流体力学与热工基础
热工流体课程设计方案模板
一、课程概述1. 课程名称：热工流体2. 课程性质：专业基础课程3. 课程目标：使学生掌握热工流体力学的基本理论、基本知识和基本技能，培养学生分析问题和解决实际工程问题的能力。
二、课程内容1. 工程热力学（1）热力学基本概念和基本定律（2）常用工质的热物理性质及基本热力过程（3）气体和蒸汽的流动（4）典型蒸汽动力循环和制冷循环分析计算2. 流体力学（1）流体的基本物理性质（2）流体静力学（3）流体动力学基础（4）黏性流体的有压流动特点及能量损失计算3. 传热学（1）导热、对流传热、辐射传热的基本规律和计算方法（2）传热过程的分析计算方法及优化控制措施（3）换热器的类型和传热计算方法三、教学方法与手段1. 讲授法：教师讲解基本理论、基本知识和基本技能，引导学生理解、掌握课程内容。
2. 案例分析法：通过实际工程案例，引导学生分析、解决问题，提高学生实际应用能力。
3. 讨论法：组织学生分组讨论，激发学生思维，培养学生的团队协作能力。
4. 实验法：通过实验操作，使学生直观地了解理论知识的实际应用。
5. 多媒体教学：利用多媒体技术，丰富教学手段，提高教学效果。
四、教学过程1. 第一阶段：基础知识学习（1）教师讲解课程基本理论、基本知识和基本技能；（2）学生通过自学、课堂讨论，掌握课程内容。
2. 第二阶段：案例分析与实践（1）教师提供实际工程案例，引导学生分析、解决问题；（2）学生分组讨论，提出解决方案；（3）教师点评、总结，指导学生完善方案。
3. 第三阶段：实验操作与报告撰写（1）学生分组进行实验操作，验证理论知识；（2）学生撰写实验报告，总结实验结果。
4. 第四阶段：课程总结与复习（1）教师总结课程重点、难点；（2）学生进行课程复习，巩固所学知识。
五、考核方式1. 平时成绩：包括课堂表现、作业完成情况、实验报告等。
2. 期末考试：笔试，考察学生对课程知识的掌握程度。
3. 课程设计：学生分组完成课程设计，考察学生综合运用所学知识解决实际问题的能力。
热工基础与设备-流体力学共59页文档
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51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
热工基础与设备-流体力学
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
能源第七章 热量传递的三种基本方式
Φ 1A1 (T14 -T24 ) W
A1 A2
T1 , A1,ε1 T2
热工基础与应用
4. 例题 已知：A=1.42m2(H=1.75m,d=0.25m),t1=30℃,t2=10 ℃(冬),t2=25℃(夏),ε1=0.95 求：冬天与夏天人体与内墙的辐射传热量
③h：表面传热系数，是表征对流传热过程强弱的 物理量。过程量，与很多因素有关(流体种类、表 面形状、流体速度大小等)
④记住 h 的量级，“个” “十” “百” “千” “成千上万”。(表4-1)
流动方式：强制>自然对流
介质：水>空气 相变：有相变>无相变
水蒸气凝结>有机蒸汽凝结
热工基础与应用
三、辐射(radiation, thermal radiation) 1. 定义 辐射：物体通过电磁波来传递能量的方式
q Φ A h(tw t f ) W m2 q Φ A h(t f tw) W m2
tw t f t f tw
流体力学研究：tw=tf , isothermal flow
①A:与流体接触的壁面面积
②约定对流传热量永远取正值(失去/得到)
热工基础与应用
③对流传热(convective heat transfer)：流体流 过温度不同的固体壁面时的热量传递过程（工程 上感兴趣）
热工基础与应用
3. 分类 对流传热按照不同的原因可分为多种类型 流动起因，分为：强制对流和自然对流。 是否相变，分为：相变对流传热和无相变对流传热。
热工基础与应用
4. 基本计算式—(Newton’s Law of Cooling)
热工基础总结
热工基础总结热工基础是工程学科中非常重要的一部分，它涉及到能量传递、传导、传感、转化和储存等诸多方面。
在现代工程设计和制造中，热工基础的应用无处不在，它对于工程师而言是必不可少的知识。
