工程熱力學(xué)大總結(jié)大全

PAGEPAGE3第一章基本概念基本概念熱力系統(tǒng)：用界面將所要研究的對象與周圍環(huán)境分隔開來，這種人為分隔的研究對象統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)。邊界：分隔系統(tǒng)與外界的分界面，稱為邊界。外界：邊界以外與系統(tǒng)相互作用的物體，稱為外界或環(huán)境。閉口系統(tǒng)：沒有物質(zhì)穿過邊界的系統(tǒng)稱為閉口系統(tǒng)，也稱控制質(zhì)量。開口系統(tǒng)：有物質(zhì)流穿過邊界的系統(tǒng)稱為開口系統(tǒng)，又稱控制體積，簡稱控制體，其界面稱為控制界面。絕熱系統(tǒng)：系統(tǒng)與外界之間沒有熱量傳遞，稱為絕熱系統(tǒng)。孤立系統(tǒng)：系統(tǒng)與外界之間不發(fā)生任何能量傳遞和物質(zhì)交換，稱為孤立系統(tǒng)。單相系：系統(tǒng)中工質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)都均勻一致的系統(tǒng)稱為單相系。復(fù)相系：由兩個(gè)相以上組成的系統(tǒng)稱為復(fù)相系，如固、液、氣組成的三相系統(tǒng)。單元系：由一種化學(xué)成分組成的系統(tǒng)稱為單元系。多元系：由兩種以上不同化學(xué)成分組成的系統(tǒng)稱為多元系。均勻系：成分和相在整個(gè)系統(tǒng)空間呈均勻分布的為均勻系。非均勻系：成分和相在整個(gè)系統(tǒng)空間呈非均勻分布，稱非均勻系。熱力狀態(tài)：系統(tǒng)中某瞬間表現(xiàn)的工質(zhì)熱力性質(zhì)的總狀況，稱為工質(zhì)的熱力狀態(tài)，簡稱為狀態(tài)。平衡狀態(tài)：系統(tǒng)在不受外界影響的條件下，如果宏觀熱力性質(zhì)不隨時(shí)間而變化，系統(tǒng)內(nèi)外同時(shí)建立了熱的和力的平衡，這時(shí)系統(tǒng)的狀態(tài)稱為熱力平衡狀態(tài)，簡稱為平衡狀態(tài)。狀態(tài)參數(shù)：描述工質(zhì)狀態(tài)特性的各種物理量稱為工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)。如溫度（T、壓力（P、比容）或密度、內(nèi)能u、焓h、熵、自由能、自由焓）等?；緺顟B(tài)參數(shù)：在工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)中，其中溫度、壓力、比容或密度可以直接或間接地用儀表測量出來，稱為基本狀態(tài)參數(shù)。溫度的強(qiáng)弱程度的宏觀反映。熱力學(xué)第零定律：如兩個(gè)物體分別和第三個(gè)物體處于熱平衡，則它們彼此之間也必然處于熱平衡。壓力：垂直作用于器壁單位面積上的力，稱為壓力，也稱壓強(qiáng)。相對壓力壓力。比容：單位質(zhì)量工質(zhì)所具有的容積，稱為工質(zhì)的比容。密度強(qiáng)度性參數(shù)：系統(tǒng)中單元體的參數(shù)值與整個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)值相同，與質(zhì)量多少無關(guān)，沒有可加性，如溫度、壓力等。在熱力過程中，強(qiáng)度性參數(shù)起著推動(dòng)力作用，稱為廣義力或勢。廣延性參數(shù)：整個(gè)系統(tǒng)的某廣延性參數(shù)值等于系統(tǒng)中各單元體該廣延性參數(shù)值之和，如系統(tǒng)的容積、準(zhǔn)靜態(tài)過程可逆過程：當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行正、反兩個(gè)過程后，系統(tǒng)與外界均能完全回復(fù)到初始狀態(tài)，這樣的過程稱為可逆過程。膨脹功：由于系統(tǒng)容積發(fā)生變化（增大或縮小）而通過界面向外界傳遞的機(jī)械功稱為膨脹功，也稱容積功。熱量：通過熱力系邊界所傳遞的除功之外的能量。熱力循環(huán)力循環(huán)，簡稱循環(huán)。常用公式狀態(tài)參數(shù):2dxx x22 1

