工程熱力學(xué)復(fù)習總結(jié)(共26頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第一章 基本概念、基本過程 一、熱力系統(tǒng)1、(熱力)系統(tǒng)：系統(tǒng)：通常選取一定的工質(zhì)或空間作為研究對象，稱之為熱力系統(tǒng)。2、外界：與體系發(fā)生質(zhì)、能交換的物系。3、邊界：系統(tǒng)與外界的分界面（線）。邊界可實可虛，可定可動。二、系統(tǒng)的分類根據(jù)系統(tǒng)和外界之間物質(zhì)、能量的交換情況分：1、閉口系統(tǒng)（控制質(zhì)量）：和外界沒有物質(zhì)交換。2、開口系統(tǒng)（控制容積、控制體）和外界有物質(zhì)交換。3、絕熱系統(tǒng)：和外界間沒有熱量交換。4、 孤立系統(tǒng)：和外界既無能量交換又無物質(zhì)交換。質(zhì)量交換熱量交換功量交換閉口系無可有可有開口系有可有可有絕熱系可有無可有孤立系無無無三、平衡狀態(tài)（一）定義：無外界影響(重

2、力場除外)的條件下，系統(tǒng)保持狀態(tài)參數(shù)不隨時間而改變的狀態(tài)。1、熱平衡：在無外界作用的條件下，系統(tǒng)內(nèi)部、系統(tǒng)與外界之間無溫差。2、力平衡：在無外界作用的條件下，系統(tǒng)內(nèi)部、系統(tǒng)與外界之間無壓差。3、化學(xué)平衡：在無外界作用的條件下，系統(tǒng)內(nèi)部、系統(tǒng)與外界之間無化學(xué)勢差。平衡的充要條件：系統(tǒng)同時達到熱平衡、力平衡、化學(xué)平衡。（二）平衡狀態(tài)的特點：1、在不受外界影響下，平衡不會自發(fā)的破壞；2、處于不平衡的系統(tǒng)，在不受外界影響時，會自發(fā)的趨于平衡；3、單相工質(zhì)處于平衡狀態(tài)時，在忽略重力的影響下，其內(nèi)部性質(zhì)均勻一致。4、平衡必穩(wěn)定，穩(wěn)定未必平衡，平衡可以不均勻。對于氣液兩相并存的熱力平衡系統(tǒng)，氣相和液相密度不

3、同，所以整個系統(tǒng)不是均勻的。四、狀態(tài)參數(shù)狀態(tài)確定，狀態(tài)參數(shù)的數(shù)值也確定，反之亦然。非平衡狀態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部存在不平衡勢，因此不能用狀態(tài)參數(shù)來描寫。 （一） 狀態(tài)參數(shù)分類：1、基本狀態(tài)參數(shù)：壓力P、比體積v、溫度T（可以直接測量）導(dǎo)出狀態(tài)參數(shù)：內(nèi)能U、焓H、熵S2、強度參數(shù)：參數(shù)與系統(tǒng)質(zhì)量無關(guān)，且不可相加。如：P、T廣延參數(shù)：參數(shù)與系統(tǒng)質(zhì)量成正比，且可相加。如：m、V、U、H、S（二） 基本狀態(tài)參數(shù)1、 溫度攝氏溫度 t（）與熱力學(xué)溫度T（K）關(guān)系：t=T-273.15 2、壓力（絕對壓力）pPa、MPa（壓強）單位面積上的垂直作用力。絕對壓力p；表壓力pe；真空度pv；環(huán)境壓力pb。P=Pb+Pe

4、(P>Pb) , P=Pb-Pv (P<Pb)絕對壓力的值不變，表壓力或真空度會隨著環(huán)境壓力的變化而變化。常用單位：巴 1 bar = Pa；標準大氣壓 1 atm = Pa；工程大氣壓 1 at = 98066.5 Pa； 10米水柱的壓力毫米汞柱 1 mmHg =133.3224 Pa；毫米水柱 1 mmH2O=9.80665 Pa。注意：只有絕對壓力 p 才是狀態(tài)參數(shù)，才能直接進行熱力計算。3、比體積及密度 v = V/m =1/m3/kg（三）簡單可壓縮系統(tǒng)（只有熱量交換和體積變化功量的交換），只需兩個獨立的參數(shù)（如p、v，p、T 或v、T）便可確定它的平衡狀態(tài)。 （四）狀

