考試科目代碼：[813]

考試科目名稱：工程熱力學與傳熱學

一、考核目標

（一）考查考生對熱力學基本概念、熱力過程及與船舶有關的常用熱工設備的組成、工作過程及相關熱力計算的掌握程度，以及相關的工程實際問題的計算能力；

（二）考查考生對熱量傳遞的三種基本方式導熱、對流換熱和輻射換熱掌握程度，以及相關的工程實際問題的計算能力。

二、試卷結構

（一）考試時間：180分鐘，滿分：150分。

（二）題型結構

1、選擇題：20小題，每小題2分，共40分 ；

2、簡答題：6小題，每小題5分，共30分；

3、計算題：5-6小題，分值6-15分不等，共65分；

4、分析、論述題：15分。

三、 答題方式

答題方式為閉卷、筆試（請考生注意自帶科學計算器）。

四、考試內容

1、熱力學基本概念和熱力學第一定律

考試內容：掌握熱力系統、工質、熱源和冷源；熱力狀態、狀態參數及狀態參數坐標圖；準平衡過程和可逆過程；膨脹功、熱量和熵；示功圖和示熱圖；循環、正向循環和逆向循環；內能、焓和流動功；熱力學第一定律的實質；閉口系統能量方程式及應用；開口系統穩定流動能量方程式及應用。

考試要求：

[1]熟練掌握在示功圖（p-v圖）和示熱圖（T-s圖）上表示熱力狀態、熱力過程和熱力循環；

[2]熟練掌握閉口系統能量方程式和開口系統穩定流動能量方程式及應用這些公式進行熱力計算。

2、理想氣體的性質及熱力過程

考試內容：理想氣體模型、理想氣體狀態方程、氣體常數、摩爾氣體常數及理想氣體的比熱容的表示、邁耶公式；用定值比熱容和平均比熱容計算熱量；理想氣體的內能、焓和熵的計算；理想氣體混合物及理想氣體混合物的比熱、內能、焓和熵的計算；噴管、噴管氣流截面變化規律及噴管的截面流速和流量計算。

考試要求：

[1]掌握定值比熱容的計算方法及邁耶公式；

[2]掌握理想氣體和理想氣體混合物的比熱、內能、焓和熵的計算方法；

[3]掌握四種典型熱力過程中理想氣體內能、焓和熵變化量及過程的功和熱量的計算方法；

[4]了解噴管氣流截面變化規律，熟練掌握噴管的選擇，掌握噴管的截面流速和流量計算。

3、熱力學第二定律

考試內容：自發過程的方向性、熱力學第二定律的兩種表述；卡諾定理、卡諾循環及其熱效率；熱過程進行方向的判據；熵流、熵產的概念及閉口系熵方程；孤立系統熵增原理；熱量火用。

考試要求：

[1]理解并掌握熱力學第二定律、卡諾定理、克勞修斯不等式及孤立系熵增原理；

[2]能夠熟練地利用所學知識判斷一個循環或過程是否可以進行、是否可逆。

4、壓氣機的熱力過程

考試內容：單級活塞式壓氣機的工作原理、理論耗功量；活塞式壓氣機余隙容積、容積效率；多級壓縮與級間冷卻；多級壓縮的最佳增壓比；葉輪式壓氣機的特點及工作原理。

考試要求：

[1]理解單級活塞式壓氣機的理想工作過程；

[2]能夠應用所學知識分析壓氣機余隙容積對容積效率的影響；

[3]掌握壓氣機理想循環的功耗和容積效率的計算方法。

5、水蒸氣及其蒸汽動力裝置循環

考試內容： 水蒸氣的定壓加熱汽化過程；飽和溫度、飽和壓力，濕飽和蒸汽、干飽和蒸汽、過熱蒸汽及干度、過熱度等概念，水蒸氣的p-v圖和T-s圖；水蒸氣表和水蒸氣的焓-熵圖；水蒸氣的基本熱力過程；蒸汽動力裝置循環（朗肯循環）、循環熱效率的影響因素及提高循環熱效率的途徑。

考試要求：

[1]熟練掌握濕飽和蒸汽的比焓、比熵的計算；

[2]熟練掌握“水和水蒸氣表”及“水蒸氣的焓熵圖”的用法；

[3]熟練掌握朗肯循環熱效率的計算方法。

6、氣體動力循環

考試內容：活塞式內燃機的實際循環；活塞式內燃機的工作過程及循環的簡化；活塞式內燃機的理想循環（混合加熱、定壓加熱和定容加熱理想循環）及其熱效率的計算；影響混合加熱理想循環熱效率的因素；燃氣輪機裝置的理想循環及循環熱效率的計算。