dx0態(tài)變化的途徑無關(guān)。溫度：mw2BT2式中 mw2—分子平移運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能其中m是一個(gè)分子的質(zhì)量，w是分子平移運(yùn)動(dòng)的均2方根速度；B—比例常數(shù)；T2．T273t壓力：2 mw2 2p3n 2 3nBT式中P—單位面積上的絕對壓力；n—分子濃度，即單位容積內(nèi)含有氣體的分子數(shù)n分子總數(shù)。

N，其中NV包含的氣體VpFf式中 F—整個(gè)容器壁受到的力，單位為?！萜鞅诘目偯娣e2。pBpgpBH

（P>B）（P<B）比容:

式中B—當(dāng)?shù)卮髿鈮毫—高于當(dāng)?shù)卮髿鈮毫r(shí)的相對壓力，稱表壓力；PgH—低于當(dāng)?shù)卮髿鈮毫r(shí)的相對壓力，稱為真空值。1．vVm式中2．v式中熱力循環(huán):

m3/kgV—工質(zhì)的容積m—工質(zhì)的質(zhì)量工質(zhì)的密度kg/m3v—工質(zhì)的比容m3/kgqw或u0du0循環(huán)熱效率:t

w0q

1q2qqq

1 2qqq1 1 1q式中 —工質(zhì)從熱源吸熱；q1q—工質(zhì)向冷源放熱；q2w—循環(huán)所作的凈功。w0制冷系數(shù)：

q2 q2w qq0 1 2q式中 —工質(zhì)向熱源放出熱量；q1q—工質(zhì)從冷源吸取熱量；q2w—循環(huán)所作的凈功。w0q供熱系數(shù)： 1qw0

1qqqq1 2式中 q1—工質(zhì)向熱源放出熱q2—工質(zhì)從冷源吸取熱量w0—循環(huán)所作的凈功重要圖表圖1-1熱力系統(tǒng) 圖1-2邊界可變形系統(tǒng)圖1-3開口系統(tǒng)1-4孤立系統(tǒng)圖1-5U形壓力計(jì)測壓 圖1-6各壓力間的關(guān)系4圖1-14任意循環(huán)在p v圖上的表示正循環(huán)；(b)逆循環(huán)第二章氣體的熱力性質(zhì)基本概念理想氣體：氣體分子是由一些彈性的、忽略分子之間相互作用力（引力和斥力點(diǎn)所構(gòu)成。比熱：單位物量的物體，溫度升高或降低1K（1℃）所吸收或放出的熱量，稱為該物體的比熱。定容比熱：在定容情況下，單位物量的物體，溫度變化1K（1℃）所吸收或放出的熱量，稱為該物體的定容比熱。定壓比熱：在定壓情況下，單位物量的物體，溫度變化1K（1℃）物體的定壓比熱。定壓質(zhì)量比熱：在定壓過程中，單位質(zhì)量的物體，當(dāng)其溫度變化1K（1℃）的熱量，稱為該物體的定壓質(zhì)量比熱。定壓容積比熱：在定壓過程中，單位容積的物體，當(dāng)其溫度變化1K（1℃）的熱量，稱為該物體的定壓容積比熱。定壓摩爾比熱：在定壓過程中，單位摩爾的物體，當(dāng)其溫度變化1K（1℃）的熱量，稱為該物體的定壓摩爾比熱。定容質(zhì)量比熱：在定容過程中，單位質(zhì)量的物體，當(dāng)其溫度變化1K（1℃）的熱量，稱為該物體的定容質(zhì)量比熱。定容容積比熱：在定容過程中，單位容積的物體，當(dāng)其溫度變化1K（1℃）的熱量，稱為該物體的定容容積比熱。定容摩爾比熱：在定容過程中，單位摩爾的物體，當(dāng)其溫度變化1K（1℃）的熱量，稱為該物體的定容摩爾比熱。混合氣體的分壓力：維持混合氣體的溫度和容積不變時(shí)，各組成氣體所具有的壓力。道爾頓分壓定律：混合氣體的總壓力P等于各組成氣體分壓力Pi之和。混合氣體的分容積：維持混合氣體的溫度和壓力不變時(shí)，各組成氣體所具有的容積。阿密蓋特分容積定律：混合氣體的總?cè)莘eV等于各組成氣體分容積Vi之和?；旌蠚怏w的質(zhì)量成分：混合氣體中某組元?dú)怏w的質(zhì)量與混合氣體總質(zhì)量的比值稱為混合氣體的質(zhì)5PAGEPAGE10量成分。混合氣體的容積成分積成分。混合氣體的摩爾成分：混合氣體中某組元?dú)怏w的摩爾數(shù)與混合氣體總摩爾數(shù)的比值稱為混合氣體的摩爾成分。對比參數(shù)：各狀態(tài)參數(shù)與臨界狀態(tài)的同名參數(shù)的比值。對比態(tài)定律：對于滿足同一對比態(tài)方程式的各種氣體，對比參數(shù)pr

