2022年北京科技大學(xué)811熱工理論碩士研究生考研大綱及參考書(shū)目 正文

一、考試性質(zhì)與范圍
“傳熱學(xué)”與“工程熱力學(xué)”是熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課程。傳熱學(xué)是研究由溫差引起的熱能傳遞規(guī)律的科學(xué)；工程熱力學(xué)是研究熱能和其它形式能量（特別是機(jī)械能）相互轉(zhuǎn)換規(guī)律以及提高能量利用經(jīng)濟(jì)性的科學(xué)。
考試性質(zhì)：考查考生對(duì)傳熱學(xué)、熱力學(xué)的基本概念和基本定律的理解和掌握，運(yùn)用這些知識(shí)去分析、求解有關(guān)熱工問(wèn)題的能力。
考試范圍：熱力過(guò)程、熱力循環(huán)和熱量傳遞過(guò)程的基本知識(shí)與基本定律，分析工程傳熱學(xué)、工程熱力學(xué)問(wèn)題的基本能力，計(jì)算熱工問(wèn)題的基本方法及相應(yīng)的計(jì)算能力，解決能量傳遞與轉(zhuǎn)換問(wèn)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(xué)的導(dǎo)熱、對(duì)流、輻射三種基本熱能傳遞方式的基本規(guī)律，并能靈活運(yùn)用這些規(guī)律進(jìn)行各種傳熱過(guò)程的分析計(jì)算，包括換熱器的設(shè)計(jì)與校核，具有較強(qiáng)的綜合分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
要求考生熟練掌握工程熱力學(xué)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(guò)程與熱力循環(huán)的分析計(jì)算方法，能夠熟練地對(duì)典型的熱力過(guò)程和循環(huán)進(jìn)行熱力學(xué)分析。包括：準(zhǔn)確掌握熱能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的基本規(guī)律；掌握熱力過(guò)程和熱力循環(huán)的熱力學(xué)分析方法，深刻了解提高能量利用經(jīng)濟(jì)性的基本原則和主要途徑；能熟練運(yùn)用常用工質(zhì)的物性公式進(jìn)行熱力計(jì)算。
三、考試形式與分值
1. 答卷方式：閉卷，筆試；
2. 答題時(shí)間：3小時(shí)；
3. 試卷分?jǐn)?shù)：滿(mǎn)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(xué)部分：簡(jiǎn)答題約占13％，計(jì)算題約占37%；
?熱力學(xué)部分：簡(jiǎn)答題約占18%，計(jì)算分析題約占32%。
四、考試內(nèi)容
?傳熱學(xué)部分
1．熱傳導(dǎo)的基本概念和方程 
導(dǎo)熱的基本概念，熱導(dǎo)率，熱擴(kuò)散率，傅立葉定律，導(dǎo)熱微分方程，求解導(dǎo)熱微分方程的定解條件。熟練掌握溫度場(chǎng)、溫度梯度、熱流密度、熱流和熱量等基本概念，及導(dǎo)熱問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型的建立：導(dǎo)熱微分方程、邊界條件與初始條件。
2．穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱
平壁、圓筒壁、球殼的一維導(dǎo)熱。單層和多層壁的一維導(dǎo)熱。具有內(nèi)熱源的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。肋片的導(dǎo)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(dǎo)熱。熟練掌握本章基本概念、基本理論及導(dǎo)熱計(jì)算。
3．非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 
非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的基本概念。無(wú)限薄材加熱或冷卻的集中參數(shù)法。無(wú)限大平板、無(wú)限長(zhǎng)圓柱體、球體和半無(wú)限大物體非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題的求解。多維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的計(jì)算。熟練掌握本章基本概念、基本理論及導(dǎo)熱計(jì)算。
4．導(dǎo)熱的數(shù)值解法 
穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的數(shù)值解法：空間/時(shí)間離散化，節(jié)點(diǎn)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(dǎo)熱數(shù)值計(jì)算。
5．強(qiáng)制對(duì)流換熱
對(duì)流換熱定義。對(duì)流換熱問(wèn)題的完整數(shù)學(xué)描述。邊界層對(duì)流換熱微分方程組的建立和求解。動(dòng)量及熱量的類(lèi)比、相似原理在對(duì)流換熱上的應(yīng)用。外掠平板、單管、管束的強(qiáng)制對(duì)流換熱和管內(nèi)受迫對(duì)流換熱。熟練掌握本章基本概念、基本理論及對(duì)流換熱計(jì)算。
6．自然對(duì)流換熱
自然對(duì)流機(jī)理。浮升力。大空間、有限空間自然流動(dòng)換熱。熟練掌握本章基本概念、基本理論及對(duì)流換熱計(jì)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(xiàn)上各狀態(tài)間的區(qū)別，了解影響沸騰曲線(xiàn)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(jì)算方法。兩表面和多表面系統(tǒng)的輻射換熱計(jì)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(diǎn)和貝爾定律，具有吸收-透過(guò)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(jì)算。
9． 換熱器 
換熱器的類(lèi)型和原理，換熱器的設(shè)計(jì)和校核計(jì)算。對(duì)數(shù)平均溫差法、效能-傳熱單元數(shù)法。強(qiáng)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(jì)算。
