2022年北京科技大學811熱工理論碩士研究生考研大綱及參考書目 正文

一、考試性質(zhì)與范圍
“傳熱學”與“工程熱力學”是熱能與動力工程專業(yè)的學科基礎(chǔ)課程。傳熱學是研究由溫差引起的熱能傳遞規(guī)律的科學；工程熱力學是研究熱能和其它形式能量（特別是機械能）相互轉(zhuǎn)換規(guī)律以及提高能量利用經(jīng)濟性的科學。
考試性質(zhì)：考查考生對傳熱學、熱力學的基本概念和基本定律的理解和掌握，運用這些知識去分析、求解有關(guān)熱工問題的能力。
考試范圍：熱力過程、熱力循環(huán)和熱量傳遞過程的基本知識與基本定律，分析工程傳熱學、工程熱力學問題的基本能力，計算熱工問題的基本方法及相應的計算能力，解決能量傳遞與轉(zhuǎn)換問題，提高能量利用率。
二、考試基本要求
要求考生全面系統(tǒng)地掌握傳熱學的導熱、對流、輻射三種基本熱能傳遞方式的基本規(guī)律，并能靈活運用這些規(guī)律進行各種傳熱過程的分析計算，包括換熱器的設(shè)計與校核，具有較強的綜合分析問題和解決問題的能力。
要求考生熟練掌握工程熱力學的基本概念、基本定律和基本方法，掌握常用工質(zhì)熱力性質(zhì)基本熱力過程與熱力循環(huán)的分析計算方法，能夠熟練地對典型的熱力過程和循環(huán)進行熱力學分析。包括：準確掌握熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換的基本規(guī)律；掌握熱力過程和熱力循環(huán)的熱力學分析方法，深刻了解提高能量利用經(jīng)濟性的基本原則和主要途徑；能熟練運用常用工質(zhì)的物性公式進行熱力計算。
三、考試形式與分值
1. 答卷方式：閉卷，筆試；
2. 答題時間：3小時；
3. 試卷分數(shù)：滿分為150分；
4. 試卷結(jié)構(gòu)及考查比例：試卷主要分為兩大部分
?傳熱學部分：簡答題約占13％，計算題約占37%；
?熱力學部分：簡答題約占18%，計算分析題約占32%。
四、考試內(nèi)容
?傳熱學部分
1．熱傳導的基本概念和方程 
導熱的基本概念，熱導率，熱擴散率，傅立葉定律，導熱微分方程，求解導熱微分方程的定解條件。熟練掌握溫度場、溫度梯度、熱流密度、熱流和熱量等基本概念，及導熱問題的數(shù)學模型的建立：導熱微分方程、邊界條件與初始條件。
2．穩(wěn)態(tài)導熱
平壁、圓筒壁、球殼的一維導熱。單層和多層壁的一維導熱。具有內(nèi)熱源的一維穩(wěn)態(tài)導熱。肋片的導熱，肋效率。接觸熱阻、熱阻網(wǎng)絡(luò)圖、臨界絕熱半徑。多維穩(wěn)態(tài)導熱。熟練掌握本章基本概念、基本理論及導熱計算。
3．非穩(wěn)態(tài)導熱 
非穩(wěn)態(tài)導熱的基本概念。無限薄材加熱或冷卻的集中參數(shù)法。無限大平板、無限長圓柱體、球體和半無限大物體非穩(wěn)態(tài)導熱問題的求解。多維非穩(wěn)態(tài)導熱的計算。熟練掌握本章基本概念、基本理論及導熱計算。
4．導熱的數(shù)值解法 
穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)導熱的數(shù)值解法：空間/時間離散化，節(jié)點差分方程的建立和求解。熟練掌握本章基本概念、基本方法及導熱數(shù)值計算。
5．強制對流換熱
對流換熱定義。對流換熱問題的完整數(shù)學描述。邊界層對流換熱微分方程組的建立和求解。動量及熱量的類比、相似原理在對流換熱上的應用。外掠平板、單管、管束的強制對流換熱和管內(nèi)受迫對流換熱。熟練掌握本章基本概念、基本理論及對流換熱計算。
6．自然對流換熱
自然對流機理。浮升力。大空間、有限空間自然流動換熱。熟練掌握本章基本概念、基本理論及對流換熱計算。
7．沸騰換熱和凝結(jié)換熱 
沸騰換熱和凝結(jié)換熱。了解沸騰曲線上各狀態(tài)間的區(qū)別，了解影響沸騰曲線的主要因素，了解凝結(jié)換熱的基本概念。
8．輻射換熱 
熱輻射的本質(zhì)、概念及基本定義。黑體與灰體。普朗克定律，斯蒂芬-玻爾茲曼定律，維恩位移定律，蘭貝特定律，克希荷夫（基爾霍夫）定律。輻射角系數(shù)的定義、基本性質(zhì)和計算方法。兩表面和多表面系統(tǒng)的輻射換熱計算。輻射熱阻與網(wǎng)絡(luò)求解法。輻射遮熱板。氣體輻射的特點和貝爾定律，具有吸收-透過性介質(zhì)的輻射換熱。熟練掌握本章基本概念、基本理論及輻射換熱計算。
9． 換熱器 
換熱器的類型和原理，換熱器的設(shè)計和校核計算。對數(shù)平均溫差法、效能-傳熱單元數(shù)法。強化/削弱傳熱的方法。熟練掌握本章基本概念、基本理論及傳熱計算。
?工程熱力學部分
1.基本概念
熱力系統(tǒng)，狀態(tài)與狀態(tài)參數(shù)，平衡狀態(tài)，準靜態(tài)過程，可逆過程，穩(wěn)定流動，膨脹功、技術(shù)功、流動功和軸功，功與熱量，能量的數(shù)量和品質(zhì)。熱力系統(tǒng)、平衡狀態(tài)、狀態(tài)參數(shù)及其數(shù)學特征；準平衡過程、可逆過程以及可逆過程中的功和熱量在狀態(tài)參數(shù)圖上的表示。
