工程熱力學(xué)讀書(shū)筆記

1、 /84 /842011/6/1第一部分：緒論1、工程熱力學(xué)工程熱力學(xué)是研究熱能有效利用及其熱能與其他形式能量轉(zhuǎn)換規(guī)律的科學(xué)2、熱力學(xué)分類(lèi)工程熱力學(xué)(熱能與機(jī)械能)，物理熱力學(xué)，化學(xué)熱力學(xué)等3、熱力裝置的共同特點(diǎn)熱源和冷源、工質(zhì)、容積變化功、循環(huán)4、熱效率收益r=代價(jià)_W=Q15、工程熱力學(xué)研究?jī)?nèi)容能量轉(zhuǎn)換的基本定律，工質(zhì)的基本性質(zhì)和熱力過(guò)程，熱工轉(zhuǎn)換設(shè)備及其工作原理，化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)。6、工程熱力學(xué)研究方法宏觀方法：連續(xù)體(continuum),用宏觀物理量描述其狀態(tài)，其基本規(guī)律是無(wú)數(shù)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)(如：熱力學(xué)第一定律)。特點(diǎn)：可靠，普遍，不能任意推廣經(jīng)典(宏觀,平衡)熱力學(xué)微觀方法：從微觀粒子的

2、運(yùn)動(dòng)及相互作用角度研究熱現(xiàn)象及規(guī)律特點(diǎn)：揭示本質(zhì)，模型近似微觀（統(tǒng)計(jì)）熱力學(xué)第一章：基本概念1、熱力系統(tǒng)（1）熱力系統(tǒng)（熱力系、系統(tǒng)）：人為指定的研究對(duì)象（如：一個(gè)固定的空間）（2）外界：系統(tǒng)以外的所有物質(zhì)；（3）邊界（界面）：系統(tǒng)與外界的分界面；（4）系統(tǒng)與外界的作用都通過(guò)邊界；（5）以系統(tǒng)與外界關(guān)系劃分：有無(wú)是否傳質(zhì)開(kāi)口系閉口系是否傳熱非絕熱系絕熱系是否傳功非絕功系絕功系是否傳熱、功、質(zhì)非孤立系孤立系（6）簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng)只交換熱量和一種準(zhǔn)靜態(tài)的容積變化功；2、狀態(tài)和狀態(tài)參數(shù)1）狀態(tài)：某一瞬間熱力系所呈現(xiàn)的宏觀狀況2）狀態(tài)參數(shù)：描述熱力系狀態(tài)的物理量3）狀態(tài)參數(shù)的特征：狀態(tài)確定，則狀態(tài)參數(shù)也

3、確定，反之亦然狀態(tài)參數(shù)的積分特征：狀態(tài)參數(shù)的變化量與路徑無(wú)關(guān)，只與初終態(tài)有關(guān)狀態(tài)參數(shù)的微分特征：全微分4）強(qiáng)度參數(shù)與廣延參數(shù)強(qiáng)度參數(shù)：與物質(zhì)的量無(wú)關(guān)的參數(shù)，如壓力P、溫度T廣延參數(shù)：與物質(zhì)的量有關(guān)的參數(shù)可加性，如質(zhì)量m、容積V、內(nèi)能（也稱(chēng)之為：熱力學(xué)能）U、焓H、熵S3、基本狀態(tài)參數(shù)（1）壓力p（pressure）物理中壓強(qiáng)，單位:Pa（Pascal），N/m2。絕對(duì)壓力與環(huán)境壓力的相對(duì)值相對(duì)壓力只有絕對(duì)壓力p才是狀態(tài)參數(shù)大氣壓隨時(shí)間、地點(diǎn)變化；（2）溫度T（Temperature）傳統(tǒng)：冷熱程度的度量。感覺(jué)，導(dǎo)熱，熱容量；微觀：衡量分子平均動(dòng)能的量度；熱力學(xué)第零定律（R.W.Fowlerin

4、1931）,如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與第三個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡，則兩個(gè)系統(tǒng)彼此必然處于熱平衡。如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與第三個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡，則兩個(gè)系統(tǒng)彼此必然處于熱平衡。處于同一熱平衡狀態(tài)的各個(gè)熱力系，必定有某一宏觀特征彼此相同，用于描述此宏觀特征的物理量溫度。溫度是確定一個(gè)系統(tǒng)是否與其它系統(tǒng)處于熱平衡的物理量。（3）比容v（specificvolume）工質(zhì)的稀疏程度。vm3/kgm4、平衡狀態(tài)（1）定義：在不受外界影響的條件下（重力場(chǎng)除外），如果系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)不隨時(shí)間變化，則該系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。（2）幾種平衡狀態(tài)熱平衡Thermalequilibrium:ifthetemperatureisthesamet

5、hroughouttheentire力平衡Mechanicalequilibrium:ifthereisnochangeinpressureatanypointofthesystemwithtime相平衡Phaseequilibrium:whenthemassofeachphasereachesanequilibriumlevelandstaysthere化學(xué)平衡Chemicalequilibrium:ifitschemicalcompositiondoesnotchangewithtime.Thatis,nochemicalreactionsoccur.（3）平衡的本質(zhì)平衡的本質(zhì)是不存在不平

6、衡勢(shì)。溫差熱不平衡勢(shì)壓差力不平衡勢(shì)相變相不平衡勢(shì)化學(xué)反應(yīng)化學(xué)不平衡勢(shì)穩(wěn)定不一定平衡，但平衡一定穩(wěn)定平衡不一定均勻，單相平衡態(tài)則一定是均勻的穩(wěn)定：參數(shù)不隨時(shí)間變化穩(wěn)定但存在不平衡勢(shì)差ioo*c/J銅棒研究對(duì)象：銅棒or去掉外界影響，則狀態(tài)變化若以（熱源+銅棒+冷源）為系統(tǒng)，又如何？穩(wěn)定不一定平衡，但平衡一定穩(wěn)定4）為什么引入平衡概念？沒(méi)有能如果系統(tǒng)平衡，可用一組確切的參數(shù)（壓力、溫度）描述。但平衡狀態(tài)是死態(tài)量交換，為此，引入準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程。5、狀態(tài)方程、坐標(biāo)圖（1）狀態(tài)公理對(duì)組元一定的閉口系，獨(dú)立狀態(tài)參數(shù)個(gè)數(shù)N=n+1；n+1(n獨(dú)立參數(shù)數(shù)目N=不平衡勢(shì)差數(shù)=能量轉(zhuǎn)換方式的數(shù)目=各種功的方式+熱量=

7、為容積變化功、電功、拉伸功、表面張力功等）；只交換熱量和一種準(zhǔn)靜態(tài)的容積變化功，簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng)：N=n+1=2；閉口系:狀態(tài)公理Statepostulate不平衡勢(shì)差狀態(tài)變化能量傳遞消除一種不平衡勢(shì)差_達(dá)到某一_方面平衡消除一種能量傳遞方式而不平衡勢(shì)差彼此獨(dú)立獨(dú)立參數(shù)數(shù)目2不平衡勢(shì)差數(shù)=能量轉(zhuǎn)換方式的數(shù)目=各種功的方式+熱量=（2）狀態(tài)方程基本狀態(tài)參數(shù)（p,v,T）之間的關(guān)系，其方程的形式取決于工質(zhì)的性質(zhì)。理想氣體的狀態(tài)方程：PV=mRT（3）座標(biāo)圖常見(jiàn)p-v圖和T-s圖簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng)N=2,平面坐標(biāo)圖v常見(jiàn)嚴(yán)卩圖和血圖1）系統(tǒng)任何平衡態(tài)可表示在坐標(biāo)圖上2）過(guò)程線中任意一點(diǎn)為平衡態(tài)3）不平衡態(tài)