本文将围绕热工基础展开论述，探讨热工基础的重要性以及其在工程实践中的应用。
热工基础的重要性不言而喻。
首先，热工基础关乎能源转换和利用效率的问题。
我们生活在一个高度依赖能源的社会中，因此，了解热工基础能够帮助我们有效利用能源资源，并提高我们的生活质量。
其次，热工基础也与环境保护息息相关。
能源和环境问题是当今世界面临的重要挑战之一，通过热工基础的应用，我们可以有效地减少能源的消耗和对环境的污染，从而实现可持续发展。
最后，热工基础也为工程设计提供了重要的理论支持。
无论是建筑设计、机械制造还是电子电器等领域，都需要考虑热工基础的知识，以确保产品的性能和安全。
在热工基础的学习过程中，我们需要深入了解一些关键概念和原理。
首先，热力学是热工基础的核心内容之一。
热力学研究了物质和能量之间的相互关系，通过研究热力学，我们可以了解物质在各种情况下的热力学性质，如温度、压力、焓、熵等。
其次，传热是热工基础的另一个重要内容。
传热研究了热能在物质之间传递的过程，主要包括传导、对流和辐射传热。
了解传热的原理和特点，可以帮助我们设计高效的传热设备，并提高能源利用效率。
此外，流体力学和热传感器等也是热工基础的重要领域，它们与热工基础的其他方面相互关联，共同构成了热工基础的知识体系。
热工基础的应用是多样化的。
首先，热工基础在能源领域的应用非常广泛。
例如，热电站利用热能转换为电能的过程，石油炼制和化学工业生产中的热处理过程等都需要热工基础的知识。
其次，在工程设计和制造中，热工基础的应用也是必不可少的。
无论是制造机械、建造建筑或设计电子电器，都需要考虑材料的热膨胀、传热和热损失等问题。
此外，热工基础还与环境保护相关。
通过研究热工基础，我们可以设计并制造出更环保、节能的产品，减少对环境的压力。
材料工程基础教案
重力作用下的静力学基本方程式 对于均质不可压缩流体，密度ρ为常数。积分上式，得：
流体静力学基本பைடு நூலகம்程
适用范围：重力下的平衡 状态均质不可压缩流体。
第一章 流体力学
2、流体静力学
2.3 流体静力学基本方程
流体静力学基本方程的物理意义和几何意义 物理意义：z－表示为单位重量流体对某一基准面的位势能； p/ρg－表示单位重量流体的压强势能。 几何意义：单位重量流体所具有的能量也可以用液柱高度来 表示，并称为水头。z－表示为单位重量流体的位置高度或 位置水头。p/ρg - 表示为单位重量流体的压强水头。位置水 头和压强水头之和称为静水头。
第一章 流体力学
1、导 论
1.5 流体的黏性和牛顿内摩擦定律
【例1-2】长度L=1m，直径d=200mm水平圆柱体，置于内径 D=206mm的圆管中以u=1m/s的速度移动，间隙中油液的相对 密度为d=0.92，运动黏度ν=5.6×10-4m2/s，求所需拉力F？ 【解】间隙中油的密度为 动力黏度为 由牛顿内摩擦定律 由于间隙很小，速度可认为是线性分布
在工程上，不同压强和温度下气体的密度可按下式计算：
第一章 流体力学
1、导 论
1.4 流体的膨胀性和压缩性
可压缩流体和不可压缩流体 一定条件下，流体的密度不随压力变化而变化，称为不可 压缩流体，相反为可压缩流体。 液体—一般可认为是不可压缩流体 气体—可认为是可压缩流体
第一章 流体力学
1、导 论
1.5 流体的黏性和牛顿内摩擦定律
流体的黏性 黏性是流体抵抗剪切变形的一种属性。由流体的力学特点 可知，静止流体不能承受剪切力，即在任何微小剪切力的 持续作用下，流体要发生连续不断地变形。但不同的流体 在相同的剪切力作用下其变形速度是不同的，它反映了抵 抗剪切变形能力的差别，这种能力就是流体的黏性。
《热工基础与设备》第01章-窑炉气体力学-120页PPT资料
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流体的基本性质和力学模型
§1.2 流体流动特征量
温度 （ ℃ ，K）
压力 （Pa ，N/m2 )
绝对压强P 相对压强Ps
PPa 0 正压 PPa 0 负压 PPa 0 零压
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流体的基本性质和力学模型
流速与流量
m/s,Nm /s
f
uF
d
dy
f F
分析： 阻力 耗能
d dy
阻力 耗能
d dy
** 温度对流体粘度的影响
理想流体和实际流体