、Tvr

中若有兩個(gè)相等，則第三個(gè)對比參數(shù)就一定相等，物質(zhì)也就處于對應(yīng)狀態(tài)中。常用公式理想氣體狀態(tài)方程：pvRT式中 p—絕對壓力 Pav—比容T—熱力學(xué)溫度1pVmRT

m3/kgK式中 V—質(zhì)量為mkg氣體所占的容適用于m千克理想氣體。pV RTM 0Tv式中 VM=M—?dú)怏w的摩爾容積vR0=MR—通用氣體常數(shù)，J/kmol·K適用于1千摩爾理想氣體。pV nRT0式中 V—nKmol氣體所占有的容積nnm，kmolM適用于n千摩爾理想氣體。R 8314 J/Kmol·K0R0與氣體性質(zhì)、狀態(tài)均無關(guān)。RR08314 J/kg·KM MR與狀態(tài)無關(guān)，僅決定于氣體性質(zhì)。pv pv7．比熱：

11 22T T1 2qcdT表明單位物量的物體升高或降低1K所吸收或放出的熱量。其值不僅取決于物質(zhì)性質(zhì)，還與氣體熱力的過程和所處狀態(tài)有關(guān)。質(zhì)量比熱、容積比熱和摩爾比熱的換算關(guān)系：c'式中c—質(zhì)量比熱，kJ/Kg·kc'—容積比熱，Mc

Mcc22.4 0

qv

duv

v dT

dT Tv表明單位物量的氣體在定容情況下升高或降低1K所吸收或放出的熱量。

qp

dhp dT dT表明單位物量的氣體在定壓情況下升高或降低1K所吸收或放出的熱量。梅耶公式：c c Rp vc' c' Rp v 0Mc Mc MRRp v 0比熱比：cpcv