8、無(wú)法在圖上用實(shí)線表示6、準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程、可逆過(guò)程（1）準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程px=Po+重物P，TPl=Po+重物2T.假如重物有無(wú)限多層每次只去掉無(wú)限薄一層系統(tǒng)隨時(shí)接近于平衡態(tài)P1.I（2）準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程的工程條件破壞平衡所需時(shí)間（外部作用時(shí)間）恢復(fù)平衡所需時(shí)間（馳豫時(shí)間）有足夠時(shí)間恢復(fù)新平衡稱(chēng)之為準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程，一般的工程過(guò)程都可認(rèn)為是準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程。例：活塞式內(nèi)燃機(jī)2000轉(zhuǎn)/分曲柄2沖程/轉(zhuǎn)，0.15米/沖程破壞平衡所需時(shí)間（外部作用時(shí)間）恢復(fù)平衡所需時(shí)間（馳豫時(shí)間）活塞運(yùn)動(dòng)速度=2000 x2x0.15/60=10m/s壓力波恢復(fù)平衡速度（聲速）350m/s-般的工程過(guò)程都可認(rèn)為是準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程具體工程問(wèn)題具體分析

9、?！巴蝗弧薄熬徛?）準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程的容積變化功w=pdv以汽缸中肌kg工質(zhì)為系統(tǒng)初始：pxA=卩外如果P外微小Id/很小近似認(rèn)為p不變可視為準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程ALPsBI一d/肌kg工質(zhì)發(fā)生容積變化對(duì)外界作的功6W=pxAxd/=pdVlkg工質(zhì)=pdv準(zhǔn)靜態(tài)容積變化功的說(shuō)明1）單位為kJ或kJ/kg2）p-V圖上用面積表示3）功的大小與路徑有關(guān)，過(guò)程Pathfunction4）統(tǒng)一規(guī)定：dV0,膨脹，對(duì)外功（正）dV0dS0系統(tǒng)放熱時(shí)為負(fù)Q0dS0定義：焙h=u+pv0=込zJSt+W遼（h+c?/2+gz)out加out-(h+C2/2+gz)/77in/in開(kāi)口系能量方程定義:焙Enthalpyh

10、=u+pvH=U+pVkJ1、爛是狀態(tài)量stateproperty2、H為廣延參數(shù)H=U+pI-m（u+pr）=mh為比參數(shù)3、對(duì)流動(dòng)工質(zhì).燉代表館量（內(nèi)館+推逬功）對(duì)靜止工質(zhì)，爛不代表能量4、物理意義：開(kāi)系中隨工質(zhì)流動(dòng)而攜帶的、取決于熱力狀態(tài)的能量。5.穩(wěn)定流動(dòng)能量方程每截面狀態(tài)不變t/cr/Jr=0+(力+C穩(wěn)定流動(dòng)條件Q-dcvQ=Const穩(wěn)定流動(dòng)條件/訂=Hlin=/.=(7八/.iw=(Oust=/J|dEcv!dr=0o+ws+(仇+1C2+gzL“;-0+(：2/2+gz).muEcr/dr=0_(力+(?/2f2、h+gz-h+gzA2JoutV2Jin_q=Aw+巴等價(jià)t技

11、布功q=A/z+wf單位質(zhì)量工質(zhì)的開(kāi)口與閉口閉口系(lkg)容禎變化功穩(wěn)流開(kāi)口系閉口穩(wěn)流開(kāi)口q=Aw+wq=AT?+wt等價(jià)W+二Ac2+p-Az+t2容積變化功W技術(shù)功叫軸功叫推進(jìn)功A(pv)幾種功的關(guān)系?q=A/z+“I=Aw+A(pv)+wt=Az/+irlw二+u;I叫1做功的根源-00c2/2gAZ準(zhǔn)靜態(tài)下的技術(shù)功二（/?。┮?對(duì)功的小結(jié)1、閉系，系統(tǒng)與外界交換的功為容積變化功H，2、開(kāi)系，系統(tǒng)與外界交換的功為軸功叫3、一般情況下忽略動(dòng)、位能的變化叫Q叫準(zhǔn)靜態(tài)pd,=d(pv)+Swtwt=pdv-d(pv)=pdv(pdv+vdp)-vdp準(zhǔn)靜態(tài)8q=dii+pdvdqdhvdp|

12、熱一律解析式之一I熱一律解析式之二技術(shù)功在示功圖上的表示6.穩(wěn)定流動(dòng)能力方程的應(yīng)用舉例(=AA+Ac/2+gAz+Ws熱力學(xué)問(wèn)題經(jīng)常可忽略動(dòng)、位能變化例：q=lm/sc2=30m/s(c22-q2)/2=0.449kJ/kgZj=0mz2=30mg(習(xí)F)=03kJ/kglbar下,0C水的hr=84kJ/kg100C水蒸氣的h2=2676kJ/kg例1：透平（Turbine）機(jī)械火力發(fā)電核電飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)輪船發(fā)動(dòng)機(jī)移動(dòng)電站蒸汽輪機(jī)Steamturbine燃?xì)鈾C(jī)透平（Turbine）機(jī)械q是流過(guò)裝置的單位質(zhì)量工質(zhì)與外界交換的熱量1）休積不大2）流量大3）保溫層0叫=-AA=h、-/20水泵壓氣機(jī)壓

13、縮機(jī)例2：壓縮機(jī)械Compressor火力發(fā)電核電飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)輪船發(fā)動(dòng)機(jī)移動(dòng)電站制冷n空調(diào)-J1）體積不大2）流量大3）保溫層=A/7+ws換熱設(shè)備例3：換熱設(shè)備HeatExchangers火力發(fā)電：鍋爐、凝汽器核孔熱交換器、凝汽器制冷J卜蒸發(fā)器、冷凝器空調(diào)例4：絕熱節(jié)流ThrottlingValves管道閥門(mén)j制冷n卜膨脹閥、毛細(xì)管空調(diào)恢流體冷流體爛變熱流體放熱量:冷流體吸熱量:第三章:理想氣體的性質(zhì)和過(guò)程火力發(fā)電裝置過(guò)熱器汽輪機(jī)方2=刀2一方1r發(fā)電機(jī)方2凝汽器二q=h2-hx01絕熱節(jié)流絕熱節(jié)流過(guò)程，前后力不變，但為不是處處相等工程熱力學(xué)的研究?jī)?nèi)容1、能量轉(zhuǎn)換的基本定律2、工質(zhì)的基本性質(zhì)與

14、熱力過(guò)程3、熱功轉(zhuǎn)換設(shè)備、工作原理4、化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)工程熱力學(xué)的兩大類(lèi)工質(zhì)1、理想氣體(idealgas)可用簡(jiǎn)單的式子描述如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)以空氣為主的燃?xì)?、空調(diào)中的濕空氣等2、實(shí)際氣體(realgas)不能用簡(jiǎn)單的式子描述，真實(shí)工質(zhì)火力發(fā)電的水和水蒸氣、制冷空調(diào)中制冷工質(zhì)等理想氣體狀態(tài)方程摩爾容積Molarspecificvolume(Em)nkinol:pV=nR摩爾容積5統(tǒng)一單位耳常用來(lái)表示數(shù)量/22.414%/理想氣體定義：凡遵循克拉貝龍(Clapeynm)方程的氣體四種形式的克拉貝龍方1krnol:PVm=RJ阿伏伽德羅假說(shuō)Avogadro?shypothesis:相同P和丁

