上海交大機械與動力工程學院熱工學統(tǒng)考碩士大綱

1. 系統(tǒng)： 系統(tǒng)、外界、邊界；開口系（控制容積）、閉口系（控制質量）；絕熱系； 孤立系；簡單可壓縮系。
2.平衡狀態(tài)和狀態(tài)參數(shù)： 平衡狀態(tài)、平衡狀態(tài)的充要條件；平衡與穩(wěn)定；狀態(tài)參數(shù)，系統(tǒng)兩 狀態(tài)相同的判定；狀態(tài)參數(shù)的特征；強度量與廣延量；狀態(tài)參數(shù)圖與平衡狀態(tài)。
3.溫度和壓力：溫度的物理概念；熱力學溫標、國際攝氏溫標與熱力學溫標的關系、壓力、 壓力的單位、系統(tǒng)絕對壓力、表壓力、真空度。
4.狀態(tài)方程：理想氣體的狀態(tài)方程、氣體常數(shù)、通用氣體常數(shù)；范德瓦爾方程、維里方程。
5.準靜態(tài)過程和可逆過程：準靜態(tài)過程、可逆過程；可逆過程與準靜態(tài)過程關系；可逆過程 和準靜態(tài)過程在狀態(tài)參數(shù)圖上的表示。
6.循環(huán)：循環(huán)、循環(huán)特性、正向循環(huán)（動力循環(huán)）、逆向循環(huán)（制冷循環(huán)和熱泵循環(huán)）；可逆 循環(huán)；循環(huán)的經(jīng)濟性指標。
7.功和熱量：功和熱量的定義、特征；可逆過程中的容積變化功(膨脹功或壓縮功)及在壓容 圖中的表示；可逆過程的熱量及在溫熵圖中的表示。

 二 氣體的性質 
1. 理想氣體及其混合氣的性質：理想氣體、標準狀態(tài)理想氣體的摩爾體積；氣體的比熱容、 理想氣體的比定壓熱容與比定容熱容；理想氣體比熱容比（理想氣體的比熱容比等于絕熱指 數(shù)）；邁耶公式；理想氣體的比定壓熱容恒大于比定容熱容。理想氣體的熱力學能（亦稱內能） 與焓、任意過程的熱力學能及焓的變化量；理想氣體熵變的定義、計算式。 理想氣體混合氣體、折合分子量、折合氣體常數(shù)； 質量分數(shù)、摩爾分數(shù)、體積分數(shù)及相互關 系；折合分子量和折合氣體常數(shù)計算。理想氣體混合氣的分壓力定律和分體積定律；利用摩 爾分數(shù)計算分壓力?；旌蠚怏w的比熱容、熱力學能、焓及混合氣過程的熵變計算式。
2. 水和蒸汽的性質：飽和狀態(tài)、飽和狀態(tài)的溫度和壓力一一對應、克拉貝隆—克勞修斯方程； 水定壓汽化過程的壓容圖和溫熵圖：臨界點、飽和液線、飽和干蒸汽線、未飽和液區(qū)、濕蒸 汽區(qū)和過熱區(qū)、過冷液、飽和液、濕飽和蒸汽、干飽和蒸汽和過熱蒸汽；干度、濕飽和蒸氣 比體積、熱力學能、焓及熵的計算；汽化潛熱。
3. 濕空氣：濕空氣、水蒸氣的分壓力及干空氣分壓力；飽和濕空氣、濕空氣的吸濕能力、使 空氣達到飽和的途徑；絕對濕度、相對濕度、含濕量；濕空氣的焓和焓—濕圖。
三 氣體的熱力過程
1.理想氣體的基本熱力過程：多變過程、定壓過程、定溫過程、定熵過程（可逆絕熱過程）、 定容過程及過程方程、在 p-v 圖和 T-s 圖上的表示；理想氣體多變過程中熱力學能、焓及 熵變計算；多變過程中氣體的比熱容；多變過程中的容積變化功、多變過程中的技術功、多 變過程的熱量；p-v 圖及 T-s 圖各參數(shù)的變化規(guī)律。
2.水蒸氣的基本熱力過程：水蒸氣定壓過程的熱量、水蒸氣絕熱過程的功、水蒸氣定容過程 壓力和干度變化規(guī)律；水蒸氣的節(jié)流。
3.濕空氣的熱力過程：濕空氣加熱過程、冷卻去濕過程、絕熱增濕過程、絕熱混合過程、干 燥過程的參數(shù)、熱量和析水量；濕空氣節(jié)流。
四 熱力學基本定律 
1.膨脹功、技術功和流動功：可逆過程的容積變化功；技術功、技術功的計算及在 p-v 圖上 表示；內部功、軸功；推動功、流動功。
 2.熱力學第一定律的實質及數(shù)學表達式：熱力學第一定律基本表述和一般表達式；閉口系第 一定律的解析式及在過程、循環(huán)和孤立系中的應用；穩(wěn)流開系第一定律表達式。
