1、熱工基礎讀書報告摘要：能源是提供能量的源泉，是人類社會生存和發展的源泉。熱工的基礎課程的目的是認識和掌握能源開發和利用的基本規律，為合理的開發和利用能源奠定理論基礎。本文就熱工基礎這門課程的學習進行了以下三方面的總結。第一：說明這門課程的研究目的和研究方法；第二：簡單總結各章節的主要內容和知識框架體系；第三：從個人角度論述一下學習這門課程的心得體會及意見。關鍵詞：能量 熱工學 研究方法 心得體會正文自然界蘊藏著豐富的能源，大部分能源是以熱能的形式或者轉換為熱能的形式予以利用。因此，人們從自然界獲得的的能源主要是熱能。為了更好地直接利用熱能，必須研究熱量的傳遞規律。1 熱工基礎的研究目的和研究方

2、法1.1 研究目的熱的利用方式主要有直接利用和間接利用兩種。前者如利用熱能加熱、蒸煮、冶煉、供暖等直接用熱量為人們服務。后者如通過個證熱機把熱能轉化為機械能或者其他形式的能量供生產和生活使用。能量的轉換和傳遞是能量利用中的核心問題，而熱工基礎正是基于實際應用而用來研究能量傳遞和轉換的科學。傳熱學就是研究熱量傳遞過程規律的學科，為了更好地間接利用熱能，必須研究熱能和其他能量形式間相互轉換的規律。工程熱力學就是研究熱能與機械能間相互轉換的規律及方法的學科。由工程熱力學和傳熱學共同構成的熱工學理論基礎就是主要研究熱能在工程上有效利用的規律和方法的學科。作為一門基于實際應用而產生的學科，其最終還是要回

3、歸到實際的應用中，這樣一來，就要加強對典型的熱工設備的學習和掌握。1.2研究方法熱力學的研究方法有兩種：宏觀研究方法和微觀研究方法。宏觀研究方法是以熱力學第一定律和熱力學第二定律等基本定律為基礎，針對具體問題采用抽象、概括、理想化簡化處理的方法，抽出共性，突出本質。建立合適的物理模型通過推理得出可靠和普遍適用的公式，解決熱力過程中的實際問題。微觀研究方法是從物質的微觀基礎上，應用統計學方法，將宏觀物理量解釋為微觀量的統計平均值，從而解釋熱現象的本質。傳熱學的研究方法主要有理論分析，數值模擬和實驗研究。理論分析是依據基本定律對熱傳遞現象進行分析，建立合適的物理模型和數學模型，用數學分析方法求解；

4、對于難以用理論分析法求解的問題，可采用數值計算和計算機求解；對于復雜的傳熱學問題無法用上述兩種方法求解時，必須采用實驗研究方法，實驗研究法是傳熱學最基本的研究方法。2主要章節內容總結2.1基本概念（熱力學基礎知識）熱力系統：根據某種研究目的認為地劃定的研究對象。按照熱力系統和外界的物質和能量交換情況進行分類。常用的熱力系統有開口系統、閉口系統、絕熱系統和孤立系統。工質：實現能量轉換的媒介物質。如水蒸氣，液態水，空氣等都是常用的工質熱力系統某一瞬間呈現的宏觀物理狀態稱為熱力學狀態。用于描述工質所處狀態的宏觀物理量稱為狀態參量。基本狀態參量有壓力、溫度和比體積。平衡態具有確定的狀態參數。準靜態過程

5、是實際過程進行的足夠緩慢的極限情況。實現準靜態過程的條件是推動過程進行的不平衡勢差無限小。可逆過程與準靜態過程的差別就在于無耗散損失。一個可逆過程必須同時是準靜態過程，但準靜態過程不一定可逆。2.2熱力學第一定律熱力學第一定律闡述了能量間相互轉換的數量關系。本質是能量在轉換過程中守恒，但依賴于物質的形態變化。熱力學第一定律應用于閉口系統的能量方程是： 熱力學第一定律應用于穩流系時的能量關系式即為穩流系能量方程。其表達式也有以下幾種形式，它們的使用條件也不同：（1） 或(適用條件：任意工質、任何過程)（2） （適用條件：任意工質、可逆過程）（3）（適用條件：理想氣體、可逆過程）2.3理想氣體的性

6、質與熱力性質理想氣體的狀態方程的基本形式為PV=nRT氣體常數Rg是隨工質而異的常數，工質一定，其值是一個確定的常數，摩爾氣體常數是與工質無關的常數。二者的關系為：Rg=R/M理想氣體的比熱容有真實比熱容、平均比熱容、平均比熱容直線關系式及定值比熱容。可根據精度要求選用。理想氣體混合物仍具有理想氣體的一切特性，利用理想氣體混合物的成分可以求解折合氣體常數和折合摩爾質量。在理想氣體的熱力過程部分主要討論了4個典型基本過程，即定容過程、定壓過程、定溫過程、定熵過程以及具有一般意義的多變過程。前4種過程中總有一個狀態參數保持不變；對于多變過程，則過程中所有的狀態參數都在變。關于過程方程，應記住基本方

