2020年集美大学硕士研究生入学考试初试自命题考试大纲-工程热力学与传热学

　　考试科目代码：[813]

　　考试科目名称：工程热力学与传热学

　　一、考试目标

　　（一）考查考生对工程热力学基本概念、热力过程及与船舶有关的常用热工设备的组成、工作过程及相关热力计算的掌握程度，以及解决相关的工程实际问题的能力；

　　（二）考查考生对热量传递的三种基本方式导热、对流换热、辐射换热及换热器相关计算的掌握程度，以及相关的工程实际问题的计算能力。

　　二、试卷结构

　　（一）考试时间：180分钟，满分：150分。

　　（二）题型结构

　　1、选择题：20小题，每小题2分，共40分；

　　2、简答题：6小题，每小题5分，共30分；

　　3、计算题：5-6小题，分值6-15分不等，共65分；

　　4、分析、论述题：15分。

　　三、答题方式

　　答题方式为闭卷、笔试（请考生注意自带科学计算器）。

　　四、考试内容

　　1、热力学基本概念和热力学第一定律

　　考试内容：掌握热力系统、工质、热源和冷源；热力状态、状态参数及状态参数坐标图；准平衡过程和可逆过程；膨胀功、热量和熵；示功图和示热图；循环、正向循环和逆向循环；内能、焓和流动功；热力学第一定律的实质；闭口系统能量方程式及应用；开口系统稳定流动能量方程式及应用。

　　考试要求：

　　[1]熟练掌握在示功图（p-v图）和示热图（T-s图）上表示热力状态、热力过程和热力循环；

　　[2]熟练掌握闭口系统能量方程式和开口系统稳定流动能量方程式及应用这些公式进行热力计算。

　　2、理想气体的性质及热力过程

　　考试内容：理想气体模型、理想气体状态方程、气体常数、摩尔气体常数及理想气体的比热容的表示、迈耶公式；用定值比热容和平均比热容计算热量；理想气体的内能、焓和熵的计算；喷管气流截面变化规律及喷管的截面流速和流量计算。

　　考试要求：

　　[1]掌握定值比热容的计算方法及迈耶公式；

　　[2]掌握理想气体的比热、内能、焓和熵的计算方法；

　　[3]掌握四种典型热力过程中理想气体内能、焓和熵变化量及过程的功和热量的计算方法；

　　[4]了解喷管气流截面变化规律，熟练掌握喷管的选择，掌握喷管的截面流速和流量计算。

　　3、热力学第二定律

　　考试内容：热力学第二定律的两种表述；卡诺定理、卡诺循环及其热效率；热力过程进行方向的判据；熵流、熵产的概念及闭口系熵方程；孤立系统熵增原理；热量?的计算。

　　考试要求：

　　[1]理解并掌握热力学第二定律、卡诺定理、克劳修斯不等式及孤立系熵增原理；

　　[2]能够熟练地利用所学知识判断一个循环或过程是否可以进行、是否可逆。

　　4、压气机的热力过程

　　考试内容：单级活塞式压气机的工作原理、理论耗功量；活塞式压气机余隙容积、容积效率；多级压缩与级间冷却；多级压缩的最佳增压比；叶轮式压气机的特点及工作原理。

　　考试要求：

　　[1]理解单级活塞式压气机的理想工作过程；

　　[2]能够应用所学知识分析压气机余隙容积对容积效率的影响；

　　[3]掌握压气机理想循环的功耗和容积效率的计算方法。

　　5、水蒸气及其蒸汽动力装置循环

　　考试内容：水蒸气的定压加热汽化过程；饱和温度、饱和压力，湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽及干度、过热度等概念，水蒸气的p-v图和T-s图；水蒸气表和水蒸气的焓-熵图；水蒸气的基本热力过程；蒸汽动力装置循环（朗肯循环）、循环热效率的影响因素及提高循环热效率的途径。

　　考试要求：

　　[1]熟练掌握湿饱和蒸汽的比焓、比熵的计算；

　　[2]熟练掌握“水和水蒸气表”及“水蒸气的焓熵图”的用法；

　　[3]熟练掌握朗肯循环热效率的计算方法。

　　6、气体动力循环

　　考试内容：活塞式内燃机的实际循环；活塞式内燃机的理想循环（混合加热、定压加热和定容加热理想循环）及其热效率的计算；影响混合加热理想循环热效率的因素；燃气轮机装置的理想循环及循环热效率的计算。