u
d
dy
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粘性流体所产生的内摩擦力由牛顿粘性定律确定: τ=μdω/dy （N/m2）
式中 dω/dy：速度梯度，1/s； τ：剪切(应)力，N/m2； μ：粘度，也称动力粘度系数，N·s/m2即 Pa·s。
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在已往的液体计算中，极少考虑大气的浮力， 而在窑炉中所存在的热气体进行计算时，务必 要考虑气体所受的浮力。
例如：在20ºC大气中对于1m3密度为 0.5kg/m3的热气体自重仅为 4.9N ，浮力则 为 11.8N ，故不能忽略。
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流体的基本性质和力学模型
流体的粘滞性及内摩擦定律（牛顿定律）
μ0和C值见表1.1。
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表1.1 各种气体的μ0和C值
气体
空气
N2 O2 CO2 CO
H2 CH4 C2H4 NH3 SO2 H2O 发生炉煤气 燃烧产物
μ0×107 （Pa·s）
1.71 1.66 1.87 1.37 1.66 0.84 1.20 0.96 0.96 1.17 0.82 ~1.45 ~1.47
热工基础实验指导书讲解
《热工基础实验》实验指导书周露亮编2016年2月目录实验要求 (2)实验一饱和蒸汽压力和温度关系实验 (3)实验二热管换热器性能实验 (6)实验三套管换热器液-液换热实验 (8)实验四球体法粒状材料的导热系数的测定 (10)实验五平板法导热系数的测定 (13)实验六中温辐射黑度的测定 (16)实验七燃料发热量的测定 (18)实验八烟气分析 (22)实验九流体力学综合实验 (26)实验十热工过程参数综合测定 (30)附录1 铜－康铜热电偶分度表 (32)附录2 精密数字温度温差仪使用方法 (33)实验要求1．实验前应预习与实验有关的教材内容和实验指导书，了解实验目的、实验原理、实验步骤和实验要求，做到心中有数。
2．在实验室要首先熟悉实验装置的构造特点、性能和使用方法，使用贵重仪器时需得到指导教师的许可，方可动用。
3．实验时应严肃认真、一丝不苟，细致地观察实验中的各种现象，并作好记录，通过实验，训练基本操作技能，培养科学的工作作风。
4．实验结束时，学生先自行检查全部实验记录，再经指导教师审阅后，方可结束实验。
5．实验时，如出现实验仪器损坏情况，应及时向指导教师报告。
6．按规定格式认真填写实验报告，并按期交出。
实验一饱和蒸汽压力和温度关系实验一、实验目的1、通过观察饱和蒸汽压力和温度变化的关系，加深对饱和状态的理解，从而树立液体温度达到对应于液面压力的饱和温度时，沸腾便会发生的基本概念。
2、通过对实验数据的整理，掌握饱和蒸汽p—t关系图表的编制方法。
3、观察小容积的饱和沸腾现象。
二、实验设备本实验使用<可视性饱和蒸汽压力和温度关系实验仪（ΙΙΙ型）>。
实验装置主要由加热密封容器（产生饱和蒸汽）、电接点压力表（0.1——0——1.5MPa）、调压器（0——220V）、图1电压表（图中未示出）、水银温度计（0——220℃）、测温管（管底注入少量机油，用来传递和均匀温度）和透明玻璃窗等组成（参见图1）。
硅酸盐工业热工基础
P7
1. 绪论
❖ 新石器时代—1万年前，人类对石头进行加工 ❖ 金坛三星村新石器时代遗址
❖ 孟津妯娌新石器时代聚落遗址
P8
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1. 绪论
❖(三) 青铜器时代 Bronze Age：人类大量制造和使用第二 种人造材料——“红铜”和“青铜”。
❖ 烧制陶器过程中还原出金属铜和锡，创造了炼铜技术， 生产出各种青铜器物，进入了青铜器时代。
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1. 绪论
❖(三) 铁器时代 Iron Age：人们开始使用铁来制造工具和 武器的时代。