5、態(tài)參數(shù)坐標圖一簡單可壓縮系只需兩個獨立參數(shù)就可以確定其平衡狀態(tài)圖上每一點都代表一個平衡狀態(tài)。 不平衡態(tài)無法在坐標圖上表示五、功量容積變化功的計算:W=12W=12PdV功是過程量,可以用p-v圖上過程線與v軸包圍的面積表示功的符號約定：系統(tǒng)對外作功（膨脹）為“+”，W0 外界對系統(tǒng)作功（壓縮）為“-”，W0功和功率的單位：J或KJ，W或KW示功圖:單位： 六、熱量定義：僅僅由于溫差而通過邊界傳遞的能量。計算式：Q=12TdS符號約定：系統(tǒng)吸熱“+”，系統(tǒng)放熱“”ds>0：吸熱； ds<0：放熱； ds=0：絕熱單位：J或KJ熱量也是過程量，示熱圖功與熱量的異同：1、均為通過邊界傳遞

6、的能量；2、均為過程量；3、功傳遞由壓力差推動，比體積變化是作功標志； 熱量傳遞由溫差推動，比熵變化是傳熱的標志；4、功是系統(tǒng)與外界之間，在力的推動下，通過宏觀有序運動而傳遞的能量； 熱是系統(tǒng)與外界之間，在溫度的推動下，通過微觀無序運動而傳遞的能量；功轉(zhuǎn)化為熱是無條件的；熱轉(zhuǎn)化為功是有條件、限度的。七、熱力過程和熱力循環(huán)熱力循環(huán)分類：1、按性質(zhì)分：可逆循環(huán)；不可逆循2、按目的分：正向循環(huán)；逆向循環(huán)（一）正向循環(huán)（動力循環(huán)）特點：1、輸出凈功；2、在pv圖及Ts圖上順時針進行；3、從高溫熱源吸熱，向低溫熱源放熱，同時向外輸出功。（二）逆向循環(huán)特點：（制冷循環(huán)、熱泵循環(huán)）1、輸入凈功；2、在pv圖

7、及Ts圖上逆時針進行；3、從低溫熱源吸熱，向高溫熱源放熱，并消耗功量。（三）循環(huán)經(jīng)濟性評價指標：1、正向循環(huán)：熱效率：t=Wnetq1=q1-q2q1=1-q2q1<12、逆向循環(huán)：制冷系數(shù)：=q2wnet=q2q1-q2or<1供熱系數(shù)：'=q1wnet=q1q1-q2>1, '=+1八、準靜態(tài)過程、可逆過程與不可逆過程（一）準靜態(tài)定義：所經(jīng)歷的每一個狀態(tài)都無限地接近平衡狀態(tài)的過程?？梢钥闯捎幸幌盗衅胶鈶B(tài)組成。準靜態(tài)實現(xiàn)條件：1、在系統(tǒng)內(nèi)外的不平衡勢（如壓力差、溫度差等）較小。2、過程進行緩慢、弛豫時間非常短。3、工質(zhì)有恢復(fù)平衡能力。（二）可逆過程定義：系統(tǒng)

8、經(jīng)歷某一過程后，經(jīng)原途徑返回原來狀態(tài)，使系統(tǒng)與外界同時恢復(fù)到初始狀態(tài)，而不留下任何痕跡的過程，沒有耗散效應(yīng)的準靜態(tài)過程?？赡孢^程與準靜態(tài)過程的關(guān)系：1、可逆過程與準靜態(tài)過程的差別就是有無耗散效應(yīng)。2、準靜態(tài)過程是實際過程理想化，可逆過程是絕對理想的過程3、可逆過程一定是準靜態(tài)過程，準靜態(tài)過程不一定是可逆過程。（三）注意點：1、可逆=準靜態(tài)+沒有耗散效應(yīng)。2、準靜態(tài)著眼于系統(tǒng)內(nèi)部平衡，可逆著眼于系統(tǒng)內(nèi)部及系統(tǒng)與外界作用的總效果。3、一切實際過程不可逆。4、可逆過程可用狀態(tài)參數(shù)圖上實線表示 。 第二章 熱力學(xué)第一定律與氣體的性質(zhì) 一、熱力學(xué)第一定律：能量守恒與轉(zhuǎn)換定律對于任何系統(tǒng)，各項能量之間平衡

9、的關(guān)系一般表示為：進入系統(tǒng)的能量離開系統(tǒng)的能量=系統(tǒng)儲存能量的變化 適用于一切工質(zhì)和一切熱力過程。（一）內(nèi)能內(nèi)能單位:J或KJ U=U(T,v) 系統(tǒng)儲存能：E=U+Ek+Ep e=u+ek+ep注意點：1、內(nèi)能是狀態(tài)參數(shù)（內(nèi)能的變化U只與初終態(tài)有關(guān)）。2、工質(zhì)經(jīng)過循環(huán)后，內(nèi)能的變化為0。3、對于理想氣體u=f(T)（二）功1、體積變化功W 系統(tǒng)體積變化所完成的膨脹功或壓縮功，是熱變功的源泉，與其它形式的能量的轉(zhuǎn)換則屬于機械能的轉(zhuǎn)換。2、軸功Ws 通過軸與外界交換的能量。3、推動功系統(tǒng)引進或排除工質(zhì)傳遞的功量。工質(zhì)在開口系統(tǒng)中流動而傳遞的功。pAH=pv注意：推動功是由泵或風機加給被輸送工質(zhì)并