 3.熱力學第二定律的基本表述：克勞斯修表述、開爾文表述、孤立系統(tǒng)熵增
 4.卡諾循環(huán)和卡諾定理：卡諾循環(huán)的組成、卡諾循環(huán)的熱效率、卡諾制冷循環(huán)的制冷系數(shù)和 卡諾熱泵循環(huán)的供暖系數(shù)；卡諾定理及其推論。
 5.平均吸（放）熱溫度和多熱源熱機的熱效率：系統(tǒng)在可逆過程中的平均吸（放）熱溫度、 多熱源可逆循環(huán)的熱效率和概括性卡諾循環(huán)（如斯特林循環(huán)）的熱效率。
 6.克勞修斯積分和熱力學第二定律的數(shù)學表達式： 克勞修斯積分不等式和積分等式、熱力學 第二定律的數(shù)學表達式、孤立系統(tǒng)的熵增原理及過程進行判據(jù)。
7.熵和熵方程：熵的定義、不可逆過程熵變的計算； 熵流、熵產(chǎn)；一般開系熵方程、閉 口系熵方程、穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流系統(tǒng)熵方程。
 8.作功能力損失與熵產(chǎn)：熱量的可用能、閉口系的作功能力、穩(wěn)流開系的作功能力、系統(tǒng)作 功能力損失和熵產(chǎn)。 五 氣體的流動與壓縮
1.噴管內氣體的流動： 氣體在噴管（或擴壓管）內流速變化的壓力條件和幾何條件；滯止過 程、滯止參數(shù)；音速、馬赫數(shù)；臨界截面、臨界壓力、臨界溫度、臨界壓力比；噴管內流速和 流量分析及計算、背壓和背壓對收縮噴管及縮放噴管的流速和流量的影響；氣體在擴壓管中 流動；速度系數(shù)和能量損失系數(shù)及氣體在噴管內不可逆流動。
 2.絕熱節(jié)流：絕熱節(jié)流的特征、氣體的焦耳—湯姆遜系數(shù)、轉回溫度和轉回曲線。
3.壓氣機的熱力過程：壓氣機分類和特征；單級活塞式壓氣機的理論耗功；余隙容積、余隙 容積比、容積效率、余隙容積對壓氣機理論耗功的影響；多級壓縮級間冷卻及各級的增壓比、 多級壓縮級間冷卻耗功計算、活塞式壓氣機定溫效率；葉輪式壓氣機絕熱效率及壓氣機所需 的功。
 六 熱力循環(huán)
1.循環(huán)分析的目的和方法：循環(huán)分析的目的和方法；第一定律分析法、第二定律分析法；空 氣標準假設。
 2.活塞式內燃機循環(huán)：活塞式內燃機混合加熱理想循環(huán)（又稱薩巴德循環(huán)）構成、循環(huán)的特 性參數(shù)及特性點參數(shù)計算；循環(huán)熱效率及特性參數(shù)對熱效率的影響分析；活塞式內燃機定壓 加熱理想循環(huán)（又稱狄塞爾循環(huán)）構成、循環(huán)的特性參數(shù)及特性點參數(shù)計算；循環(huán)熱效率及 特性參數(shù)對熱效率的影響分析；活塞式內燃機定容加熱理想循環(huán)（又稱奧托循環(huán)）構成、循 環(huán)的特性參數(shù)及特性點參數(shù)計算；循環(huán)熱效率及特性參數(shù)對熱效率的影響分析；活塞式內燃 機各種理想循環(huán)的熱力學比較。
 3.燃氣輪機裝置循環(huán)：燃氣輪機裝置定壓加熱的理想循環(huán)（又稱布雷頓循環(huán)）的構成、循環(huán) 增壓比、循環(huán)增溫比、裝置熱效率計算及分析；燃氣輪機裝置定壓加熱的實際循環(huán)、壓氣機 絕熱效率、燃氣輪機的相對內效率、循環(huán)內部熱效率；回熱和回熱度；回熱的基礎上分級壓 縮、中間冷卻和分級膨脹、中間再熱。