考試要求：

[1]熟練掌握（混合加熱、定壓加熱和定容加熱）理想循環熱效率的計算方法；

[2]掌握燃氣輪機裝置熱效率的方法。

7、制冷循環

考試內容：空氣壓縮制冷循環的循環裝置、工作過程、循環的T-s圖及制冷系數計算；蒸汽壓縮制冷循環的循環裝置、工作過程、循環的T-s圖及制冷系數計算；兩種制冷循環的比較；熱泵循環的基本工作過程及供熱系數計算。

考試要求：

[1]了解制冷裝置的工作過程；

[2]熟練掌握空氣壓縮制冷循環和蒸汽壓縮制冷循環制冷系數的計算方法。

[3]了解制冷劑的特性。

8、濕空氣

考試內容：未飽和濕空氣、飽和濕空氣和露點的概念；絕對濕度、相對濕度、含濕量；濕空氣焓的計算；濕空氣的焓-濕圖及濕空氣的基本熱力過程（加熱吸濕過程、冷卻去濕過程）。

考試要求：

[1]理解并讀懂濕空氣的“焓-濕圖”，；

[2] 熟練掌握濕空氣典型熱力過程（加熱吸濕、冷卻去濕）的計算；

9、導熱

考試內容：導熱基本概念（溫度場、溫度梯度、導熱系數、導溫系數和熱阻等）；導熱基本定律（傅立葉定律）；導熱微分方程及其定解條件；通過平壁的穩態導熱；通過圓筒壁的穩態導熱。

考試要求：

[1]了解導熱微分方程的推導過程及求解；

[2]熟練掌握采用“熱阻網絡圖”對多層平壁穩態導熱問題進行求解；

[3]熟練掌握采用“熱阻網絡圖”對多層圓筒壁穩態導熱問題進行求解。

10、對流換熱

考試內容：牛頓冷卻公式、表面傳熱系數的概念、影響對流換熱的因素；流動邊界層和熱邊界層、普朗特數；相似原理在整理實驗數據上的應用；準則數、準則方程、常用準則數（普朗特數Pr、雷諾數Re、努塞爾數Nu和格拉曉夫數Gr）；內部流動強制對流換熱（管內湍流、管內層流換熱）；縱掠平壁換熱、橫掠單管換熱、橫掠管束換熱；大空間自然對流換熱；凝結與沸騰換熱。

考試要求：

[1]理解并熟記四個常用準則數（Nu、Pr、Re和Gr）的表達式及其物理意義，以及當量直徑的計算方法；

[2]能夠熟練應用教材提供的相關準則方程式解決管內強迫對流換熱等對流換熱問題；

[3]掌握膜狀凝結、珠狀凝結的概念及區別。

11、輻射換熱

考試內容：熱輻射的基本概念（輻射、熱輻射、吸收率、反射率、透射率和黑體模型等）；黑體輻射的基本規律（普朗克定律、斯蒂芬-玻爾茲曼定律和蘭貝特定律）；實際物體和灰體的輻射；角系數、角系數的特性、角系數的確定方法；封閉系統中灰表面間的輻射傳熱；有效輻射、輻射熱阻、輻射換熱網絡圖；遮熱板原理及計算；氣體輻射和吸收特性。

考試要求：

[1]熟練地應用角系數的概念和基本性質計算角系數；

[2]能夠熟練應用輻射換熱網絡圖計算由灰體組成的兩平行無限大平板（包括遮熱板）、空腔內包壁面以及兩個同心圓筒壁和兩個同心球壁表面組成的封閉系統的輻射換熱量。

12、傳熱過程和換熱器

考試內容：傳熱過程分析和計算（以通過圓筒壁的傳熱計算為主）；臨界熱絕緣直徑；通過肋壁的傳熱；換熱器的分類及其結構特點；間壁式換熱器對數平均溫差的計算；傳熱的增強和削弱。  

考試要求：

[1]了解肋壁效率、肋化系數等概念，

[2]掌握圓筒壁傳熱過程總傳熱系數的計算方法；

[3]熟練掌握換熱器計算中對數平均溫差和算數平均溫差的計算方法。

五、主要參考書目

1、張學學主編：《熱工基礎》．北京：高等教育出版社(第二版)，2006.

2 、岳丹婷編著：《工程熱力學和傳熱學》，大連：大連海事大學出版社，2002.