7、程，可認為理想氣體在可逆過程中都遵循該關系式。多變指數n的取值范圍為從之間的任一實數，所以該過程方程適用于所有的可逆過程。而4種基本熱力過程則是所有可逆多變過程中的幾個特例，根據過程特點分別為定容過程：n=±，定壓過程：n=0，定溫過程：n=1，定熵過程：n=k，所以4種基本熱力過程的過程方程不需要死記硬背就可以推出。用來壓縮空氣或其他氣體的設備稱為壓氣機。活塞式壓氣機絕熱壓縮耗功最多，定溫壓縮最少，多變壓縮介于兩者之間，所以應盡量減少壓縮過程中的多變參數，使壓縮過程更接近于定溫過程。但實際的活塞式壓氣機的余隙容積是不可避免的，余隙容積的存在，雖然對理論耗功沒有影響，但使容積效率隨壓

8、力比增大而減少。為了避免單級壓縮因增壓比大而影響容積效率，常采用多級壓縮級間冷卻的方法。2.4熱力學第二定律熱力學第二定律典型的說法是克勞修斯的說法和開爾文的說法。雖然兩者在表述上不同，但實質是相同的，具有等效性。熱力學第二定律的數學表達式可歸納為以下幾種：（1）卡諾定理 ttc , c , c（2）克勞修斯積分不等式 0 （3）由克勞修斯積分不等式推出 dS= dSf （4）熵方程 （5）孤立系熵增原理 熵是非常重要的狀態參數，由可逆過程熵的定義式，得可逆過程熵變的基本計算公式為 上式可用于任意物質熵變的計算。但針對不同的工質，在結合該種工質熱力性質的條件下，所推出的熵變計算公式不同。2.5

9、動力裝置循環將熱能轉換成機械能的設備稱為熱機。根據循環介質不同熱機主要分為兩種形式：蒸汽動力裝置和氣體動力裝置。實際循環都是復雜的不可逆的，為使分析簡化，通常將實際循環抽象概括成可逆的理論循環，通過理論循環分析，找出影響循環效率的因素，從而獲得提高熱效率的有效措施。郎肯循環是基本的蒸氣動力循環，通過理論循環的熱力學分析，得出提高循環的熱效率主要有兩種途徑：一是改變循環初參數，即提高蒸氣的初壓、初溫及降低乏汽壓力；二是改變循環的方式，即采用回熱、再熱循環及熱電聯產。前者在改變參數的同時受到設備投資、運行等各種條件的限制，因此實際中通常兩種途徑配合采用。活塞式內燃機循環和燃氣輪機是典型的兩種氣體動

10、力循環，前者根據工質不同可分為煤氣機、汽油機和柴油機；根據循環方式不同又可分為混合加熱循環、定壓加熱循環和定容加熱循環。通過柴油機的理論循環分析得出結論，提高循環的壓縮比、定容增壓比及降低定壓預賬比均可提高循環的熱效率。燃氣輪機也是一種以空氣和燃氣為工質的動力裝置，通過理論循環分析可知，循環的熱效率取決于循環增壓比，而且隨循環增壓比的增大而提高，與循環增溫比無關。2.6熱量傳遞的基本方式在物體內部或相互接觸 物體表面之間，由于分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運動而產生的熱量傳遞現象稱為熱傳導（簡稱導熱）。熱對流是指由于流體的宏觀運動時溫度不同的流體相對位移而產生的熱量傳遞現象。由于物體內部微

11、觀粒子的熱運動（或者說由于物體自身的溫度）而使物體向外發射輻射能的現象稱為熱輻射。熱輻射相對于導熱和對流具有以下特點：（1） 熱輻射總是伴隨著熱能與輻射能這兩種能量形式之間的相互轉化。（2） 熱輻射不需要中介，可以在真空中傳播。（3） 物體間以熱輻射的方式進行的熱量傳遞是雙向的。2.7導熱在某一時刻t，物體內所有各點的溫度分布稱為溫度在t時刻的溫度場在溫度場中，溫度沿法線方向的溫度變化率（偏導數）稱為溫度梯度。對于物性參數不隨方向變化的各向同性物體，傅里葉定律的數學表達式為 在直角坐標系中，導熱微分方程式的一般表達式為 它建立了導熱過程中物體的溫度隨時間和空間變化的函數關系。導熱微分方程和單值