4.蒸汽動力裝置循環(huán)： 基本蒸汽動力循環(huán)—朗肯循環(huán)構成、壓容圖和溫熵圖、利用圖或表確 定各狀態(tài)點參數(shù)、朗肯循環(huán)的熱效率；蒸汽參數(shù)對熱效率影響的分析；有摩阻的實際循環(huán)、 汽輪機的相對內效率、循環(huán)內部熱效率；理想耗汽率、內部功耗汽率、有效功耗汽率；再熱 循環(huán)構成、壓容圖和溫熵圖、利用圖或表確定各狀態(tài)點參數(shù)、循環(huán)的熱效率和分析；抽汽回 熱循環(huán)構成、壓容圖和溫熵圖、抽汽量、利用圖或表確定各狀態(tài)點參數(shù)、循環(huán)的熱效率和分 析。
 5.制冷裝置循環(huán)：逆向卡諾循環(huán)；制冷量；壓縮空氣制冷循環(huán)構成及溫熵圖、制冷系數(shù)、 制冷量與循環(huán)增壓比關系；回熱式壓縮空氣制冷循環(huán)；壓縮蒸汽制冷循環(huán)構成、溫熵圖和 壓 焓圖、利用圖或表確定各狀態(tài)點參數(shù)、制冷系數(shù)；制冷劑性質；熱泵循環(huán)的一般概念。
七 熱力學一般關系式及實際氣體性質
1.熱力學參數(shù)的定義、物理意義及其相互關系：亥姆霍茲函數(shù)、吉布斯函數(shù)、定壓膨脹系數(shù)、 等溫壓縮率、溫度壓力系數(shù)。
2.熱力學一般關系式：吉布斯方程，麥克斯韋關系，熵、熱力學能、焓及比熱容的一般表達 式，定容比熱與定壓比熱的普遍關系。
3.實際氣體狀態(tài)方程及對應態(tài)原理：范德瓦爾斯狀態(tài)方程、壓縮因子及其物理意義、對比參 數(shù)、對應態(tài)原理；通用壓縮因子圖。

一 基本概念
 1. 基本傳熱方式：熱傳導、熱對流和熱輻射定義和特性
 2. 能量表述：熱能、熱流量、熱流密度；輻射力、光譜輻射力、定向輻射力、輻射強度、定 向輻射強度等
3. 基本定律：傅里葉定律、牛頓冷卻公式、斯蒂潘-玻爾茲曼定律、普朗克定律、基爾霍夫 定律、維恩位移定律、蘭貝特定律等
4. 求解方法：熱阻分析法、實驗法、理論分析法、數(shù)值模擬法、集中參數(shù)法、比擬法、相似 原理（包括量綱分析法和相似分析法）、熱網(wǎng)絡法、角系數(shù)計算的代數(shù)分析法
5. 基本參數(shù)：導熱系數(shù)、表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)、發(fā)射率（黑度）、傳熱系數(shù)、導溫系數(shù)（熱擴散率）、 斯蒂潘-玻爾茲曼常數(shù)（黑體輻射常數(shù)）、吸收比、反射比、透射比、輻射傳熱系數(shù)等
6. 特征數(shù)和函數(shù)：畢渥數(shù)、傅里葉數(shù)、雷諾數(shù)、普朗特數(shù)、努賽爾數(shù)、格拉曉夫數(shù)、斯坦頓 數(shù)、黑體輻射函數(shù)等
7. 熱阻：導熱熱阻、對流傳熱熱阻、輻射熱阻、傳熱熱阻、污垢熱阻、接觸熱阻
8. 理想研究對象：一維無限大平板、半無限大物體、黑體、灰體、白體、透明體、漫射體、 鏡體等
9. 其它基本概念：溫度場、溫度梯度、穩(wěn)態(tài)傳熱過程、非穩(wěn)態(tài)傳熱過程、邊界層、對流傳熱、 輻射傳熱、當量直徑、定解條件、內熱源、肋效率、肋面總效率、時間常數(shù)、非穩(wěn)態(tài)導熱的 正規(guī)狀況階段、非正規(guī)狀況階段、特征數(shù)方程（實驗關聯(lián)式）、特征長度、定性溫度、特征速 度、凝結和沸騰及其分類和特點、臨界熱流密度、溫室效應、立體角、角系數(shù)、投入輻射、 有效輻射、重輻射面、換熱器、對數(shù)平均溫差等
 二 穩(wěn)態(tài)熱傳導的規(guī)律及計算
導熱基本定律、導熱問題的數(shù)學描寫、典型穩(wěn)態(tài)導熱問題的分析解（包括一維導熱、肋片、 具有內熱源的一維導熱）。主要包括：
 1. 傅立葉定律的基本表達式及其中各物理量的定義、單位及相關概念、邊界條件數(shù)學描寫
2. 利用能量守恒定律和傅立葉定律推導導熱微分方程的基本方法
3. 單層和多層面板、圓筒的一維導熱問題的計算方法、溫度分布曲線的繪制