15、下各理想氣體的摩爾容積爲(wèi)相同在標(biāo)準(zhǔn)狀況下(幾=1.01325x100To=273.15K)Am與/f的區(qū)別Rm通用氣體常數(shù)UniversalGasconstant=8-3143k%mol.KI與氣休種類(lèi)無(wú)關(guān)R氣休常數(shù)GasconstantkJ/kg.K與氣休種類(lèi)有關(guān)M-IVIoIarmass例如=-287%-K計(jì)算時(shí)注意事項(xiàng)1、絕對(duì)壓力溫度單位K3.統(tǒng)一單位(最好均用國(guó)際單位)理想氣體模型Modelofideal-gas哪些氣體可當(dāng)作理想氣體當(dāng)實(shí)際氣體P很小,f很大，7不太低時(shí)，即處于遠(yuǎn)離液態(tài)的稀薄狀態(tài)時(shí)，可視為理想氣體。Al實(shí)中沒(méi)有理想氣體T常溫,/?定容比熱容兔Specificheatat

16、constantvolume任意準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程“是狀態(tài)量，設(shè)6q=du+pdv=dh-vdp加嚕W+（舲定容二-()v力+卩+()T卩clov為和Up的說(shuō)明1、和Cp,過(guò)程己定,可當(dāng)作狀態(tài)量2、前面的推導(dǎo)沒(méi)有用到理想氣體性質(zhì)定壓比熱容CSpecificheatatconstantpressure任意準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程是狀態(tài)量，設(shè)8q=du+pdv=dhvdp適用于任何氣體。兔物理意義：時(shí)lkg工質(zhì)升高1K內(nèi)能的增加量Cp物理意義：時(shí)lkg工質(zhì)升高1K熔的增加量3、刃、s的計(jì)算要用和Cp。常見(jiàn)工質(zhì)的和Cp的數(shù)值0C時(shí)：爲(wèi)，就產(chǎn)0.716kJ/kgJKCp詞盲1.004kJ/kgK4,02=0.655kJ/k

17、gJKCp,o2=0.915kJ/kg*K1000QC時(shí)：為,讓=0.804kJ/kgK。戸劑=1.091kJZkgjKcvO2=0.775kJ/kgp=C(3)當(dāng)“n=kpv1=const=T=Cpvk=const=$=C當(dāng)川=xTdsTds=CpdT-vdp理想氣體)過(guò)程的/I,7k$圖上凸?下凹？T斜率ITds=c、.dT+pdv上凸？下凹？T斜率ipnv=const=v=CpVp理想氣體過(guò)程的7“圖上凸？下凹？p斜率frI-pdv+vdp=0TA心)A0A=Jq“在p,壯圖上的變化趨勢(shì)=tA/?=|cvdT和=Tv%在p,Fy圖上的變化趨勢(shì)thAA0Aw0從X)AmX)活塞式壓氣機(jī)的壓

18、縮過(guò)程分析壓氣機(jī)的作用生活中：自行車(chē)打氣。工業(yè)上：鍋爐鼓風(fēng)、出口引風(fēng)、煉鋼、燃?xì)廨啓C(jī)、制冷空調(diào)等等機(jī)機(jī)機(jī)風(fēng)風(fēng)縮通鼓壓&壓力范圍活塞式(往復(fù)式)出口當(dāng)連續(xù)流動(dòng)離心式，渦旋軸流式，螺桿連續(xù)流動(dòng)A/?O.OIMPqQ.QIMPa0.3MPanner0.3Fanressor流量小，升壓幅度可以很大。普遍使用在汽車(chē)，電冰箱，化工。離心式(Centrifugal)風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)壓幅度小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單I1渦旋式(Scroll)壓縮機(jī)*的結(jié)構(gòu)小型設(shè)備，性能可靠，不怕液擊。軸流式壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu)流量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。普遍使用在航空，輪船，化工。目的；研究耗功，越少越好MinimizingworkinputI指什么功技術(shù)功叫理論

19、壓氣功(可逆過(guò)程)VSVS可能的壓氣過(guò)程、特別快，來(lái)不及換熱。nk、特別慢，熱全散走。(T)=1、實(shí)際壓氣過(guò)程是)n100%不可能熱二律否定第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)自發(fā)過(guò)程都是具有方向性的表述之間等價(jià)不是偶然，說(shuō)明共同本質(zhì)若想逆向進(jìn)行，必付出代價(jià)rjt=100%不可能2.卡諾循環(huán)和卡諾定理熱二律奠基人1824年提出卡諾循環(huán)效率最高-法國(guó)工程師點(diǎn)諾（S.Carnot）,%7t.cW%?2卡諾循環(huán)熱機(jī)效率卡諾循環(huán)熱機(jī)效率dajciiotefficiency片0?2To彳2二（蜀）_兀-耳）爲(wèi)（吐咼）Tq-T2?熱機(jī)的熱效率最大能達(dá)到多少？又與哪些因素有關(guān)？圖pT2石4）sV2定溫吸熱過(guò)程,3絕熱膨脹過(guò)程,4定

20、溫放熱過(guò)程,4-1絕熱壓縮過(guò)程,m心、人”口ICarnotheatengine卡諾循環(huán)Hl=珀（吁旳）對(duì)外作功q2=（旳-旳）對(duì)內(nèi)作功仏c卡諾循環(huán)熱機(jī)效率的說(shuō)明TocK,T20K,01R多QicQ2R多平均溫度法0R多=妤僅叫)TR多=石Gc%)W=i與工質(zhì)無(wú)關(guān)tRltR2=加在兩個(gè)不同溫度的恒溫?zé)嵩撮g工作的一切可逆熱機(jī)，具有相同的熱效率，且與工質(zhì)的性質(zhì)無(wú)關(guān)。求證：加=加由卡諾定理PtRl半tR2tR2扌tRl只有：加=加00QiQi卡諾定理推論二在兩個(gè)不同溫度的恒溫?zé)嵩撮g工作的任何不可逆熱機(jī)，其熱效率總小于這兩個(gè)熱源間工作的可逆熱機(jī)的效率。已證：gf仏證明I,_I反證法，假定：7Qr=7令Q

21、,=Q1則W1R=WRQiQi=0.202=o工質(zhì)循環(huán)、冷熱源均恢復(fù)原狀，外界無(wú)痕跡，只有可逆才行，與原假定矛盾。tR概括%概括性卡諾熱機(jī)Ericssoncycle如果吸熱和放熱的多變指數(shù)相同這個(gè)結(jié)論提供了一個(gè)提高熱效率的途徑ab=cd=ef完全回?zé)峥ㄖZ定理小結(jié)1、在兩個(gè)不同T的恒溫?zé)嵩撮g工作的一切可逆熱機(jī)張=%2、多熱源間工作的一切可逆熱機(jī)加多同溫限間工作卡諾機(jī)%3、不可逆熱機(jī)險(xiǎn)同熱源間工作可逆熱機(jī)“垠flRla|a20T可逆時(shí)克勞修斯不等卻1、正循環(huán)（卡諾循環(huán)）（2）不可逆循環(huán)吸熱假定0=0，加血護(hù)5QiQi2=0放熱他=-|+020克勞修斯不等式的推2、反循環(huán)（卡諾循環(huán)）（1）可逆循環(huán)克

22、勞修斯不等2、反循環(huán)（卡諾循環(huán)），可逆時(shí)克勞修斯不等式推導(dǎo)總結(jié)（2）不可逆循環(huán)c正循環(huán)（可逆、不可逆）放熱0=-創(chuàng)+wI反循環(huán)（可逆、不可逆）吸熱放熱可逆=不可逆?僅卡諾循環(huán)克勞修斯不等式克勞修斯不等式例題熱源溫度熱機(jī)是否能實(shí)現(xiàn)20008001000300=-0.667kJ/K0不可能1200kJ1500kJ800kJ500kJQ爛的物理意義熱源溫度寸質(zhì)溫度克勞修斯不等式逆時(shí)爛的物理意義矯變表示可逆過(guò)程中熱交換的方向和大小dS=：可逆過(guò)程：不可逆過(guò)程AS與傳熱量的關(guān)系=可逆不可逆針對(duì)過(guò)程不可能對(duì)于循環(huán)竺*克勞修斯不等式爛流和爛產(chǎn)EntropyflowandEntropygeneration對(duì)于