c'pc'v

McpMcvcvnRcp1道爾頓分壓定律：pp p1 2

p p

ni1

pi

T,V阿密蓋特分容積定律：VVV1 2

V V3

ni1

i

T,P質(zhì)量成分：

mg i mgg 1 2

g g1n ii1V容積成分： r iVi Vrrr1 2n

r1rrnni1摩爾成分： x i

xxx1 2

n x1x x ni1容積成分與摩爾成分關(guān)系：質(zhì)量成分與容積成分：

r ixni n inmig i nMixmi

M Mi r ii m nM

iM iMM R nnM

gri i

ir r iM iR ii折合分子量： Mmn

ii1n

i

xM nrMi i i i1M g g

i1 i11 gnM gnMn g1 2M M1 2nnR

n0nm R0

iMi1 iR nR

i 0 iM n折合氣體常數(shù)：R 0

0i0

i gRM m rM rM01 1 2 2rrM rM01 1 2 2rMn nRM

m i ii11 1rRn rRnr r n r1 2 iR R1 2 n

Ri1 i分壓力的確定 p

iprpVii V iVipg

pg

pg R pi i i

iM iRigcnn混合氣體的比熱容cgcnn

n gc11 22

iirc'n nrc'n nc'r

c'+

n

rc'1 1 2 2

i ii1：McM

gc

xMcii i iii1 i1混合氣體的熱力學(xué)能、焓和熵 UnUii1

或 Unmuiii1Hn H 或 Hnmhi iii1 i1SnS 或 Snmsii1

iii1范德瓦爾(VanderWaals)方程pavbRT v2對于1kmol實(shí)際氣體

a p V b RT壓縮因子：

V2 M 0Mzv pvv RTid對比參數(shù)： Tr

T，pT c

p，v vp r vc c3.重要圖表常用氣體在理想狀態(tài)下的定壓摩爾比熱與溫度的關(guān)系k))Mc aaTaT2aT3(kJ/(k))氣體分子式a氣體分子式a0a103a106a109溫度范圍最大誤差123（K）%空氣28.1061.96654.8023-1.9661273~18000.72氫H28.10-1.9159-4.0038-0.8704273~18001.01氧O225.17715.2022-5.06181.3117273~18001.19氮N228.907-1.57138.0805-28.7256273~18000.59一氧化碳CO28.2601.67515.3717-2.2219273~18000.89二氧化碳CO222.25759.8084-35.01007.4693273~18000.647水蒸氣H2O32.2381.923410.5549-3.5952273~18000.53乙烯C2H24.1261155.0213-81.545516.9755298~15000.30丙烯C3H43.7457234.0107-115.127821.7353298~15000.44甲烷CH419.88750.241612.6860-11.0113273~15001.33乙烷C2H65.413178.0872-69.37498.7147298~15000.70丙烷C3H8-4.233306.264-158.631632.1455298~15000.28幾種氣體在理想氣體狀態(tài)下的平均定壓質(zhì)量比熱容t(℃)O2N2H2CO空氣CO2H2O00.9151.03914.1951.0401.0040.8151.8591000.9231.04014.3531.0421.0060.8661.8732000.9351.04314.4211.0461.0120.9101.8943000.9501.04914.4461.0541.0190.9491.9194000.9651.05714.4771.0631.0280.9831.9485000.9791.06614.5091.0751.0391.0131.9786000.9931.07614.5421.0861.0501.0402.0097001.0051.08714.5871.0981.0611.0642.0428001.0161.09714.6411.1091.0711.0852.0759001.0261.10814.7061.1201.0811.1042.11010001.0351.11814.7761.1301.0911.1222.14411001.0431.12714.8531.1401.1001.1382.17712001.0511.13614.9341.1491.1081.1532.21113001.0581.14515.0231.1581.1171.1662.24314001.0651.15315.1131.1661.1241.1782.27415001.0711.16015.2021.1731.1311.1892.30516001.0771.16715.2941.1801.1381.2002.33517001.0831.17415.3831.1871.1441.2092.36318001.0891.18015.4721.1921.1501.2182.39119001.0941.18615.5611.1981.1561.2262.41720001.0991.19115.6491.2031.1611.2332.44221001.1041.19715.7361.2081.1661.2412.46622001.1091.20115.8191.2131.1711.2472.48923001.1141.20615.9021.2181.1761.2532.51224001.1181.21015.9831.2221.1801.2592.53325001.1231.21416.0641.2261.1821.2642.554密度ρ（kg/m3)1.42861.25050.089991.25051.29321.96480.8042物質(zhì)名稱Tc物質(zhì)名稱Tcpca103b103（K） （MPa） (MPa.m6/kmol2）（m3/kmol）He5.30.229013.576724.05H233.31.2970224.930426.68N2126.23.39456136.811538.63O2154.85.07663137.642931.68CO2304.27.38696365.292042.78NH3405.511.29830424.381237.30HO2647.322.12970552.106930.39CH4190.74.64091228.500142.69CO133.03.49589147.547939.53幾種氣體的臨界壓縮因子HeHHeH2N2O2CO2NH3H2OCOCH40.3000.3040.2970.2920.2740.2380.2300.2940.290zc圖2-5通用壓縮因子圖第三章熱力學(xué)第一定律基本概念熱力學(xué)第一定律:能量既不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，它只能從一種形式轉(zhuǎn)換成另一種形式，或從把這一定律應(yīng)用于伴有熱現(xiàn)象的能量和轉(zhuǎn)移過程，即為熱力學(xué)第一定律。第一類永動(dòng)機(jī)：不消耗任何能量而能連續(xù)不斷作功的循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，稱為第一類永動(dòng)機(jī)。熱力學(xué)能：熱力系處于宏觀靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)系統(tǒng)內(nèi)所有微觀粒子所具有的能量之和。外儲存能：也是系統(tǒng)儲存能的一部分，取決于系統(tǒng)工質(zhì)與外力場的相互作用（如重力位能）界為參考坐標(biāo)的系統(tǒng)宏觀運(yùn)動(dòng)所具有的能量（宏觀動(dòng)能。這兩種能量統(tǒng)稱為外儲存能。軸功：系統(tǒng)通過機(jī)械軸與外界傳遞的機(jī)械功稱為軸功。流動(dòng)功（或推動(dòng)功：當(dāng)工質(zhì)在流進(jìn)和流出控制體界面時(shí)，后面的流體推開前面的流體而前進(jìn)，這械功，它是維持流體正常流動(dòng)所必須傳遞的能量。11PAGEPAGE17焓流動(dòng)功，即焓具有能量意義；對于不流動(dòng)工質(zhì)，焓只是一個(gè)復(fù)合狀態(tài)參數(shù)。穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流工況宏觀運(yùn)動(dòng)參數(shù)都保持一定，不隨時(shí)間變化，稱穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流工況。技術(shù)功動(dòng)力機(jī)：動(dòng)力機(jī)是利用工質(zhì)在機(jī)器中膨脹獲得機(jī)械功的設(shè)備。壓氣機(jī)：消耗軸功使氣體壓縮以升高其壓力的設(shè)備稱為壓氣機(jī)。節(jié)流：流體在管道內(nèi)流動(dòng)，遇到突然變窄的斷面，由于存在阻力使流體壓力降低的現(xiàn)象。常用公式外儲存能：宏觀動(dòng)能：1E mc2k 2重力位能：E mgzp式中系統(tǒng)總儲存能：