❖ 人类制造和使用的第三种人造材料——铸铁，此后是钢 铁工业的迅猛发展，成为18世纪产业革命的重要内容和 物质基础。冶炼青铜的基础上逐渐掌握了冶炼铁的技术 之后，铁器时代就到来了。
❖ 世界上最早使用铁器是小亚细亚的赫梯人在公元前1400 年左右，古希腊和古罗马开始普遍使用在公元前1000年。 中国最早在春秋战国－晋国(大致公元前700年)，铁器的 广泛使用，使人类的工具制造进入了一个全新的领域， 生产力得到极大的提高。
P23
1. 绪论
❖ 硅酸盐材料主要是指由SiO2及其硅酸盐化合物为主要成 分制成的材料，包括陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等。
❖ 1、陶瓷
❖ 中国是世界著名的陶瓷古国，早在八千年前的新石器时 代，我国的先民就已经会制造和使用陶瓷了。陶瓷一般 是由黏土、长石、石英或其他原料经粉碎、混合、成型、 干燥、烧制而成的制品的统称。
❖ 人类对材料的应用一直是社会文明进程的里程碑。纵观 人类发展和材料发展的历史，可以清楚地看到，每一种 重要新材料的发现和利用都会把人类支配和改造自然的 能力提高到一个新 古代的石器、青铜器、铁器等的兴起和广泛利用，极大 地改变了人们的生活和生产方式，对社会进步起到了关 键性的推动作用，这些具体的材料(石器、青铜器、铁 器)被历史学家作为划分某一个时代的重要标志，即石 器时代、青铜器时代、铁器时代等。
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流体力学与热工基础
流体力学与热工基础是物理学中的两个重要分支，它们研究的是流体的运动规律和热量传递机制。
本文将从流体力学和热工学的基本概念、原理和应用等方面进行阐述。
一、流体力学基础
流体力学是研究流体运动规律的学科。
流体力学的基本概念包括流体、流动、压力、密度等。
流体是指能够流动的物质，可以是液体或气体。
流动是指流体的运动状态，可以是稳定流动或非稳定流动。
压力是流体对单位面积施加的力，它是流体力学中的重要参数。
密度是单位体积的流体质量，是描述流体性质的一个重要参数。
在流体力学中，流体的运动可以分为层流和湍流两种状态。
层流是指流体在管道内沿着平行且有序的路径流动，其速度分布均匀。
湍流是指流体在管道内的运动变得混乱，速度分布不均匀。
湍流具有不稳定性和不可预测性，常常伴随着能量损失和阻力增加。
因此，在工程实际中，我们常常需要通过设计和控制来减小湍流的影响，提高流体的运动效率。
二、热工学基础
热工学是研究热量传递和能量转化规律的学科。
热工学的基本概念包括热量、温度、热力学等。
热量是指能够引起物体温度变化的能量传递过程。
温度是物体内部分子热运动的程度，它是衡量物体热量状态的物理量。
热力学是热学和力学的结合，研究热量和能量转
化的规律和性质。
在热工学中，热量传递是一个重要的研究内容。
热量传递有三种基本方式：传导、对流和辐射。
传导是指热量通过固体或液体的分子间传递，可以通过导热系数来描述。
对流是指热量通过流体的流动传递，可以通过对流换热系数来描述。
辐射是指热量通过电磁波辐射传递，可以通过辐射传热系数来描述。
在工程实践中，我们需要根据具体情况选择合适的热量传递方式，并进行热量传递计算和优化设计。
三、流体力学与热工学的应用
流体力学和热工学在工程领域有着广泛的应用。
在航空航天领域，流体力学研究可以帮助优化飞行器的气动外形和减小空气阻力，提高飞行器的性能。
在能源工程领域，热工学研究可以帮助提高能源的利用效率，减少能源的消耗。
在化工工程领域，流体力学和热工学研究可以帮助优化化工流程，提高生产效率和产品质量。
流体力学和热工学还在环境保护、生物医学、地质勘探等领域有着重要的应用。
例如，在环境保护中，流体力学和热工学研究可以帮助优化废气处理装置的设计，减少污染物的排放。
在生物医学中，流体力学和热工学研究可以帮助优化人体器官的仿真模型和生物热传导模型，为疾病诊断和治疗提供依据。
在地质勘探中，流体力学和热工学研究可以帮助分析地下水和矿产资源的分布规律，指导矿产勘探和水资源管理。
流体力学与热工基础是物理学中的重要分支，它们研究的是流体的运动规律和热量传递机制。
通过对流体力学和热工学的研究，我们可以更好地理解自然界和工程实践中的各种流动现象和热传导过程，并应用于各个领域的工程设计和优化中。
流体力学和热工学的发展将为人类的生活和工作带来更多的便利和发展机遇。