10、隨工質(zhì)流動向前傳遞的一種能量，非工質(zhì)本身具有的能量，只有在工質(zhì)流動時才有。 4、流動功Wf系統(tǒng)維持流動所花費的代價。p2v2-p1v1=(pv) 5、技術(shù)功Wt技術(shù)功=膨脹功-流動功：wt=ws+12cf2+gz可逆過程：wt=pdv-dpv=-vdp（三）焓焓=內(nèi)能+推動功單位：J或J/Kg焓是狀態(tài)參數(shù)：dh=0 h=f(p,T)；h=f(T,v)物理意義：焓表示工質(zhì)沿流動方向向前傳遞的總能量中取決于熱力狀態(tài)的那部分能量。對于不流動工質(zhì)，焓只是一個復(fù)合狀態(tài)參數(shù)。對于理想氣體二、熱力學(xué)第一定律基本表達式（一）閉口系基本能量方程式：Q=U+W Q=dU+W q=u+w q=du+w1、 對于可逆

11、過程：Q=U+12pdV2、對于循環(huán)：Q=dU+W dU=0 Q=Wnet（二）開口系統(tǒng)穩(wěn)定流動能量方程：適用于：任何工質(zhì)，任何過程。開口系統(tǒng)穩(wěn)定流能量方程式：Q=H+W t Q=dH+Wtq=h+wt q=dh+wt1、 對于可逆過程：Q=H-12Vdp2、 對于循環(huán)：Q=dH+Wt dh=0 Q=Wnet三、穩(wěn)定流動能量方程式的應(yīng)用1、動力機（蒸汽輪機、氣輪機）：wtws=h1-h22、壓氣機、水泵類：wc=-wt-ws=h2-h13、換熱器：q=h=h2-h14、噴管：使氣流加速的設(shè)備：12(cf22-cf12)=h1-h25、流體的混合：m1h1+m2h2=(m1+m2)h36、絕熱節(jié)

12、流：h=0 h1=h2四、氣體的性質(zhì)（一）理想氣體特點：（1）理想氣體分子的體積忽略不計（2）理想氣體分子之間無作用力；（3）理想氣體分子之間以及分子與容器壁的碰撞都是彈性碰撞。 當實際氣體0，v的極限狀態(tài)時，即為理想氣體。實際氣體在低壓高溫時可按理想氣體處理。（二）理想氣體的狀態(tài)方程：PV=mRgT（三） 實際氣體實際氣體和理想氣體的偏差在于，實際氣體分子之間存在著相互的作用力，分子本身占有一定的體積。1、壓縮因子>1 較理想氣體難壓縮，可壓縮性小。Z =1 理想氣體<1 較理想氣體易壓縮，可壓縮性大。2、對比態(tài)原理和對比參數(shù)對比態(tài)原理:接近于臨界點時，所有流體都顯示出相同的性質(zhì)

13、。Pr=PPcr Tr=TTcr vr=vvcr特點：對比態(tài)方程中沒有物性常數(shù)，所以是通用方程。從對比態(tài)方程中可看出： 相同的p，T 下，不同氣體的v不同： 相同的pr，Tr下，不同氣體的vr 相同：對應(yīng)態(tài)定律：對于能滿足同一對比狀態(tài)方程的同類物質(zhì)，如果它們對比參數(shù)的其中兩個相同，則第三個參數(shù)就一定相同，物質(zhì)也就處于對應(yīng)狀態(tài)中。凡是臨界壓縮因子相近的氣體，可以看做彼此熱相似。（四）理想氣體的比熱容1、比熱容：c=limT0qT=qdT2、比熱容之間的關(guān)系邁耶公式： CP-CV=Rg CP=-1Rg Cp.m-Cv.m=R CV=1-1Rg 理想氣體的比熱容比：=CPCV注意：理想氣體可逆絕熱過

14、程的絕熱指數(shù)：K=3、比熱容不同的計算方法真實比熱容：CV=+T+T2+T3+T4 平均比熱容:Cn|t1t2=Cn|0t2t2-Cn|0t1t1t2-t1 Cn|t1t2=a+b2(t2+t1) 定值比熱容單原子氣體i=3雙原子氣體i=5多原子氣體i=7Cv.m J/(mol.K)3/2R5/2R7/2RCP.m J/(mol.K)5/2R7/2R9/2R=CP.m/ Cv.m1.671.401.29（五）理想氣體的內(nèi)能和焓1、理想氣體內(nèi)能（熱力學(xué)能）：u=cV(T2-T1)僅是溫度的函數(shù),適用于理想氣體一切過程或?qū)嶋H氣體的定容過程。2、理想氣體焓：h=cp(T2-T1)也是溫度的函數(shù)，適用