 4. 推導等溫截面和變截面肋片的導熱微分方程的基本方法及相關概念
5. 肋片增大傳熱量的條件、肋片內溫度分布及表面散熱量計算，肋端不絕熱時的處理方法。
 6. 放置在環(huán)境空氣中的有內熱源物體的一維導熱問題的計算方法
7. 導熱系數(shù)與物體溫度的關系、簡化笛卡爾坐標系下及圓柱坐標系下的能量守恒方程。
 8. 根據(jù)給定條件，推導相應的能量守恒方程及邊界條件（數(shù)學描述）
三 非穩(wěn)態(tài)熱傳導的計算
非穩(wěn)態(tài)導熱的基本概念、集中參數(shù)法、典型非穩(wěn)態(tài)導熱問題的分析解（包括一維、半無限大 物體）。主要包括：
1. 根據(jù)給定條件，給出相應的能量守恒方程及邊界條件（數(shù)學描述）
 2. 畢渥數(shù)（Bi）數(shù)和傅里葉數(shù)（Fo）數(shù)的定義及物理意義、Bi→0 和 Bi→∞各代表的換熱 條件、集中參數(shù)法的物理意義和應用條件以及溫度變化及換熱量的計算方法、時間常數(shù)的定 義及物理意義
3. 非穩(wěn)態(tài)導熱的正規(guī)狀況階段和非正規(guī)狀況階段的物理意義及數(shù)學計算上的特點
4. 半無限大物體的物理概念、傳熱特點、判斷條件、第一類邊界條件下的溫度、導熱量計算、 吸熱系數(shù)
四 熱傳導問題的數(shù)值算法
導熱問題數(shù)值求解基本步驟、節(jié)點離散方程的建立及代數(shù)方程求解方法、非穩(wěn)態(tài)導熱問題的 數(shù)值解法等。主要包括：
 1. 節(jié)點、步長、控制容積等基本概念、穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)導熱過程中節(jié)點（包括邊界節(jié)點）離 散方程的建立
2. 兩個導熱系數(shù)不同的物體緊緊貼在一起，不計接觸熱阻，如何推導接觸面節(jié)點離散方程。
3. 非穩(wěn)態(tài)導熱過程中的顯式和隱式差分格式的區(qū)別和特點及顯式差分格式的穩(wěn)定性判據(jù)。
 五 對流傳熱的理論分析與實驗研究基礎
 對流傳熱概說、對流換熱問題的數(shù)學描寫、邊界層型對流傳熱問題的數(shù)學描寫、流體外掠等 溫平板傳熱層流分析解及比擬理論。主要包括：
1. 對流換熱的分類，影響對流換熱的主要物理因素、速度邊界層和溫度邊界層的物理意義 和數(shù)學定義、對流換熱問題的數(shù)學描寫及推導過程、自然對流和強制對流在數(shù)學方程的描述 上的本質區(qū)別、努賽爾數(shù)（Nu）、普朗特數(shù)（Pr）、雷諾數(shù)（Re）和格拉曉夫數(shù)（Gr）的定義 和物理意義、特征長度和定性溫度的選取原則、速度邊界層和溫度邊界層的關系
2. 溫度場與表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的關系、邊界層型對流傳熱問題的數(shù)學描寫、流體外掠等溫平板 傳熱過程計算、比擬理論的基本思想和應用、相似原理定義、相似條件、量綱分析法和相似 分析法、根據(jù)相似原理建立實驗關聯(lián)式的思路、臨界雷諾數(shù)、臨界距離、湍流動量擴散率和 湍流熱擴散率及湍流普朗特數(shù)的定義
六 單相對流傳熱的實驗關聯(lián)式 
相似原理與量綱分析、相似原理的應用、內部強制對流傳熱和自然對流傳熱的實驗關聯(lián)式。 主要包括：
 1. 管外和管內流動的特點、影響因素、實驗關聯(lián)式建立過程對這些影響因素的考慮和處理 方法、當量直徑的定義和計算
2. 管內流體速度分布和溫度分布的變化特點和分布曲線、表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)（對流換熱系數(shù)）及換熱量的計算、特征長度和定性溫度的確定、臨界雷諾數(shù)