g—重力加速度。EUE Ek p1或EU

mc21

mgzeu c2gz2EU 或eu（沒有宏觀運(yùn)動(dòng)，并且高度為零）熱力學(xué)能變化：duc

dT，u2cdTv v1適用于理想氣體一切過程或者實(shí)際氣體定容過程ucv 2

T)1適用于理想氣體一切過程或者實(shí)際氣體定容過程（用定值比熱計(jì)算）ut2c

dtt2cdt

dt

t2t

t1tv v v

vm0 2

vm0 10 0適用于理想氣體一切過程或者實(shí)際氣體定容過程（用平均比熱計(jì)算）把cv

f的經(jīng)驗(yàn)公式代入u2cv1

dT積分。適用于理想氣體一切過程或者實(shí)際氣體定容過程（用真實(shí)比熱公式計(jì)算）5．UU U1 2

Un

nUi

nmui ii1 i1由理想氣體組成的混合氣體的熱力學(xué)能等于各組成氣體熱力學(xué)能之和，各組成氣體熱力學(xué)能又可表示為單位質(zhì)量熱力學(xué)能與其質(zhì)量的乘積。uq2pdv1適用于任何工質(zhì)，可逆過程。uq適用于任何工質(zhì)，可逆定容過程u2pdv1適用于任何工質(zhì)，可逆絕熱過程。9．U0適用于閉口系統(tǒng)任何工質(zhì)絕熱、對外不作功的熱力過程等熱力學(xué)能或理想氣體定溫過程。UQW適用于mkg質(zhì)量工質(zhì)，開口、閉口，任何工質(zhì)，可逆、不可逆過程。uqw適用于1kg質(zhì)量工質(zhì)，開口、閉口，任何工質(zhì)，可逆、不可逆過程duqpdv適用于微元，任何工質(zhì)可逆過程13．uhpv熱力學(xué)能的變化等于焓的變化與流動(dòng)功的差值。焓的變化：HUpV適用于m千克工質(zhì)hupv適用于1千克工質(zhì)huRTf適用于理想氣體dhc