15、于理想氣體一切過程或?qū)嶋H氣體的定壓過程。（六）理想混合氣體的定義由相互不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的理想氣體組成混合氣體，其中每一組元的性質(zhì)如同它們單獨存在一樣，因此整個混合氣體也具有理想氣體的性質(zhì)?；旌蠚怏w的性質(zhì)取決于各組元的性質(zhì)與份額。 1、混合氣體的基本定律（1）分壓力與道爾頓定律：P=P1+P2+Pk=i=1Kpi （2）分體積與阿密蓋特定律：V=V1+V2+Vk=i=1KVi（3）理想混合氣體的成分質(zhì)量分數(shù)： gi=mim i=1kgi=1 摩爾分數(shù)： xi=nin i=1kxi=1體積分數(shù)： ri=ViV i=1kri=1各成分間的關(guān)系：ri=xi xi=giMMi=giRg.iRg（4）混合氣

16、體的折合摩爾質(zhì)量和折合氣體常數(shù)混合氣體的折合摩爾質(zhì)量：M=mn=1ni=1kniMi=i=1kninM=i=1kxiMi=i=1kriMiiM=1m1mM1+m2mM2+mnmMn=1i=1ngiMi理想混合氣體的平均氣體常數(shù)：Rg=RM=Ri=1nxiMi=Ri=1nriMiRg=RM=Ri=1ngiMi=i=1ngiRMiRg=i=1ngiRg.i第三章 理想氣體基本熱力過程、壓氣機 一、 理想氣體的基本熱力過程（一）定容過程：1、定容過程，內(nèi)能、焓、熵變化為：u=cVT H=cPT S=cVlnT2T12、定容過程在p-v圖和T-s圖上的表示 （二）定壓過程：1、定壓過程，內(nèi)能、焓、熵的

17、變化為：u=cVT H=cPT S=cPlnT2T13、 定壓過程在p-v圖和T-s圖上的表示 （三）定溫過程：1、定溫過程，內(nèi)能、焓、熵的變化為： u=cVT=0 H=cPT=0 S=Rglnv2v1=RglnP1P22、定溫過程在p-v圖和T-s圖上的表示 （四）定熵（絕熱）過程：1、定熵過程，內(nèi)能、焓、熵的變化為：u=cVT H=cPT S=02、定熵過程在p-v圖和T-s圖上的表示 （五）多變過程1、過程方程式：pvn=常數(shù)n=，v = 常數(shù)，定容過程;n=0， p=常數(shù)， 定壓過程；n = 1，pv= 常數(shù)，定溫過程；n=k， pv k = 常數(shù)，定熵過程；2、多變過程，內(nèi)能、焓、熵

18、的變化為： 3、多變過程在p-v圖和T-s圖上的表示 4、多變指數(shù)：n=ln(p2/p1)ln(v1/v2)5、多變比熱容：cn=n-kn-1cv 當 n=0 時，(定壓過程)：cn=cp當 n=1 時，(定溫過程)：cn當 n=k 時，(定熵過程)：cn0當 n®¥ 時，(定容過程)：cn=cv6、過程中q、w、u的判斷（1）q的判斷：以絕熱線為基準：q=12Tds（2）w的判斷：以定容線為基準：w=12pdv（3）u的判斷：以定溫線為基準：u=cVT二、壓氣機（一）壓縮過程可能會出現(xiàn)三種情況：1、絕熱壓縮：過程中對氣體未采取冷卻措施2、定溫過程：氣體被充分冷卻3、多變過

19、程：采取了一定冷卻措施，但又未能充分冷卻定熵過程：T2K=T1(P2P1)k-1k多變過程：T2n=T1(P2P1)n-1n定溫過程：T2T=T1 理想壓縮是等溫壓縮，通常為多變壓縮, 1<n<（二）余隙的影響 每次進氣量小，氣缸容積不能充分利用，壓縮比越大越明顯，容積效率降低。余隙對理論耗功無影響（實際上還是使耗功增大）屬于有害容積。（三）多級壓縮和中間冷卻工程上需要高壓氣體，但壓縮過程中隨 p 升高則T 升高；容積效率hV 下降。1、分級壓縮，中間冷卻的優(yōu)點為：A、改善潤滑油特性B、提高壓氣機容積效率C、降低排氣溫度，節(jié)省功耗。2、按最佳增壓比選擇各級中間壓力，優(yōu)點：a. 各級