3. 管槽內層流強制對流傳熱的特點（尤其是 Nu 的特點）和表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計算
4. 流體橫瓊單管和管束時的特點、影響因素、表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的變化過程及平均表面?zhèn)鳠嵯?數(shù)的關聯(lián)式
5. 豎壁附近自然對流的溫度分布，速度分布的特點以及表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的特點、大空間自然 對流換熱的計算及表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計算、自?；亩x和特點、自然對流的分類
 6. 對流和輻射同時存在時的邊界問題處理
七 相變對流傳熱的計算
凝結模式、膜狀凝結分析解及計算關聯(lián)式、膜狀凝結的影響因素及強化措施。沸騰傳熱模式、 大容器沸騰傳熱的實驗關聯(lián)式介紹、沸騰傳熱的影響因素及強化措施。主要包括：
1. 膜態(tài)凝結和珠狀凝結的概念和特點、純凈飽和蒸汽層流膜狀凝結換熱分析解的基本推導 方法及其推導中的最基本假設
2. 影響膜狀凝結傳熱的因素和強化原則和措施
3. 沸騰傳熱的模式、分類和特點，汽化核心對沸騰傳熱的影響，池內飽和沸騰曲線、臨界 熱流密度、燒毀點
4. 沸騰傳熱的影響因素極其強化原則和措施
5. 沸騰換熱量的計算
八 熱輻射基本定律和物體的輻射特性
1. 熱輻射現(xiàn)象的基本概念和特點，多種理想物體的定義和特點、熱輻射的光譜特性和容積 特性等
2. 黑體輻射相關定律，包括普朗克定律、斯蒂潘-玻爾茲曼定律、維恩位移定律的相關公式 和計算應用；蘭貝特定律的表述；基爾霍夫定律不同層次的表述；漫灰表面的定義
3. 黑體輻射函數(shù)和立體角的公式和計算；黑度（發(fā)射率）、實際物體、輻射力、光譜輻射力、 定向輻射強度、光譜輻射強度、光譜吸收比、選擇性吸收、溫室效應、太陽與環(huán)境輻射
4. 輻射力和光譜輻射力的關系；定向輻射強度和輻射力的關系；定向輻射強度與定向輻射 力的關系
5. 實際物體輻射特性；物體的發(fā)射率、吸收率、反射率、穿透率的定義及相互之間的關系； 實際物體輻射力、光譜輻射力、定向輻射強度的計算
6. 氣體輻射特性、溫室效應
九 輻射傳熱的計算
角系數(shù)的定義和性質以及計算、固體表面間輻射傳熱的計算、熱網(wǎng)絡法、表面輻射熱阻、空 間輻射熱阻、投入輻射、有效輻射、重輻射面，綜合傳熱分析。主要包括：
1. 角系數(shù)的定義及性質、角系數(shù)計算的代數(shù)分析法、應用角系數(shù)的限制條件、做輔助線的基本原則
2. 有效輻射和投入輻射的概念及如何應用在灰體輻射計算中；多層無限大灰體平板間的輻 射換熱計算、兩表面封閉系統(tǒng)的輻射計算
3. 表面輻射熱阻和空間輻射熱阻的定義及表達式；重輻射面的概念、重輻射面溫度的計算
4. 網(wǎng)絡法求解封閉系統(tǒng)內表面間輻射換熱；輻射換熱的強化和削弱方法
十 傳熱過程分析與換熱器的熱計算
 綜合傳熱過程及其分析、表面總傳熱系數(shù)的計算、臨界絕緣直徑、換熱器的定義和類型介紹、 對數(shù)平均溫差、傳熱基本方程式和熱平衡方程式、換熱器的設計計算和校核計算、效能、傳 熱單元數(shù)、污垢熱阻、熱量傳遞過程的控制（強化和削弱）。主要包括：
1. 不同傳熱過程的特點和傳熱系數(shù)計算。
 2. 肋效率、肋化系數(shù)和肋面總效率的定義和計算；臨界熱絕緣直徑的物理意義及計算
3. 換熱器的主要形式；對數(shù)平均溫差的計算。
4. 換熱器熱計算的平均溫差法和效能-傳熱單元數(shù)法。
5. 間壁式換熱器的熱設計
6. 污垢熱阻的產(chǎn)生及危害，減少污垢熱阻的方法
7. 熱量傳遞過程的控制