dT，h2cdTp p1適用于理想氣體的一切熱力過程或者實(shí)際氣體的定壓過程hc p 2

T)1適用于理想氣體的一切熱力過程或者實(shí)際氣體的定壓過程，用定值比熱計(jì)算ht2

dtt2cdtt1c

dt

t2t

tp p

pm0 2

pm0 10 0適用于理想氣體的一切熱力過程或者實(shí)際氣體的定壓過程用平均比熱計(jì)算把cp

f的經(jīng)驗(yàn)公式代入h21

dT積分。p適用于理想氣體的一切熱力過程或者實(shí)際氣體的定壓過程，用真實(shí)比熱公式計(jì)算HH H

nH nmh1 2

i iii1 i1焓與其質(zhì)量的乘積。熱力學(xué)第一定律能量方程h 1C 2 2 2

h1C22 2 1 2 1

1

dES 適用于任何工質(zhì)，任何熱力過程。1dh

2dc

gdzs適用于任何工質(zhì)，穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流熱力過程dhs適用于任何工質(zhì)穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過程，忽略工質(zhì)動(dòng)能和位能的變化。hq2vdp1適用于任何工質(zhì)可逆、穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過程，忽略工質(zhì)動(dòng)能和位能的變化。h2vdp1適用于任何工質(zhì)可逆、穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流絕熱過程，忽略工質(zhì)動(dòng)能和位能的變化。hq適用于任何工質(zhì)可逆、穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流定壓過程，忽略工質(zhì)動(dòng)能和位能的變化。15．0適用于任何工質(zhì)等焓或理想氣體等溫過程。熵的變化：1．s2q1T適用于任何氣體，可逆過程。2．ss sf gs 為熵流，其值可正、可負(fù)或?yàn)榱悖籹 為熵產(chǎn)，其值恒大于或等于零。f gsc

lnT2（理想氣體、可逆定容過程）v T1sc

lnT2（理想氣體、可逆定壓過程）p T1psRlnv2Rln 1（理想氣體、可逆定溫過程）pv p1 20（定熵過程）2sc lnT2v T1T

Rln 2vvv1pc ln 2p T1v

Rln 2p1pc ln 2p v1

c ln 2v p1適用于理想氣體、任何過程功量：膨脹功（容積功：wpdv w2pdv1適用于任何工質(zhì)、可逆過程2．w0適用于任何工質(zhì)、可逆定容過程wp2

v1適用于任何工質(zhì)、可逆定壓過程wRTlnv2v1適用于理想氣體、可逆定溫過程wqu適用于任何系統(tǒng)，任何工質(zhì)，任何過程。wq適用于理想氣體定溫過程。7．wu適用于任何氣體絕熱過程。28．wCdT2v1適用于理想氣體、絕熱過程9．wu 1 pv pvk11

11 22RTTk1RT

1 2kp k 1k1

21p 1適用于理想氣體、可逆絕熱過程10．w 1 v pvn1 11 22 1n1

RT1

T2RT p

n1 1 1 2nn1 p 1 適用于理想氣體、可逆多變過程流動(dòng)功:w pvf 22

pv111kg技術(shù)功:wt

12ws熱力過程中可被直接利用來作功的能量，統(tǒng)稱為技術(shù)功。1t

dc2

gdzs適用于穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流、微元熱力過程wt

wpv11

pv22技術(shù)功等于膨脹功與流動(dòng)功的代數(shù)和。wvdpt適用于穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流、微元可逆熱力過程wt

2vdp1熱量：

適用于穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流、可逆過程qTdS適用于任何工質(zhì)、微元可逆過程。2qTds21適用于任何工質(zhì)、可逆過程QUW適用于mkg質(zhì)量任何工質(zhì)，開口、閉口，可逆、不可逆過程quw適用于1kg質(zhì)量任何工質(zhì)，開口、閉口，可逆、不可逆過程qdupdv適用于微元，任何工質(zhì)可逆過程。2qupdv21適用于任何工質(zhì)可逆過程。 1 1 7h C2gZ h C2gZ 2 2 2 2 2 1 2 1 1

dES 適用于任何工質(zhì)，任何系統(tǒng)，任何過程。1dh

dc2gdz2 s適用于微元穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過程qhwt適用于穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過程qu適用于任何工質(zhì)定容過程qcv 2