20、耗功相等，有利于曲軸平衡。b. 各缸終溫相同，有利于潤滑油工作及使可靠性增加。c. 各級散熱相同，各中冷器散熱相等。若m級，則：1=2=m=mPm+1P1時wc=wc.min第四章 熱力學(xué)第二定律 一、熱力學(xué)第二定律實質(zhì)和表述（1）自發(fā)過程有方向性；（2）自發(fā)過程的反方向過程并非不可進行，而是要有附加條件；（3）并非所有不違反第一定律的過程均可進行。（一）能量轉(zhuǎn)換方向性的實質(zhì)是能質(zhì)有差異無限可轉(zhuǎn)換能機械能，電能部分可轉(zhuǎn)換能熱能：TT0不可轉(zhuǎn)換能環(huán)境介質(zhì)的熱力學(xué)能（二）第二定律的兩種典型表述1、克勞修斯敘述熱量不可能自發(fā)地不花代價地從低溫物體傳向高溫物體。2、開爾文-普朗克敘述不可能制造循環(huán)熱機

21、，只從一個熱源吸熱，將之全部轉(zhuǎn)化為功，不在外界留下任何影響。（三）關(guān)于第二類永動機1、單一熱源下的動力機。2、不違反熱力學(xué)第一定律，但違反熱力學(xué)第二定律。二、卡諾循環(huán)（一）正向卡諾循環(huán)的組成：a-b：可逆定溫吸熱 b-c：可逆絕熱膨脹 c-d可逆定溫放熱 d-a：可逆絕熱壓縮（二）正向卡諾循環(huán)熱效率：c=1-T2T1結(jié)論：1、卡諾循環(huán)的熱效率只取決于高溫熱源的溫度與低溫熱源的溫度，而與工質(zhì)的性質(zhì)無關(guān);提高高溫熱源的溫度，或者降低低溫熱源的溫度，都可以提高熱效率。 2、卡諾循環(huán)的熱效率總是小于1，不可能等于1，因為T1 或T20K都是不可能的。這說明通過熱機循環(huán)不可能將熱能全部轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能; 3

22、、當T1=T2時，卡諾循環(huán)的熱效率等于零，這說明沒有溫差是不可能連續(xù)地將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，只有一個熱源的熱機（第二類永動機）是不可能的。（三）逆向卡諾循環(huán) 1、制冷系數(shù)：c=q2wnet=T2T1-T2or<1，通常c>12、供熱系數(shù)：c'=q1wnet=T1T1-T2>1制冷系數(shù)與供熱系數(shù)的關(guān)系：c'=c+1三、卡諾定理定理1：在相同溫度的高溫熱源T1和相同的低溫熱源T2之間工作的一切可逆循環(huán)，其熱效率都相等，與可逆循環(huán)的種類無關(guān)，與采用哪種工質(zhì)也無關(guān)。定理2：在同為溫度T1的熱源和同為溫度T2的冷源間工作的一切不可逆循環(huán)，其熱效率必小于可逆循環(huán)熱效率。c=

23、1-T2T1（1）指出了熱效率的極限，熱效率僅與冷、熱源溫度有關(guān)，且它的值永遠小于1。（2）提高熱機效率的途徑：減少不可逆、提高T1，降低T2；（3）由于不花代價的低溫熱源的溫度以大氣環(huán)境溫度為極限，而環(huán)境溫度比較穩(wěn)定，視為定值，那么高溫熱源的熱量最多只有一部分可以轉(zhuǎn)變成功，提示了熱變功的極限。四、熵（一）狀態(tài)參數(shù)熵1、可逆過程：與工質(zhì)的性質(zhì)無關(guān),其中T 既是工質(zhì)的溫度，也等于熱源的溫度。ds=qT克勞修斯積分等式：qT=02、 不可逆過程：ds>qTr 克勞修斯積分不等式：qT<03、不可逆過程熵差計算：即設(shè)計一組或一個初、終態(tài)與不可逆過程相同的可逆過程，計算該組可逆過程的熵差即

24、可。五、熵方程與孤立系統(tǒng)熵增原理（一）熵方程: s=sf+sg1、熵流：系統(tǒng)與外界換熱造成系統(tǒng)熵的變化。sf=12qTr，吸熱 “+”；放熱 “”2、熵產(chǎn)：sg，非負系統(tǒng)進行不可逆過程造成系統(tǒng)熵的增加：不可逆“+”；可逆“0”結(jié)論：單純傳熱，若可逆，系統(tǒng)熵變等于熵流；若不可逆系統(tǒng)熵變大于熵流，差額部分由不可逆熵產(chǎn)提供。 3、熵方程考慮系統(tǒng)與外界發(fā)生質(zhì)量交換，系統(tǒng)熵變除（熱）熵流，熵產(chǎn)外，還應(yīng)有質(zhì)量遷移引起的質(zhì)熵流，所以熵方程應(yīng)為： 流入系統(tǒng)熵-流出系統(tǒng)熵+熵產(chǎn)=系統(tǒng)熵增4、熵方程核心：s=sf+sg熵可隨熱量和質(zhì)量遷移而轉(zhuǎn)移；可在不可逆過程中自發(fā)產(chǎn)生。由于一切實際過程不可逆，所以熵在能量轉(zhuǎn)移過