23、任意微元過(guò)程有:定義爛流：除了傳熱,還有其它因素影響矯不可逆絕熱過(guò)程00矯產(chǎn)：純粹由不可逆因素引起dS=dSi+樞AS*=竺+帆不可逆因素會(huì)引起爛變化總是爛增熱二律表達(dá)式之一爛產(chǎn)是過(guò)程不可逆性大小的度量。爛流、爛產(chǎn)和爛變爛變的計(jì)算方法dS=dSf+dSgA5*=AS；+帆圧意不可逆過(guò)程A50A5f0可逆過(guò)程AS1=A5f0理想氣體任何過(guò)程%c+q空IpyJip僅可逆過(guò)程適用不可逆絕熱過(guò)程A50A5f=0A5g0可逆絕熱過(guò)程AS=0A5f=0非理想氣體：查圖表固體和液體：通常E常數(shù)c=4.1868kJ/kg.K(?2e=dU+jpdv=dU=cmdT丁幾乎不變2；02矯變的計(jì)算方法例：水爛變的計(jì)

24、算方法熱源（蓄熱器）：與外界交換熱量,假想蓄熱器熱源的爛變5.孤立系統(tǒng)熵增原理孤立系統(tǒng)r無(wú)質(zhì)量交換無(wú)熱量交換I無(wú)功量交換=:可逆過(guò)程:不可逆過(guò)程熱二律表達(dá)式之一結(jié)論：孤立系統(tǒng)的嫡只能增大，或者不變，絕不能減小，這一規(guī)律稱(chēng)為孤立系統(tǒng)爛增原理。Increaseofentropyprinciple孤立系統(tǒng)爛增原理：孤立系統(tǒng)的爛只能增大，或者不變，絕不能減小。Theentropyofanisolatedsystemduringaprocessalwaysincreaseor,inthelimitingcaseofareversibleprocess,remainsconstant.為什么用孤立系統(tǒng)?可

25、逆過(guò)程reversible：不可逆過(guò)程irreversibleI：不可能過(guò)程impossible最常用的熱二律表達(dá)式0用Q用用s沒(méi)有循環(huán)不好用-不知道孤立系爛增原理舉例(1)傳熱方向(每婦)用克勞修斯不等式A5=Af+A5al孤立系爛增原理舉例(4)取熱源7；和爲(wèi)為孤立系A(chǔ)5iso=A5t+A5t=也+回=ISO丄丄2丁氓專(zhuān)丿當(dāng)rtr2不能傳熱；當(dāng)tt2t2y6.熵方程閉口系開(kāi)口系札-dSf+dSs+亍舸朋血-丈5%ut%uti=l/=1爛的性質(zhì)和計(jì)算:W是狀態(tài)參數(shù)，狀態(tài)一定，矯有確定的值;爛的變化只與初、終態(tài)有關(guān)，與過(guò)程的路徑無(wú)關(guān)不可逆過(guò)程的爛變可以在給定的初、終態(tài)之間任選一可逆過(guò)程進(jìn)行計(jì)算

26、。爛是廣延量7.Ex及其計(jì)算4-7Er及其計(jì)算如何評(píng)價(jià)能量?jī)r(jià)值?？1956,I.RantI.郎特EnergyExex邸東南大學(xué)夏彥儒教授火用AvailableEnergy可用能Availability可用度Aiwrgy火無(wú)Unavailableenergy哪個(gè)參數(shù)才能正確評(píng)價(jià)能熱量I1000K|500的價(jià)值100k.T,100lk.TCfl-AnQ=Q-ExQ=T0|g=xe+L10011000）=70.7財(cái)Aw=fl293lx100I500j=41.4V2沙3K293K三種不同品質(zhì)的能量1、可無(wú)限轉(zhuǎn)換的能量（血）理論上可以完全轉(zhuǎn)換為功的能量高級(jí)能量如：機(jī)械能、電能、水能、風(fēng)能2、不能轉(zhuǎn)換的能

27、量（昇“）理論上不能轉(zhuǎn)換為功的能量如：環(huán)境（大氣、海洋）3、可有限轉(zhuǎn)換的能量（&+加）理論上不能完全轉(zhuǎn)換為功的能量T氐級(jí)能量如：熱能、焰、內(nèi)能ExAn&的定義血作功能力當(dāng)系統(tǒng)由一任意狀態(tài)可逆地變化到與給定哲境相平衡的狀彎,理論上阿無(wú)限轉(zhuǎn)換為任何其它能量形式的那部分能量，稱(chēng)為k區(qū)|100%相互轉(zhuǎn)換能量中除了雖的部分，就是如/執(zhí)一律.、IIEx作功能力環(huán)境一定，能量中最大可能轉(zhuǎn)換為功的部分熱一律和熱二律的心含義一切過(guò)程，血+昇總量恒定1000K100kJ12931000=70.7VI7；=293KIxlOO500K100kJ3293K由程轉(zhuǎn)換為&不可能在可逆過(guò)程中，&保持不變?cè)诓豢赡孢^(guò)程中，囲分尿

28、轉(zhuǎn)換好尿損失、作功能力涙臺(tái)貶值Degradationofenergy任何一孤立系，血只能不變或減少,不能增加孤立系&減原理ExqxQ=熱量的Er與力旳1、恒溫?zé)嵩碩下的Q%：Q中最大可能轉(zhuǎn)換為功的部分卡諾循環(huán)的功txTA5=（T-T0）-S=Q-T0S熱量的ExAn2、變溫?zé)嵩聪碌腝微元卡諾循環(huán)的功肩%訂（1一）遜=sq-t0_=q-tqs0=/:.一訂熱量的Ex與An的說(shuō)明1、Q中最大可能轉(zhuǎn)換為功的部分，就是2、Exe=Q-T0AS=f（Q,T,T0）Q,F（）定，T|F定，Q|jExq|3、單熱源熱機(jī)不能作功T=To,Exq=O4、Q定，不同F(xiàn)傳熱，血損失，作功能力損失冷量的ExAn的說(shuō)明

29、如Q2=丁0矗冷量血可理解為：TT定是對(duì)其作功才形成的，而這個(gè)功（就是就儲(chǔ)存在冷量里了。實(shí)際上，只要系統(tǒng)狀態(tài)與環(huán)境的狀態(tài)有差別,就有可能對(duì)外作功，就有&WW11閉口系統(tǒng)內(nèi)能的ExAn設(shè)一閉口系統(tǒng)（lkg）,狀態(tài)為“1，%珀,必，卩1竽某可逆號(hào)程，與環(huán)境達(dá)到、平衡，狀態(tài)為“0,$0，片,衛(wèi)0,%過(guò)程中放熱J5q對(duì)外祚功為假定J勿通過(guò)可逆熱機(jī)作功加閉口系統(tǒng)內(nèi)能的ExAn熱一律:閉口系統(tǒng)內(nèi)能的Er與加的說(shuō)明%=(w1-M0)-2；(51-1s0)+p0(v1-v0)1）閉口系的內(nèi)能“1-叫，只有一部分是忿u內(nèi)能叫=恥1-%）護(hù)0（乃-%）2）當(dāng)環(huán)境珂,九一定，嘔是狀態(tài)參數(shù)3）環(huán)境的內(nèi)能很大，但內(nèi)能e