　　考试要求：

　　[1]熟练掌握（混合加热、定压加热和定容加热）理想循环热效率的计算方法；

　　[2]掌握燃气轮机装置热效率的方法。

　　7、制冷循环

　　考试内容：空气压缩制冷循环的循环装置、工作过程、循环的T-s图及制冷系数计算；蒸汽压缩制冷循环的循环装置、工作过程、循环的T-s图及制冷系数计算；两种制冷循环的比较；热泵循环的基本工作过程及供热系数计算。

　　考试要求：

　　[1]了解制冷装置的工作过程；

　　[2]熟练掌握空气压缩制冷循环和蒸汽压缩制冷循环制冷系数的计算方法。

　　[3]了解制冷剂的特性。

　　8、湿空气

　　考试内容：未饱和湿空气、饱和湿空气和露点的概念；绝对湿度、相对湿度、含湿量；湿空气焓的计算；湿空气的焓-湿图及湿空气的基本热力过程（加热吸湿过程、冷却去湿过程）。

　　考试要求：

　　[1]理解并读懂湿空气的“焓-湿图”，；

　　[2]熟练掌握湿空气典型热力过程（加热吸湿、冷却去湿）的计算；

　　9、导热

　　考试内容：导热基本概念（温度场、温度梯度、导热系数、导温系数和热阻等）；导热基本定律（傅立叶定律）；导热微分方程；通过平壁和圆筒壁的稳态导热。

　　考试要求：

　　[1]了解导热微分方程的推导过程及求解；

　　[2]熟练掌握采用“热阻网络图”对多层平壁稳态导热问题进行求解；

　　[3]掌握采用“热阻网络图”对多层圆筒壁稳态导热问题进行求解。

　　10、对流换热

　　考试内容：牛顿冷却公式、表面传热系数的概念、影响对流换热的因素；流动边界层和热边界层；相似原理在整理实验数据上的应用；常用准则数（普朗特数Pr、雷诺数Re、努塞尔数Nu和格拉晓夫数Gr等）、准则方程；内部流动强制对流换热（管内湍流、管内层流换热）；纵掠平壁换热、横掠单管换热、横掠管束换热；大空间自然对流换热；凝结与沸腾换热。

　　考试要求：

　　[1]理解并熟记四个常用准则数（Nu、Pr、Re和Gr）的表达式及其物理意义，以及当量直径的计算方法；

　　[2]能够熟练应用教材提供的相关准则方程式解决管内强迫对流换热等对流换热问题；

　　[3]掌握膜状凝结、珠状凝结的概念及区别。

　　11、辐射换热

　　考试内容：热辐射的基本概念（辐射、热辐射、吸收率、反射率、透射率和黑体模型等）；黑体辐射的基本规律（普朗克定律、斯蒂芬-玻尔兹曼定律和兰贝特定律）；实际物体和灰体的辐射；角系数、角系数的特性、角系数的确定方法；封闭系统中灰表面间的辐射传热；有效辐射、辐射热阻、辐射换热网络图；遮热板原理及计算；气体辐射和吸收特性。

　　考试要求：

　　[1]熟练地应用角系数的概念和基本性质计算角系数；

　　[2]能够熟练应用辐射换热网络图计算由灰体组成的两平行无限大平板（包括遮热板）、空腔内包壁面以及两个同心圆筒壁组成的封闭系统的辐射换热量。

　　12、传热过程和换热器

　　考试内容：传热过程分析和计算（以通过圆筒壁的传热计算为主）；临界热绝缘直径；通过肋壁的传热；换热器的分类及其结构特点；间壁式换热器对数平均温差的计算；传热的增强和削弱。

　　考试要求：

　　[1]了解换热器的形式和工作原理；

　　[2]掌握圆筒壁传热过程总传热系数的计算方法；

　　[3]熟练掌握换热器计算中对数平均温差和算数平均温差的计算方法。

　　五、主要参考书目

　　1《热工基础》张学学主编，北京：高等教育出版社，2015年04月，第三版.

　　2《工程热力学和传热学》岳丹婷编著，大连：大连海事大学出版社，2002年.