25、程中自發(fā)產(chǎn)生（熵產(chǎn)），因此熵是不守恒的，熵產(chǎn)是熵方程的核心。（二）孤立系統(tǒng)熵增原理孤立系內(nèi)一切過程均使孤立系統(tǒng)熵增加，其極限為一切過程均可逆時系統(tǒng)熵保持不變。dSiso=Sg0：可逆取 “=”；不可逆取“>”結(jié)論：（1）孤立系統(tǒng)熵增原理Siso=Sg 0，可作為第二定律的又一數(shù)學(xué)表達式，而且是更基本的一種表達式；（2）孤立系統(tǒng)的熵增原理可推廣到閉口絕熱系；（3）一切實際過程都不可逆，所以可根據(jù)熵增原理判別過程進行的方向； （4）孤立系統(tǒng)中一切過程均不改變其總內(nèi)部儲能，即任意過程中能量守恒。但各種不可逆過程均可造成機械能損失，而任何不可逆過程均是Siso>0， 所以熵可反映某種物質(zhì)的

26、共同屬性。（三）作功能力的損失：I=T0Siso孤立系統(tǒng)的熵增是衡量作功能力損失的尺度。 第五章 水蒸氣、濕空氣及流動 一、 水蒸氣氣體：遠離液態(tài)，一般可作為理想氣體處理，如空氣、燃氣。 蒸汽：靠近液態(tài)，一般不能作為理想氣體處理，如水蒸氣、氨蒸氣等。 蒸發(fā)：可在任何溫度下進行。沸騰：在給定壓力所對應(yīng)的溫度下發(fā)生。（一）基本概念（1）飽和蒸汽：處于飽和狀態(tài)下的蒸汽。（2）飽和水：處于飽和狀態(tài)下的水。（3）濕飽和蒸汽（濕蒸汽）：飽和蒸汽+飽和水。（4）干飽和蒸汽：不含飽和水的飽和蒸汽。（5）未飽和液體：溫度低于所處壓力下飽和溫度的液體。（6）汽化潛熱：r=h"-h'（7）濕飽和蒸

27、氣（濕蒸氣）的干度x：x=mvmw+mv X=0 飽和液0<X<1 濕飽和蒸汽X=1 干飽和蒸汽（二）水的定壓汽化過程1點：臨界點2線：上界線（干飽和蒸汽線）、下界線（飽和液體線）3區(qū)：液相區(qū)（未飽和液體區(qū)）、汽液兩相區(qū)（濕蒸汽區(qū)）、汽相區(qū)（過熱蒸汽區(qū)）5態(tài)：未飽和水、飽和水、濕蒸汽、干蒸汽、過熱蒸汽濕飽和蒸汽參數(shù)計算：vx=xv"+1-xv'=v'+x(v"-v')xv"hx=xh"+1-xh'=h'+xh"-h'=h'+xsx=xs"+1-xs'=s

28、9;+xs"-s'=s'+xTs（三）、水蒸氣的焓熵圖C臨界點；CA下界線 ；CB上界線 ；定壓線 ；定容線 ；定溫線 ；定干度線 ；濕蒸汽區(qū)的定壓線與定溫線重合二、水蒸氣的基本熱力過程（1）定容過程： w=0 ; wt=vp1-p2 ; q=w+u=u2-u1=h2-h1-(p2-p1)v（2）定壓過程： wt=0 ; w=pv2-v1 ; q=wt+h=h2-h1（3）定溫過程： w=q-u=Ts2-s1-h2-h1+p2v2-p1v1 wt=q-h=Ts2-s1-h2-h1q=12Tds=Ts2-s1(4)定熵過程： w=u1-u2wt=h1-h2 q=0三、濕

29、空氣（一）濕空氣的性質(zhì)1、基本概念：（1）濕空氣：干空氣+水蒸氣：P=Pv+Pa（2）濕空氣中水蒸氣的分壓力很低，一般情況下，濕空氣可以看作理想混合氣體。（3）未飽和空氣=干空氣+過熱水蒸氣飽和空氣=干空氣+飽和水蒸氣（4）空氣達到飽和的途徑t 不變，pv 上升，pv = ps(t)Pv 不變，t 下降，t = ts (pv)2、露點 濕空氣中的水蒸氣分壓力pv對應(yīng)的飽和溫度：PvTd3、絕對濕度 1m3的濕空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量。 v=mvV注意：v 數(shù)值不能直接反映濕空氣吸濕能力的大小。3、 相對濕度：=vs=PvPs01：=1飽和濕空氣；0<<1未飽和濕空氣；=0干空氣 注意