30、x=04）閉口系由1一2的可逆過(guò)程，工質(zhì)作的最大功Wmax=ul-eXu2=（一”2）-7；（$1-$2）+卩。（片一叫）第五章：氣體動(dòng)力循環(huán)動(dòng)力循環(huán)研究目的和分類(lèi)動(dòng)力循環(huán)：工質(zhì)連續(xù)不斷地將從高溫?zé)嵩慈〉玫臒崃康囊徊糠洲D(zhuǎn)換成對(duì)外的凈功，研究目的：氣體動(dòng)力循環(huán)分類(lèi)IviviolporYlhllpn-.一符龜-、四沖程高速柴油機(jī)(混合加熱循環(huán))high-speeddieselengin四沖程柴油機(jī)工作原理四沖程高速柴油機(jī)工作過(guò)程f3“01吸空氣”12,多變壓縮一般k=1.34-1.37刃=35MPa堺=60080（TC柴油自燃=335C2噴柴油Anh麗1伽2開(kāi)始燃燒2一3迅速燃燒，近似0）pt59

31、MPaT四沖程高速柴油機(jī)工作過(guò)程3一邊噴油，邊膨脹p近似）膨脹切可達(dá)1700180（TCL4停止噴柴油、54-5多變膨脹A矢=030.5MP説工Uh1#5500C_.-ML*HfT/Jt*Ik*V5一:r開(kāi)閥排氣，降壓r-o活塞推排氣，完成循環(huán)1卜四沖程高速柴油機(jī)的理想化工質(zhì)定比熱理想氣體工質(zhì)數(shù)量不變P-Vp-v圖0-1和F-0抵消開(kāi)口閉口循環(huán)燃燒T外界加熱排氣T向外界放熱多變T絕熱不可逆T可逆5,1理想混合加熱循環(huán)的計(jì)算吸熱量%=5（筠-）+Cp（7；-3）放熱量（取絕對(duì)值）%二q（7；-婦）熱效率二w二弘弘二1弘二1弘弘弘婦一石+（厶一厶）定義幾個(gè)指標(biāo)性參數(shù)5定容增壓比一預(yù)脹比vQilof

32、fratioCompressionratio壓縮比4V2P=V3映缸積反氣容P2hv1J-于二映油律反供規(guī) /844.柏雷登循環(huán) /84Pl7t=WZ）2理想混合加熱循環(huán)的計(jì)算熱效率/y-1t5=冬H丿“=1少_1z-l+u（p-l）t01.21.41.3當(dāng)入、P不變3-1各因素對(duì)混合加熱循環(huán)的影響受氣缸材料限制一般柴油機(jī)=14t21潛艇用氨氣，k=1.66Apk%=322v2、當(dāng)不變各因素對(duì)混合加熱循環(huán)的影響A汪意:：!爲(wèi)研究方法律不必記憶z的復(fù)雜式不變當(dāng)2sMa1.523P對(duì)混合加熱循環(huán)的影響少_2-l+Ar2（p-l）P3柴油機(jī)與汽油機(jī)動(dòng)力循環(huán)圖示V汽油機(jī)，點(diǎn)燃式V柴油機(jī)，壓燃式定容加熱

33、循環(huán)的計(jì)算吸熱量%=4（7；-篤）放熱量（取絕對(duì)值）%=q（7；-7；）熱效率w二弘_纟2二%=T-T弘弘弘T3T2定容加熱循環(huán)的計(jì)算柴油機(jī)與低速柴油機(jī)循環(huán)圖示汽油易爆燃一般汽油機(jī)一般柴油機(jī)效率高于汽油機(jī)的效率但汽油機(jī)小巧*5t10柴油機(jī)=14-21柴油機(jī)，壓燃式低速柴油機(jī)，壓燃式%tp%二%v2p4相同2平均溫度法和2.活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)比較比較的條件壓縮比反映氣缸結(jié)構(gòu)尺寸、工藝材料吸熱量反映作功量（馬力）最高壓力Pmax反映材料耐壓、壁厚、成本最高壓力Tmxi反映材料耐溫比較的對(duì)象:混合加熱，定容加熱，定壓加熱卩嚨和相同t%相等32vy/1.sPmax和q、相冋?瞪取和91相同，圖示僱仏次小

34、3.斯特林循環(huán)1816年提出，近幾十年才實(shí)施加熱器回?zé)崞骼鋮s器熱氣室冷氣室宿熱抿熱Jd/壓吸膨放-2-3-4-11234用途：航空發(fā)動(dòng)機(jī)尖峰電站移動(dòng)電站大型輪船I聯(lián)合循環(huán)的頂循環(huán)尖峰電站或移動(dòng)電站I一M氣絵仇，2位式壓化機(jī)A發(fā)電機(jī),-!電動(dòng)機(jī),的電491.8-WMV勃雷登循環(huán)示意圖和理想化3bustionchaihJ2I壓氣機(jī)Compresso燃燒室工質(zhì)：數(shù)量不變，定比熱理想氣體閉口=循環(huán)3）可逆過(guò)程_燃?xì)廨啓C(jī)Turbine勃雷登循環(huán)的計(jì)算勃雷登循環(huán)熱效率的計(jì)算熱效率：P1P1定義：壓比Pressureratio|7t|5.提高勃雷登循環(huán)熱效率的其他措施 /845.提高勃雷登循環(huán)熱效率的其他措

35、施 /843324k-171k丁對(duì)凈功的影響但篤受材料耐熱限制不變(-kk-、陥二CT-T71k一兀k+1k丿當(dāng)兀不變最佳增壓比監(jiān)ptS凈）的求解optg；=盡_幾=心_用_-方3-(方2-人)燃?xì)廨啓C(jī)的實(shí)際循環(huán)的凈功凈功吸熱量T不變療對(duì)凈功的影響71太小tI凈！兀太大w凈！(-kk-1、陥二cT-T71k-Jik+1丿當(dāng)1a-1nkT二亠tA存在最佳兀,使w凈最大燃?xì)廨啓C(jī)的實(shí)際循環(huán)壓氣機(jī)：不可逆絕熱壓縮T43燃?xì)廨啓C(jī)：不可逆絕熱膨脹/4,定義：2壓氣機(jī)絕熱效率1-hS燃?xì)廨啓C(jī)相對(duì)內(nèi)效率4-您1燃?xì)廨啓C(jī)的實(shí)際循環(huán)的熱效率1熱效率r|才%1T-111-1優(yōu)SHeq】k-l71knk7t=影響燃?xì)?/p>

36、機(jī)實(shí)際循環(huán)熱效率的因素7.0.30：0.250.200.150.100.05ciOii可t龍一定，丁1一J一定，有最佳（；）丁兀。ptg）右移7171提咼a兀opt71opt地面上，尺寸次要，省燃料，取取最佳有無(wú)其它途徑空中，尺寸重要，取凈）r受材料耐熱限制叫4；）和凈）的關(guān)系 /84 /845-5提高勃雷登循環(huán)熱效率的其他途徑勃雷登循環(huán)回?zé)崾疽鈭D一、回?zé)?；在500C以上若使T4p4)不可能如果7；卩2預(yù)熱空氣，回?zé)酭egeneration回?zé)崞鲏簹鈾C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)回?zé)嵩谪D上的表示壓(4機(jī)間冷的圖Zjl理想回?zé)幔?r4r實(shí)際回?zé)幔?aT定義：回?zé)岫菶ffectivenessIntercooler

37、2間冷器_h2A-h,h2Rh2一般取0.60.9令器5_LLpl13krt2,燃燒室丄FH丄rr*上二41燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)壓氣機(jī)間冷熱效率的推導(dǎo)壓氣機(jī)間冷在圖上的表示12341和62,256聯(lián)合工作%A+91B間冷+回?zé)崾疽鈭DIntercooler回?zé)崞鱎egenerator於r牝機(jī)“_，爭(zhēng)B_7tAlA*7tBlBt間_:_:91A+91B91A+01Bqqj戕算01A燃燒室1燃燒室2再熱+間冷+回?zé)嵩趷u圖上的表示再熱+間冷+回?zé)崾疽鈭D間冷器回?zé)崞魅紵?燃燒室2t再+間+回7再+回7回t簡(jiǎn)t再+間+回=t再+回W再-間+回W再-回=簡(jiǎn)32r/3E括性卡諾循環(huán)ricssoncycle無(wú)窮多級(jí)