12、性條件一起構成了具體導熱過程完整的數學描述。 熱阻，是根據熱量傳遞規律與電學中歐姆定律的類比得出的，“熱流相當于電流，溫差相當于電位差，熱阻相當于電阻。根據電阻串、并聯的原理，應用熱阻網絡圖能夠使計算多層物體及復合體的導熱問題變得簡單。但需要特別注意的是: 熱阻網絡分析只適用于無內熱源、定壁溫的一維穩態導熱問題，對于其他一維穩態導熱、非穩態導熱及多維導熱問題均不適用。 在非穩態導熱問題中，物體內的溫度場不僅隨空間變化，而且還是時間的函數，求解方法有集總參數法、數值解法、分析解法或諾謨圖法等。集總參數法是本章非穩態導熱問題的重點，使用時應注意以下幾點：（1） 只有滿足Bi0.1或BiV0.1M條

13、件的非穩態導熱問題，才可以用集總參數法求解；（2）一般情況下，BiBiV（只有無限大平壁相等）；（3）如果用Bi作為判別條件，定型尺寸L為從絕熱面到對流換熱表面的垂直距離（兩面換熱的無限大平壁：壁厚的一半；單面換熱的無限大平壁：整個壁厚；無限長圓柱體和球：半徑）；（4）如果用BiV作為判別條件，定型尺寸L=V/A；（5）如果用式計算溫度場，注意BiV和FoV中L=V/A 。計算從到時刻通過物體傳熱表面傳遞的總熱量Q 用以下公式2.8對流換熱對流傳熱的基本概念已經在前面介紹，這里不再重復。影響對流傳熱的因素很多而又復雜，歸納起來主要有流體運動發生的原因，流體運動的狀態，流體的性質及換熱面的形狀、

14、位置尺寸等方面。對流換熱系數集中反映了放熱過程中的一切復雜因素，能反應對流換熱的程度，但它不能簡化對流換熱問題的計算。相似原理是一種能使試驗布置及實驗數據綜合處理的理論，主要有三個核心內容。一是物理現象相似的性質；凡是彼此相似的現象，它們的同名相似準則必定相等。這解決了實驗中測量什么量的問題。二是相似準則間的關系，物理現象中的物理量不是單個起作用的，而是由其組成的準則起作用，它解決了實驗數據如何整理的問題。三是判斷相似的條件：凡同類現象，如單值條件相似，且同名準則相等，則準則必定相似，它解決了實際工程如何模擬實驗，實驗結果能否應用到實際工程中的問題。2.9輻射換熱物體對外界輻射來的熱量具有吸收

15、、反射和透射的能力。分別用吸收比、反射比和透射比反映物體相應能力的大小。黑體（=1）、白體（=1）和透明體（=1）都是假想的理想物體。在兩個漫灰表面溫度均勻、發射率均勻、反射率均勻、投射輻射也均勻的條件下，角系數為一個純幾何參數，它僅與物體的形狀、大小、距離和位置有關。角系數具有相對性（又稱互換性）；完整性和分解性。角系數可利用角系數定義直接判斷，也可用積分法、查曲線圖、或代數法（利用角系數特性和已知角系數求解）等方式獲得，要求重點掌握利用角系數定義直接判斷、查曲線圖和代數法。熱阻網絡圖：畫輻射換熱熱阻網絡圖（熱路圖）的原則：對于黑體，表面熱阻為0，對于灰體，表面熱阻0；任意兩表面間輻射換熱都

16、有空間熱阻。所以兩黑體輻射換熱熱阻網絡圖只有一個空間熱阻；兩灰體輻射換熱熱阻網絡圖各有一個表面熱阻，還有一個空間熱阻；一個黑體和一個灰體輻射換熱熱阻網絡圖有一個空間熱阻，另在灰體表面還有一個表面熱阻。遮熱板：在兩輻射表面之間放置黑度很小的薄板來遮擋輻射熱，稱為遮熱板。未加遮熱板時，兩個物體間的輻射熱阻為兩個表面輻射熱阻和一個空間輻射熱阻。加了遮熱板后，在不考慮遮熱板導熱熱阻的情況下，將增加兩個表面輻射熱阻和一個空間輻射熱阻（遮熱板本身的導熱熱阻忽略不計）。因此總的輻射熱阻增加，物體間的輻射傳熱量減少。這就是遮熱板的工作原理。如果遮熱板表面的性質與原輻射物體表面的性質相同，則在兩塊大平行平板間插入n塊發射率相同的遮熱板（薄金屬板）時的輻射傳熱熱流量為無遮熱板時輻射傳熱熱流量的。規律：遮熱板黑度越小，表面熱阻越大，遮熱效果越好。心得體會學了一學期的熱工學，聯系自己的車輛專業課程，感覺又從另一個更加微觀的角度來看待汽車的能量轉換。熱工讓我從另一個角度來看發動機：內燃機的各個行程的能量轉變是我們研究汽車發動機能量轉變的基礎知識。我們可以通過熱力學的角度來分析熱機的循環，得到如何經濟性的利用燃料。在熱工學的研究過程中，我們可以看到熱工將發動機各個行程的能量變化進行了簡化，用典型