30、：相對濕度越小，空氣越干燥，吸水能力越強；相對濕度越大，空氣越濕潤，吸水能力越低。5、含濕量：kg/kg(干空氣)d=mvma=va d=0.622pvp-pv=0.622psp-ps 6、濕空氣的相對分子質(zhì)量、氣體常數(shù)及密度結(jié)論：水蒸氣的分壓力越大，即水蒸氣的含量越多，濕空氣的平均相對分子質(zhì)量就越小，濕空氣的氣體常數(shù)越大。 PvM,Rg濕空氣的平均分子量永遠小于干空氣相對分子量。7、濕空氣的焓 濕空氣的焓： H=maha+mvhv濕空氣的比焓：h=Hma=ha+dhv溫度t下干濕空氣的焓為：h=1.005t+d(2501+1.863t)8、干、濕球溫度計 (t-tw) 空氣干燥(t

31、-tw) 空氣濕潤t=tw=ts=1空氣飽和9、濕空氣的焓濕圖 定焓線簇：h0 、h1、 定含濕量線簇 d1、 d2 定溫線簇： t0 、t1、 定相對濕度線簇：j 1水蒸氣分壓力線：Pv（二）濕空氣的基本熱力過程 1、加熱過程 狀態(tài)參數(shù)： t2>t1,  h2>h1,   2<1,    d=0,  q=h2-h1(kJ/kg)2、冷卻去濕過程 狀態(tài)參數(shù)：t2<t1,  h2<h1,   2&g

32、t;1, 等濕冷卻：d=0,   q=h1-ha (kJ/kg)減濕冷卻：d>0,   q=h1-h2-d1-d2hw (kJ/kg)3、絕熱加濕:向空氣中噴水加濕狀態(tài)參數(shù)：t2<t1,  h2=h1,   2>1,                d2>d1  ,

33、d=d2-d1, q=h2-h1=0(kJ/kg)4、定溫加濕：向空氣中噴干蒸汽加濕狀態(tài)參數(shù)：t2=t1,  h2>h1,   2>1,                d2>d 1 , d=d2-d1, q=h2-h1=0.001dh v（kJ/kg）5、混合 結(jié)論： 態(tài)3在1-2連線上。點3將12分割的線段與干空氣質(zhì)量流量成反比

34、。ma1ma2=h2-h3h3-h1=d2-d3d3-d1 四、氣體和蒸汽的流動（一）穩(wěn)定流動條件1、恒定的流量2、系統(tǒng)內(nèi)部及界面上各點工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)和宏觀運動參數(shù)都保持一定，不隨時間變化。（二）穩(wěn)定流動的基本方程式1、連續(xù)性方程（質(zhì)量守恒方程）：qm=fcv（1）管道截面積變化不僅取決于流速，還與工質(zhì)比體積有關(guān)。對于不可壓縮流體dv=0，截面積與流速成反比。（2）連續(xù)性方程適用于任何工質(zhì)、任何過程。dvv=dff+dcc 或 d+dff+dcc=0 2、過程方程p1v1k=p2v2k=pvk dpp+kdvv=0 注意，若水蒸氣，則：kCPCV 且T1v1k-1T2v2k-13、穩(wěn)定流動能量

35、方程 h1+12c12=h2+12c22=h+12c2 dh+cdc=0 4、 聲速方程 =kpv=kRgT 馬赫數(shù)： Ma=ca ：Ma<1 亞聲速； Ma=1 聲速； Ma>1 超聲速（三）定熵流動的基本特征1、氣體流速變化與狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系流速變化與壓強變化成反比噴管流動特性：dc>0，  dp<0擴壓管流動特性：dc<0 ，dp>0 2、 管道截面變化規(guī)律（1）噴管：目的是增速噴管dc>0Ma<1Ma=1Ma>1Ma<1Ma>1df<0df=0df>0df<0df

36、>0漸縮臨界截面漸擴漸縮漸擴（拉伐爾管）（2）擴壓管：對擴壓管，目的是增壓，因此 p上升， c下降，情況與噴管相反。3、定熵滯止參數(shù)h0=h1+12c12 P0=P1(T0T1)kk-1 T0=T1+c122cp v0=RgT0P0 注意：1、滯止溫度高于氣流溫度。 2、滯止壓力高于氣流壓力。 3、氣流速度越大，這種差別愈大。4、臨界狀態(tài)及臨界壓比臨界狀態(tài)：工質(zhì)在噴管中流動時，若最小截面上工質(zhì)的流速等于當?shù)匾羲?，此時工質(zhì)的狀態(tài)為臨界狀態(tài)。臨界壓力比：臨界點上壓力pc與滯止壓力p0之比。是氣流速度從亞聲速到超聲速的轉(zhuǎn)折點。=PcPo=(2k+1)kk-1 理想氣體：k=cpcv； 水蒸氣：