38、的極限情況級(jí)數(shù)越多，越復(fù)雜，造價(jià)越高，一般23級(jí)兩個(gè)等溫過(guò)程兩個(gè)等壓過(guò)程+第六章水和水蒸氣的性質(zhì)Thepropertyofwaterandvapor廠第六章水和水蒸氣的性質(zhì)水和水蒸氣是實(shí)際氣體的代表水莖氣r在空氣中含量極小，當(dāng)作理想氣體水烝壯1一般情況下，為實(shí)際氣體，使用圖表18世紀(jì)，蒸氣機(jī)的發(fā)明，是唯一工質(zhì)直到內(nèi)燃機(jī)發(fā)明，才有燃?xì)夤べ|(zhì)目前仍是火力發(fā)電、核電、供暖、化工的工質(zhì)優(yōu)點(diǎn):便宜，易得，無(wú)毒，膨脹性能好，傳熱性能好是其它實(shí)際氣體的代表本章主要內(nèi)容1實(shí)際工質(zhì)的物性水蒸氣的產(chǎn)生過(guò)程水蒸氣圖表的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用水蒸氣熱力過(guò)程蒸汽水蒸氣蒸氣SteamWaterVaporVapor1.純物質(zhì)的熱力學(xué)面及

39、相圖6-1純物質(zhì)的熱力學(xué)面及相圖PuresubstanceSolidLiquidGas物質(zhì)三種聚集狀態(tài)：固態(tài)、液志、氣態(tài)水的三態(tài)：冰、水、蒸汽IceWaterSteam熱力學(xué)面：以表示的物質(zhì)各種狀態(tài)的曲面Satura駕碼盥、亍楫緝和臨界點(diǎn)1npleline臨界點(diǎn)Criticalpoint臨界點(diǎn)飽和氣線三相線=611.2Pa,坊=273.16K四個(gè)線：三個(gè)飽和線、一個(gè)三相線一個(gè)點(diǎn)：臨界點(diǎn)汽相和液相過(guò)熱器鍋爐因固相不流動(dòng)，更關(guān)心汽液兩相冰蓄冷2.汽化與飽和6-2汽化與飽和汽化：由液態(tài)變成氣態(tài)的物理過(guò)程（不涉及化學(xué)變化）Vaporization-蒸發(fā)：汽液表面上的汽化沸騰：表面和液體內(nèi)部同時(shí)發(fā)生的汽

40、化Boil（氣體和液體均處在飽和狀態(tài)下）臨界點(diǎn)飽和液線與飽和氣線的交點(diǎn)氣液兩相共存的等溫線是鞍點(diǎn)=22.129MPa二647.30K(374.15C)=0.00326飽和狀態(tài)Saturation飽和狀態(tài)：汽化與凝結(jié)的動(dòng)態(tài)平衡Saturationtemperature飽和溫度7；_飽和壓力幾JSaturationpressure放掉一些水，7；不變，對(duì)應(yīng)j2s=1.01325bar青藏仇=06bar3.水蒸氣的定壓發(fā)生過(guò)程6-3水蒸氣的定壓發(fā)生過(guò)程過(guò)熱汽化ztf未飽和水飽和水飽和濕蒸汽飽和干蒸汽過(guò)熱蒸汽vvfv=v,VfVv,fhh”sss=ssyssI水預(yù)熱(1)(4)(2)水蒸氣定壓發(fā)只有勵(lì)

41、嗣*Q=AU+W=AU+jpdK=AU+pJV=Atz+A(/?r)=AHA5=A5f+A5g0h=f(T)理想氣體實(shí)際氣體汽化時(shí)，卩=兔不變，但力增加汽化潛熱未飽和水過(guò)冷度h-h=/過(guò)熱蒸汽過(guò)熱度過(guò)冷水StateofLiquidandvaporf未飽和液，過(guò)冷液Submoledliquid-壓縮液Compressedliquid飽和液Saturatedliquid飽和濕蒸氣Saturatedliquid-vapm:mixture飽和蒸氣Saturatedyapor過(guò)熱蒸氣Superheatedyapor汽化潛熱LatentheatofVaporization等壓線上飽和態(tài)參數(shù)P&g，s(ba

42、r)(C)(m3/kg)kJ/(kg.K)0.0061120.010.00100022206.1750.09.15621.099.630.00104341.69461.30277.36085.0151.850.00109280.374811.86046.821550.0263.920.00128580.039412.92095.9712221.29374.150.003260.003264.4294.429Hl1bdbdAt過(guò)冷二A，過(guò)熱=pABAPPcPc*p-v圖，T-s圖上的水蒸氣定壓加熱過(guò)程一點(diǎn)，二線，三區(qū)，五態(tài)當(dāng)忽略液體Cp變化,U=f(T,v)對(duì)每個(gè)不變的廠6q=du+pdv-0A

43、.=J=Cln|=04.水和水蒸氣狀態(tài)參數(shù)及其圖表定壓加熱線與飽和液線相近的說(shuō)明不同的P，液體近似不可壓，V不變Incompressiblesubstance6-4水和水蒸氣狀態(tài)參數(shù)及其圖表1875年，吉布斯提出了吉布斯相律狀態(tài)公理；簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng)，兩個(gè)獨(dú)立變量未飽和水及過(guò)熱蒸汽，一般已知小用卩可飽和水和干飽和蒸汽，只需確定卩或T濕飽和蒸汽，卩和環(huán)獨(dú)立，汽液兩相2八4X0X=0f=32個(gè)（p和T）1個(gè)（或T）0個(gè)（卩和蛋值）不可能獨(dú)立強(qiáng)度纟亟霰y相數(shù)對(duì)于水t3Bi單元系單相兩相三相四相吉布斯相律Gibbsphaserule無(wú)化學(xué)反應(yīng)時(shí)，熱力系獨(dú)立參數(shù)數(shù)目為水和水蒸氣狀態(tài)參數(shù)確定的原則1、未飽和

44、水及過(guò)熱蒸汽確定任意兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)，如：p、T2、飽和水和干飽和蒸汽確定或卩3、濕飽和蒸汽除卩或卩外，其它參數(shù)與兩相比例有關(guān)飽和水0WxW干飽利蒸汽質(zhì)量濕飽和蒸汽質(zhì)量叮廿曬兩相比例由干度兀確定定義e在過(guò)冷水和過(guò)熱蒸汽區(qū)域，無(wú)意義Quality對(duì)T度工時(shí)說(shuō)明干飽和蒸汽.V=0飽和水-V=1干飽和蒸汽y=xy+(l-x)y已知p或八心，,腫川聲”）+r-fe濕飽和蒸汽區(qū)狀態(tài)參數(shù)的確定如果有1kg濕蒸氣，干度為x,即W-vkg飽和蒸汽，和水。h=xh+(l-x)ftV=XV+(1x)vs=xs+(1-x)sy-yu:y-y水和水蒸氣表兩類(lèi)1、飽和水和干飽和蒸汽表2、未飽和水和過(guò)熱蒸汽表飽和水和飽和水蒸

45、氣表（按溫度排列）traT/Kp!MPav/m3/kgvy/m/kgli/kJ/kg7T1/kJ/kgslkJI(炬K)sMJkJI他20.011273.16100!37315200473.15300573.150.0006110.10132!1.55518.59170001000220001043*000115610.001404：206.17!U673850.127b0.0216：30.000614419.061825.4345.42501.02676.3279142748.40.0000130692.33073.25599.15627.35646.428957038飽和水和飽和水蒸氣表（