?工程熱力學(xué)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(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程，可逆過(guò)程，穩(wěn)定流動(dòng)，膨脹功、技術(shù)功、流動(dòng)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(xué)特征；準(zhǔn)平衡過(guò)程、可逆過(guò)程以及可逆過(guò)程中的功和熱量在狀態(tài)參數(shù)圖上的表示。
2.熱力學(xué)第一定律
閉口系統(tǒng)能量方程，開(kāi)口系統(tǒng)能量方程，穩(wěn)定流動(dòng)能量方程，熱力學(xué)能、焓的定義及其物理意義；可逆過(guò)程的容積變化功、推動(dòng)功、軸功和技術(shù)功的計(jì)算及在p-v圖或T-s圖上的表示；熱力學(xué)第一定律基本表述和一般表達(dá)式；閉口系第一定律的解析式及在過(guò)程、循環(huán)和孤立系中的應(yīng)用；穩(wěn)定流動(dòng)開(kāi)口系第一定律表達(dá)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(xué)能、焓、熵及其計(jì)算；水蒸汽的發(fā)生過(guò)程，水蒸氣的飽和狀態(tài)和相圖，水蒸氣的基本熱力過(guò)程，水蒸汽圖表結(jié)構(gòu)和應(yīng)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(guò)程
理想氣體狀態(tài)方程；理想氣體基本過(guò)程與多變過(guò)程的分析；理想氣體多變過(guò)程中熱力學(xué)能、焓、熵變、容積變化功、技術(shù)功和熱量的計(jì)算；應(yīng)用p-v圖或T-s圖分析多變過(guò)程。蒸氣的定壓過(guò)程和絕熱過(guò)程分析及其在p-v圖或T-s圖上的表示；蒸氣熱力過(guò)程的熱量和功量的計(jì)算。
5.熱力學(xué)第二定律  
熱力學(xué)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(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式；不可逆過(guò)程熵變的計(jì)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(xué)第二定律及其定理正確地判斷熱力學(xué)系統(tǒng)和過(guò)程的進(jìn)行方向和各種可逆循環(huán)的熱效率。
6.壓氣機(jī)的熱力過(guò)程
壓氣機(jī)分類(lèi)和特征；不同壓縮過(guò)程狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律、耗功計(jì)算以及壓氣機(jī)的耗功計(jì)算；活塞式壓氣機(jī)理論耗功、余隙容積對(duì)活塞式壓氣機(jī)工作特性的影響；多級(jí)壓縮，中間冷卻的最佳中間壓力及耗功計(jì)算。
7.氣體動(dòng)力循環(huán)
循環(huán)分析的一般方法、循環(huán)抽象與簡(jiǎn)化、標(biāo)準(zhǔn)空氣假設(shè)、活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)抽象與簡(jiǎn)化、活塞式內(nèi)燃機(jī)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(jī)的特性參數(shù)：壓縮比、定容增壓比、定壓預(yù)脹比及它們對(duì)熱效率及循環(huán)凈功的影響、活塞式內(nèi)燃機(jī)各種理想循環(huán)的熱力學(xué)比較；燃?xì)廨啓C(jī)裝置的抽象與簡(jiǎn)化、燃?xì)廨啓C(jī)裝置的定壓加熱理想循環(huán)、循環(huán)增壓比和增溫比、燃?xì)廨啓C(jī)裝置理想循環(huán)分析、提高燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)熱效率的熱力學(xué)措施。
8.蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)
朗肯循環(huán)及熱效率、蒸汽初參數(shù)對(duì)循環(huán)熱效率的影響；再熱循環(huán)分析、回?zé)嵫h(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(dòng)力裝置、制冷裝置及其循環(huán)
逆向循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)及循環(huán)進(jìn)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?zé)崾綁嚎s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(guò)程在T-s圖或p-h圖上的表示；循環(huán)熱力過(guò)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(jì)算；循環(huán)能量利用經(jīng)濟(jì)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(xué)能、焓和熵的計(jì)算；濕空氣、未飽和濕空氣、飽和濕空氣的含義；絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度和含濕量的概念；濕空氣的基本熱力過(guò)程的分析與計(jì)算。
五、參考書(shū)
1.《傳熱學(xué)》 第四版，楊世銘，陶文銓。高等教育出版社，2006.
2.《傳熱學(xué)(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(xué)“傳熱傳質(zhì)學(xué)”課程網(wǎng)站——國(guó)家資源共享課：
http://www.icourses.cn/coursestatic/course_3642.html
4.《工程熱力學(xué)》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(xué)

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