级压缩中间冷却压气机耗功及热量
4、考核要求
1）识记
(1) 余隙容积、余隙容积比、容积效率；
(2) 定温效率、绝热效率
2）综合应用
(1)能进行不同压缩过程理论耗功的计算；
(2)能对多级压缩、中间冷却进行综合计算 ；
（十）蒸汽动力装置循环
1、基本要求
掌握各种循环的实施设备及工作流程；掌握将实际循环抽象和简化为理想循环的一般方法；掌握各种循环的吸热量，放热量、作功量及热效率等能量分析和计算的方法。
2、考试范围
1）朗肯循环；
2）再热循环；
3）回热循环。
3、考核知识点
1）朗肯循环及热效率、蒸汽初参数对循环热效率的影响；
2）再热循环分析；
3）回热循环分析。
4、考核要求
1）识记
(1) 耗汽率；
(2) 相对内效率。
2）综合应用
(1)能对不同热力循环中的做功量、吸热量和热效率进行计算；
（十一）制冷循环
1、基本要求
掌握制冷装置循环的实施设备及工作流程；掌握制冷循环的吸热量，放热量、作功量及制冷系数等能量分析和计算的方法；理解热泵的工作原理。
2、考试范围
1）压缩空气制冷循环；
2）压缩蒸气制冷循环；
3）制冷剂的性质；
4）热泵循环
3、考核知识点
1）逆向循环的经济性指标及循环进行的条件；
2）回热式压缩气体制冷循环；
3）压缩蒸气制冷循环分析。
4）制冷工质性质表、 制冷剂的性质
4、考核要求
1）识记
(1)制冷系数定义；
(2)制冷剂性质。
(3)供暖系数的定义
2）综合应用
(1) 能计算制冷循环的吸热量，放热量、作功量及制冷系数；
（十二）理想气体混合物及湿空气
1、基本要求
理解理想气体混合物的性质；理解湿空气、未饱和空气、饱和空气的含义；掌握湿空气状态参数的意义及其计算方法。
2、考试范围
1）理想气体混合物；
2）理想气体混合物及热力学能、焓和熵；
3）湿空气；
4）湿空气状态参数；
5）湿空气的焓湿图；
6）湿空气过程及其应用。
3、考核知识点
1）道尔顿分压定律和亚美格分体积定律；
2）未饱和湿空气和饱和湿空气；
3）露点、绝对湿度、相对湿度、含湿量。
4）干球温度和湿球温度
5）湿空气的焓及h-d图
4、考核要求
1）识记
(1) 分压定律和分体积定律；
(2) 露点、绝对湿度、相对湿度、含湿量、干球温度和湿球温度。
2）综合应用
(1)能计算湿空气的基本热力过程
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| 二、考试要求（包括题型、分数比例、是否使用计算器等）
要求考生全面系统地掌握工程热力学的有关物质热力学性质、热能有效利用以及热能与其它能量转换的基本规律，并能灵活运用这些规律进行各种热工过程和热力循环的分析计算，具有较强的综合分析问题和解决问题的能力。
题型：简答题（30分左右），单项选择题（15分左右），计算题（105分左右）
可以使用计算器
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| 三、主要参考书目
《工程热力学》（第五版），沈维道、童钧耕，高等教育出版社，2016
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