46、按壓力排列）1p/MPar/kJIknr/Cv/m3/kgv7/m/kgfl/kJ!kghu/kJ/kgs*fkJI(K)/(館Q0.0010.11.0102484.52258.2201441315.86.98299.63179.88310.960.00100010001043,0.00112740.001452(129.20811.69460.1943C5O.O18OC29.33417.517626140&62513.82675.72777.02724.40.10601.30272.13823.3616897567.36086.584756143i未飽和水和過(guò)熱蒸汽表（節(jié)錄）飽和參數(shù)3”方二

47、6?51Z096927.一一-=9-V/60.=72401461O5.8020=一-VAyVSVAs040608012000472oo3.2J0101568X豹0001921010101105000000&9.0表的出處和零點(diǎn)的規(guī)定表依據(jù)1963年第六屆國(guó)際水和水蒸氣會(huì)議發(fā)表的國(guó)際骨架表編制，盡管IFC（國(guó)際公式化委員會(huì)）1967和1997年先后發(fā)表了分段擬合的水和水蒸氣熱力性質(zhì)公式，但工程上還主要依靠圖表。焰、內(nèi)能、爛零點(diǎn)的規(guī)定：原則上可任取零點(diǎn)，國(guó)際上統(tǒng)一規(guī)定。水的三相點(diǎn)r=273.16u=0s=0但h=u+pv原則上不為0,對(duì)水：p=611.2Fav=0.00100022mgh=u+pv

48、=0.6JL=0.0006砂艇0查表舉例（1）查表時(shí)先要確定在五態(tài)中的哪一態(tài)。例.1已知：p=lMPa,試確定/=1（M）C,200C各處丁哪個(gè)狀態(tài)，各自是多少？/s（p）=179.88C/=100oCQ過(guò)熱蒸汽/i=2827.5kJ/kg查表舉例（2）查表舉例（2）已知/=25（rc,5kg蒸汽占有02nP容積,試問(wèn)蒸汽所處狀態(tài)？/=?z=250C.v=0.001253v=0.05002已知M250C,5kg蒸氣占有0.2m3容積,試問(wèn)蒸氣所處狀態(tài)？肛？濕蒸汽狀態(tài)EBiUsd*=0.795=0.04/=250C,川=1085.8卅=2799.5vv.O15MPa,試確定狀態(tài)？=?p=0.()

49、15MP；izs=54.0C.過(guò)熱狀態(tài)內(nèi)插法./7=0.01MPar=85C國(guó)區(qū)II/t=0.02MP.oi0.015-0.01尬2-也0.02-0.01如何在圖上表示功和熱卩圖（示功圖）：面積代表功卩$圖（示熱圖）：面積代表熱能否用線段表示熱和功蒸汽動(dòng)力循環(huán)定壓過(guò)程鍋爐ds焙炳圖的畫(huà)法(1)3、1、2、零點(diǎn)：辦=0a=0；飽和汽線(上界線)、飽和液線(下界線C點(diǎn)為分界點(diǎn)，不在極值點(diǎn)上等壓線群；兩相區(qū)T=Const斜直線單相區(qū)昇t向上翹的發(fā)散的形線_Sq=Tds=dh-v(p恰燔圖Enthalpy-entropydiagramMollicrdiagramM,】的畫(huà)法(2)、定溫線兩相區(qū)：丁、廠

50、一對(duì)應(yīng)，線即線氣相區(qū)：離飽和態(tài)越遠(yuǎn)越接近于理想氣體5、等容線0同理想氣體-樣，線出線陡6、等干度線在FEZ間，從C點(diǎn)出發(fā)的等分線(烝氣的熱力過(guò)程.|rrj6-5水蒸氣的熱力過(guò)程ThermalProcessofSteam熱力過(guò)程：任務(wù)：確定初終態(tài)參數(shù)，計(jì)算過(guò)程中的功和熱在p-y、Ts、圖上表示c3wR1RR1RPiSq=du+5w3q=dh+3dSg0=-vdp&q=Tds“=/(門(mén)A=/(T)JEnthalpy-entropydiagram注意理想氣體過(guò)程的區(qū)別第一定律與第二定律表達(dá)式均成立準(zhǔn)靜態(tài)可逆理想氣體特有的性質(zhì)和表達(dá)式不能用230q=A/z水蒸氣的定壓(Isobaric)過(guò)程鍋爐、換熱

51、器例：鍋爐中，水從3ITC,4MPa,定壓加熱到舶0CZs(4MPa)=250.33C例Th2233,方1=129.3k.J/kgshz=3330.7kJ/kgs水蒸氣的定壓過(guò)程:水從30C,4MPa,定壓加熱到450Cq=h2-hxPl2可逆過(guò)程：水蒸氣的絕熱(Isentropic)過(guò)程汽輪機(jī)、水泵q=0術(shù)可逆過(guò)程:wt=-Ah=久一碼可逆過(guò)程：水蒸氣的絕熱過(guò)程不可逆過(guò)程:汽輪機(jī)、水泵14；=/?,-hit;=h.-爪水蒸氣的絕熱過(guò)程汽輪機(jī)、水泵q=Q可逆過(guò)程：不可逆過(guò)程透平內(nèi)效率x2,解：由GP1查表%=3330.7kJ/kg|=6.9379kJ/kg.K例：汽輪機(jī)P】=4MPa=450C

52、p2=0.005MPahI求：h2.水蒸氣的絕熱過(guò)程舉例h】4MPa450C水蒸氣的絕熱過(guò)程舉例求：叫hrx2,由卩2查表x2=s=0.81606一$2爲(wèi)=137.77打壓A/=2561.2kJ/kg0.005MPa$s2=s,=6.9379kJkg.K$2=0.4762kJ/kg.Kh=&3952kJ/kg.K第七章蒸汽動(dòng)力循環(huán)第七章蒸汽動(dòng)力循環(huán)水蒸氣：火力發(fā)電、核電低沸點(diǎn)工質(zhì)：氨、氟里昂太陽(yáng)能、余熱、地?zé)岚l(fā)電動(dòng)力循環(huán)：以獲得功為目的1.郎肯循環(huán)7-1郎肯循環(huán)RankiiueCycle汽輪機(jī)給水泵四個(gè)主要裝置:鍋爐汽輪機(jī)凝汽器給水泵鍋爐水蒸氣動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化簡(jiǎn)化（理想化）：汽輪機(jī)1T2汽輪

53、機(jī)膨脹23凝汽器放熱耳發(fā)電機(jī)34給水泵壓縮41鍋爐吸熱凝汽器郎肯循環(huán)水蒸氣動(dòng)力循壞系統(tǒng)2汽輪機(jī)膨脹3凝汽器放熱4給水泵壓縮4t1鍋爐吸熱郎肯循環(huán)Ts和hs圖2汽輪機(jī)膨脹3亠給水泵壓縮2t3凝汽器放熱41鍋爐吸熱13.5MPa,次再熱超臨界機(jī)組，600C,pt25MPa,二次再熱普幣冷凝水47-4蒸汽回?zé)嵫h(huán)(regenerative)去凝汽器抽汽式回?zé)酕eedwaterheater表面式回?zé)崞鞒槠o那！*冷凝水混合式回?zé)崞鱝1kg,_65蒸汽抽汽回?zé)嵫h(huán)由于F-S圖上各點(diǎn)質(zhì)S量不同，面積不再直接代表熱和功ha-h265忽略泵功抽汽回?zé)嵫h(huán)的抽汽量計(jì)算以混合式回?zé)崞鳛槔裏嵋宦蒩ha+(1-Q)力