37、kcpcv 雙原子理想氣體k=1.4 =0.528; =fk： 三原子理想氣體k=1.3 =0.546; 過熱水蒸氣k=1.3 =0.546; 濕蒸汽 k=1.135 =0.577 5、流量及臨界流量收縮噴管，臨界參數(shù)在出口位置：p2p0= p2=pc c2=a m2=mmax 縮放噴管，臨界參數(shù)在喉部位置：p2p0< p2=pc c喉=a c2>a m喉=mmax m2=mmax 收縮噴管：ab縮放噴管：bc6、噴管的計算1）當 pbp0=pcp0 即 pb>pc 采用漸縮噴管。2）當 pbp0=pcp0 即 pb<pc 采用縮放噴管。7、絕熱節(jié)流絕熱節(jié)流現(xiàn)象特點：（

38、1）p2 < p1；（2）強烈不可逆，s2 > s1 , I=T0 Sg（3）流體動能差與焓值相比可忽略，因此有h1=h2，但實際節(jié)流過程并非等焓過程；（4）T2可能大于等于或小于T1，視節(jié)流時氣體所處的狀態(tài)和壓降的大小而定。a.對理想氣體：T1=T2b.對實際氣體溫度變化：熱效應(yīng)：溫度升高；零效應(yīng)：溫度不變；冷效應(yīng)：溫度降低第六章 動力與制冷循環(huán) 熱能動力裝置：將熱能轉(zhuǎn)換為機械能的設(shè)備，也稱為熱力發(fā)動機， 簡稱熱機。 動力裝置循環(huán)（簡稱動力循環(huán)或熱機循環(huán)）：分為蒸汽動力裝置循環(huán)和氣體動力裝置循環(huán)。一、 蒸汽動力裝置循環(huán)朗肯循環(huán)1、過程 4-5-6-1：水與水蒸氣在鍋爐中的可逆定壓

39、加熱過程1-2：水蒸氣在汽輪機中的可逆絕熱膨脹過程；2-3：乏汽在冷凝器中的定壓放熱過程。3-4：水在給水泵中的可逆絕熱壓縮過程;2、朗肯循環(huán)的熱效率 若忽略水泵功，同時近似取h4»h3，則：t=h1-h2h1-h33、耗汽率(汽耗率) d0：裝置每輸出單位功量（KW.h）所消耗的蒸汽量。 d0=1h1-h2 kg/J 工程上用kg/(kW.h)1 kW·h = 3600 kJ 1kg/kJ = 3600 kg/(kW×h) 4、初參數(shù)對朗肯循環(huán)熱效率的影響熱效率干度評價提高蒸汽初溫提高提高好提高蒸汽初壓提高降低干度降低對蒸汽輪機不利，因此建議在提高蒸汽初壓的同時

40、提高初溫。降低乏汽壓力（背壓）提高降低由于受到環(huán)境條件的限制，一般不采用此法。5、回熱循環(huán)目的：提高等效卡諾循環(huán)的平均吸熱溫度；抽汽級數(shù)愈多，ht愈高，費用愈大。6、再熱循環(huán)目的：克服汽輪機尾部蒸汽濕度太大造成的危害。再熱可以增加蒸汽的干度，以便在初溫限制下采用更高的初壓，從而提高循環(huán)熱效率。通常一次再熱可使熱效率提高 23.5。 7、熱電合供（1）背壓式特點：熱能利用率高。發(fā)電量受熱負荷制約。（2）抽汽凝汽式特點：可以自動調(diào)節(jié)熱、電供應(yīng)比例，熱負荷變動對電能生產(chǎn)影響較小。 熱效率較背壓機組高。（3）熱電聯(lián)供經(jīng)濟性評價指標K=已被利用的能量工質(zhì)從熱源得到的能量=wnet+q供熱q1循環(huán)熱量利用系數(shù)K，數(shù)值上大于循環(huán)熱效率ht背壓式熱能利用系數(shù)最高Kmax=1，普通朗肯循環(huán)最低，抽氣式介于兩者之間。循環(huán)熱量利用系數(shù)沒有區(qū)分熱能與電能的本質(zhì)差別。循環(huán)熱效率沒考慮低溫熱能的可利用性。 評價熱電聯(lián)供需要兩個熱經(jīng)濟性指標：ht、K二、氣體動力裝置循環(huán)（一）活塞式內(nèi)燃機循環(huán)四沖程：吸氣、壓縮、膨脹（動力）、排氣四沖程活塞式內(nèi)燃機的理想循環(huán)（1）混合加熱理想循環(huán)（薩巴德循環(huán)）1"