2.熱力學第一定律
閉口系統(tǒng)能量方程，開口系統(tǒng)能量方程，穩(wěn)定流動能量方程，熱力學能、焓的定義及其物理意義；可逆過程的容積變化功、推動功、軸功和技術(shù)功的計算及在p-v圖或T-s圖上的表示；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)定流動開口系第一定律表達式。
3.氣體和蒸汽的性質(zhì)
理想氣體模型，理想氣體狀態(tài)方程及通用氣體常數(shù)，理想氣體的比熱，理想氣體的熱力學能、焓、熵及其計算；水蒸汽的發(fā)生過程，水蒸氣的飽和狀態(tài)和相圖，水蒸氣的基本熱力過程，水蒸汽圖表結(jié)構(gòu)和應用，水蒸汽的狀態(tài)及其狀態(tài)參數(shù)的確定。
4.氣體和蒸汽的基本熱力過程
理想氣體狀態(tài)方程；理想氣體基本過程與多變過程的分析；理想氣體多變過程中熱力學能、焓、熵變、容積變化功、技術(shù)功和熱量的計算；應用p-v圖或T-s圖分析多變過程。蒸氣的定壓過程和絕熱過程分析及其在p-v圖或T-s圖上的表示；蒸氣熱力過程的熱量和功量的計算。
5.熱力學第二定律  
熱力學第二定律的經(jīng)典表述、卡諾循環(huán)及定理、克勞修斯不等式和孤立系統(tǒng)熵增原理；卡諾循環(huán)的效率、卡諾定理及其推論；熱力學第二定律的數(shù)學表達式；不可逆過程熵變的計算；熵的定義及其物理意義；熵流、熵產(chǎn)以及熵方程；孤立系統(tǒng)的熵增原理；熱量的可用能、系統(tǒng)作功能力損失。利用熱力學第二定律及其定理正確地判斷熱力學系統(tǒng)和過程的進行方向和各種可逆循環(huán)的熱效率。
6.壓氣機的熱力過程
壓氣機分類和特征；不同壓縮過程狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律、耗功計算以及壓氣機的耗功計算；活塞式壓氣機理論耗功、余隙容積對活塞式壓氣機工作特性的影響；多級壓縮，中間冷卻的最佳中間壓力及耗功計算。
7.氣體動力循環(huán)
循環(huán)分析的一般方法、循環(huán)抽象與簡化、標準空氣假設(shè)、活塞式內(nèi)燃機循環(huán)抽象與簡化、活塞式內(nèi)燃機的混合加熱理想循環(huán)、定壓加熱理想循環(huán)和定容加熱理想循環(huán)分析、活塞式內(nèi)燃機的特性參數(shù)：壓縮比、定容增壓比、定壓預脹比及它們對熱效率及循環(huán)凈功的影響、活塞式內(nèi)燃機各種理想循環(huán)的熱力學比較；燃氣輪機裝置的抽象與簡化、燃氣輪機裝置的定壓加熱理想循環(huán)、循環(huán)增壓比和增溫比、燃氣輪機裝置理想循環(huán)分析、提高燃氣輪機裝置循環(huán)熱效率的熱力學措施。
8.蒸汽動力裝置循環(huán)
朗肯循環(huán)及熱效率、蒸汽初參數(shù)對循環(huán)熱效率的影響；再熱循環(huán)分析、回熱循環(huán)分析；各種循環(huán)的在p-v和T-s圖上的表示及分析。
9.動力裝置、制冷裝置及其循環(huán)
逆向循環(huán)的經(jīng)濟性指標及循環(huán)進行的條件；壓縮氣體制冷循環(huán)、制冷量和制冷系數(shù)及循環(huán)壓力比的關(guān)系、回熱式壓縮氣體制冷循環(huán)、熱泵循環(huán)；壓縮蒸氣制冷循環(huán)分析、制冷工質(zhì)性質(zhì)表、 制冷劑的性質(zhì)。各種裝置循環(huán)的工作流程及其熱力過程在T-s圖或p-h圖上的表示；循環(huán)熱力過程的熱力分析；各種循環(huán)吸熱量、放熱量、循環(huán)凈功、熱效率或制冷系數(shù)的分析計算；循環(huán)能量利用經(jīng)濟性的影響因素及提高能量利用率方法和途徑。
10.理想混合氣體及濕空氣
理想混合氣體的概念；理想氣體混合物；理想混合氣體的密度、氣體常數(shù)以及比熱容、熱力學能、焓和熵的計算；濕空氣、未飽和濕空氣、飽和濕空氣的含義；絕對濕度、相對濕度和含濕量的概念；濕空氣的基本熱力過程的分析與計算。
五、參考書
1.《傳熱學》 第四版，楊世銘，陶文銓。高等教育出版社，2006.
2.《傳熱學(第2版)(改編版)》， 馮妍卉，賈力，張欣欣，彭曉峰改編，Yunus A.Cengel著。高等教育出版社，2007.
3. 北京科技大學“傳熱傳質(zhì)學”課程網(wǎng)站——國家資源共享課：
http://www.icourses.cn/coursestatic/course_3642.html
4.《工程熱力學》第四版，沈維道，童鈞耕主編。高等教育出版社，2007.

北京科技大學

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