54、4=lx力5久-乳I抽汽回?zé)嵫h(huán)熱效率的計(jì)算熱效率:吸熱量:+(1a)(方a爲(wèi))=(險(xiǎn)-甩)+(1-0仇-爲(wèi))仏RG為什么抽汽回?zé)釤嵝侍岣?蒸汽抽汽回?zé)嵫h(huán)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)提高熱效率減小汽輪機(jī)低壓缸尺寸，末級(jí)葉片變短減小凝汽器尺寸，減小鍋爐受熱面可兼作除氧器缺點(diǎn)循環(huán)比功減小，汽耗率增加增加設(shè)備復(fù)雜性回?zé)崞魍顿Y小型火力發(fā)電廠回?zé)峒?jí)數(shù)一般為13級(jí)中大型火力發(fā)電廠一般為48級(jí)。5.熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)汽輪機(jī)，過(guò)熱器鍋爐-24給水泵熱用戶(hù)用發(fā)電廠作了功的蒸汽的余熱來(lái)滿(mǎn)足熱用戶(hù)的需要，這種作法稱(chēng)為熱電聯(lián)（產(chǎn)）供。7-5熱電聯(lián)產(chǎn)（供）循環(huán)Cogeneration背壓式機(jī)組（背壓XklMPQ熱用戶(hù)為什么要用換熱器而

55、不直接用熱力循環(huán)的水？，過(guò)熱器4給水泵辛熱用戶(hù)背壓式熱電聯(lián)產(chǎn)（供）循環(huán)清華北門(mén)外2臺(tái)背壓式，5000kW電負(fù)荷背壓式缺點(diǎn)：熱電互相影響供熱參數(shù)單一鍋爐汽輪機(jī)冷凝器抽汽調(diào)節(jié)式熱電聯(lián)產(chǎn)（供）循環(huán)抽汽式熱電聯(lián)供循環(huán)，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)熱、電供應(yīng)比例，以滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需要。過(guò)熱器冷卻水水泵2加熱器水泵1發(fā)電機(jī)鍋爐調(diào)節(jié)閥汽輪機(jī)K=熱電聯(lián)產(chǎn)（供）循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)W.只采用熱效率m=顯然不夠全面%能量利用系數(shù)，但未考慮熱和電的品位不同Utilizationfactor己被利用的能量_g供熱+%工質(zhì)從熱源得到的能量二_q._圧經(jīng)濟(jì)學(xué)評(píng)價(jià)熱電聯(lián)產(chǎn)、集中供熱是發(fā)展方向，經(jīng)濟(jì)環(huán)保第七章小結(jié)SummaryK熟悉郎肯循環(huán)圖示

56、與計(jì)算2、郎肯循環(huán)與卡諾循環(huán)3、蒸汽參數(shù)對(duì)朗肯循環(huán)熱效率的影響4、再熱、回?zé)嵩砑坝?jì)算第八章：制冷（致冷）循環(huán)制冷k致冷）循環(huán)RefrigerationCycles0込c=_TTwq、一q?TT?%COP二魚(yú)w制冷循環(huán)和制冷系數(shù)CoefficientofPerformance幾不變，爲(wèi)IF卩2不變，兒tT卡諾逆循環(huán)Reversedtiarimtcycle動(dòng)力循環(huán)與制冷（熱泵）循環(huán)動(dòng)力Power環(huán)一正循環(huán)輸入熱，通過(guò)循環(huán)輸出功制Refrigeration循一逆循環(huán)輸入功量（或其他代價(jià)）,從低溫?zé)嵩慈釤岜肏eatPump循環(huán)一逆循環(huán)輸入功量（或其他代價(jià)），向高溫?zé)嵊脩?hù)供熱熱泵循環(huán)和供熱系數(shù)卡諾逆

57、循環(huán)k=W弘一71_707；不變,T01cl7；不變,T、iclS制冷能力和冷噸CoolingCapacityandTonofRefrigeration生產(chǎn)中常用制冷能力來(lái)衡量設(shè)備產(chǎn)冷量大小制冷能力：制冷設(shè)備單位時(shí)間內(nèi)從冷庫(kù)取走的熱量（kJ/s）。1冷噸：1噸0C飽和水在24小時(shí)內(nèi)被冷凍到0C的冰所需冷量。水的凝結(jié)（熔化）熱r=334kJ/kg巾冷噸=3.86kJ/s4美國(guó)冷噸=3.517kJ/s制冷循環(huán)種類(lèi)RefrigerationCycle空氣壓縮制冷V（壓縮制冷Gascompression蒸氣壓縮制冷VYapor-compression吸收式制冷AbsorptionJ制冷循環(huán)吸附式制冷A

58、dsorption蒸汽噴射制冷半導(dǎo)體制冷i熱聲制冷,磁制冷1i.空氣壓縮制冷循環(huán)81空氣壓縮制冷循環(huán)膨脹機(jī)冷卻器冷藏室壓縮機(jī)理想化處理：理氣；定比熱；可逆;3一4絕熱壓縮等壓冷卻絕熱膨脹等壓吸熱空氣壓縮制冷循環(huán)過(guò)程四個(gè)主要部件；工質(zhì)：空氣1一22一3pfTt向環(huán)境放熱，TJTTy（冷庫(kù)）rt一耳Reversed逆勃雷登循環(huán)S4絕熱膨脹一4等壓吸熱Q（卩2klP】丿1耳丿V一2絕熱壓縮一3等壓冷卻空氣回?zé)嶂评渑c非回?zé)岬谋容^吸熱量（收益）:q2=cP（ri-）放熱量：q盧Cp（D5）非回?zé)?Cp（2R5）*回?zé)?為電回?zé)嵘皥D和心圖相同不變回?zé)徇m用于小壓比大流量的葉輪式壓氣機(jī)空氣制冷系統(tǒng)空氣壓縮制冷

59、的根本缺陷無(wú)法實(shí)現(xiàn)，低，經(jīng)濟(jì)性差292之7?7；）小，制冷能力q2很小。蒸氣在兩相區(qū)易實(shí)現(xiàn)汽化潛熱大，制冷能力可能大2.蒸汽壓縮制冷循環(huán)8-2蒸氣壓縮制冷循環(huán)Vapor-compressionrefrigerationcycle水能用否？0C以下凝固不能流動(dòng)。一般用低沸點(diǎn)工質(zhì)，如氟利昂、氨沸點(diǎn)：Ts(p=atm)100c-40.8C-26.1C-30.18C空氣壓縮制冷循環(huán)裝置I1冷卻水3R77A冷卻器水R22R134aTHR01膨脹機(jī)冷藏室IE,壓縮機(jī)蒸氣壓縮制冷空調(diào)裝置2：絕熱壓縮過(guò)程4：定壓放熱過(guò)程5：絕熱節(jié)流過(guò)程1：定壓吸熱過(guò)程節(jié)流閥代替膨脹機(jī)分析缺點(diǎn)：損失功量|84越陡越妬少?gòu)睦鋷?kù)取

60、走熱量方5方6=h4h6面積8468a84ba面積a86ba匕仁省掉膨脹機(jī)，設(shè)備簡(jiǎn)化；2.膨脹閥開(kāi)度，易調(diào)節(jié)蒸發(fā)溫度;利弊25Idq力圖及計(jì)算Ft2_爲(wèi)W方2_毎oCLsd2蒸氣壓縮制冷循環(huán)比較逆卡諾循環(huán)3467逆卡諾73濕蒸氣壓縮“液擊”現(xiàn)象實(shí)際12既安全，又增加了單位質(zhì)量工質(zhì)的制冷量71節(jié)流閥代替了膨脹機(jī)蒸氣壓縮制冷循環(huán)的計(jì)算蒸發(fā)器中吸熱量q2=h1-h5=h1-h4冷凝器中放熱量制冷系數(shù)-hAi:_i一-qxq2（方2方4）一（M人）方2方1w兩個(gè)等壓，熱與功均與皓有關(guān)10比力圖壓焙圖diagramQ.1過(guò)冷措施蒸氣壓縮式熱泵裝置房間冷灤器Trf蒸發(fā)器丄IlwvwUT.、2壓縮機(jī)供暖化工