T1適用于理想氣體定容過程。qh適用于任何工質(zhì)定壓過程qc p 2

T1適用于理想氣體、定壓過程14．q0適用于任何工質(zhì)、絕熱過程n k n k 15．q c Tn1 v

Tn11適用于理想氣體、多變過程3.重要圖表圖3－1軸功圖3－2流動(dòng)功圖3－3閉口系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換圖3－7技術(shù)功圖3－5開口系統(tǒng)18第四章理想氣體的熱力過程及氣體壓縮基本概念分析熱力過程的一般步驟：1.依據(jù)熱力過程特性建立過程方程式，p=f(v)；確定初、終狀態(tài)的基本狀態(tài)參數(shù)；將過程線表示在p-vT—s,使過程直觀，便于分析討論。計(jì)算過程中傳遞的熱量和功量。絕熱過程：系統(tǒng)與外界沒有熱量交換情況下所進(jìn)行的狀態(tài)變化過程，即q0或q0稱為絕熱過程。定熵過程：系統(tǒng)與外界沒有熱量交換情況下所進(jìn)行的可逆熱力過程，稱為定熵過程。多變過程：凡過程方程為pvn常數(shù)的過程，稱為多變過程。定容過程：定量工質(zhì)容積保持不變時(shí)的熱力過程稱為定容過程。定壓過程：定量工質(zhì)壓力保持不變時(shí)的熱力過程稱為定壓過程。定溫過程：定量工質(zhì)溫度保持不變時(shí)的熱力過程稱為定溫過程。：活塞式壓氣機(jī)的有效容積和活塞排量之比，稱為容積效率。活塞式壓氣機(jī)的余隙終點(diǎn)間留有一定的余隙，稱為余隙容積，簡稱余隙。最佳增壓比：使多級壓縮中間冷卻壓氣機(jī)耗功最小時(shí)，各級的增壓比稱為最佳增壓比。壓氣機(jī)的效率程中壓氣機(jī)所消耗的功之比，稱為壓氣機(jī)的效率。熱機(jī)循環(huán)機(jī)循環(huán)。192.常用公式氣體主要熱力過程的基本公式過程定容過程定壓過程 定溫過程定熵過程多變過程過程指數(shù)n∞2.常用公式氣體主要熱力過程的基本公式過程定容過程定壓過程 定溫過程定熵過程多變過程過程指數(shù)n∞0 1кn過程方程v=常數(shù)p=常數(shù) pv=常數(shù)pv=常數(shù)pvn=常數(shù)pvpvpvnpvnT p T v

T v

vn1T

2 2

2 2

pvpv

22

22T p T v1 1 1

11 22 T v T v1 1 1 1p12

pn1n2np p1 1uc(TT)

uc(TT)

uc(TT)

uc(Tv 2

T)1

v 2

v 2 1

0

v 2 1

hcp 2

T)1hc(TT)

hc(TT)、S

p 2 1

p 2 1

v hc

T) T vT SRln2

p 2 1

Scln2Rln2計(jì)算式

S

Tln

ScP

ln 2 v1T p1

v T v1 1T pv T 1

Rln

S0

cln2Rln 21 p 2c

Tv1vln2c

p1pln 2p v v p1 1wu 1(pvpv)

w 1(pvpv)膨脹功

wp(v

v

wRTlnv

1 11 21

n1 11 221222 1 v22

R(TT

RT)w

w=0

R(T

T)

1 1p

1 21

n1

1 2n12 1 RTln 1

RT P

RT Pnp 1

12

1121 2 1 P n1 P 熱量q2

qu

qh

1qT1

1

1 qnn11 cv 2

T1

cp 2

T) w

q0

c(Tv 2

T)12Tds

(n1)1比熱容 c c

0

ncv p

n1 v備注 表中比熱容為定值比熱容多變指數(shù)n：z級壓氣機(jī)，最佳級間升壓比：20＝z p13.重要圖表圖4－1絕熱過程p-v圖 圖4－2絕熱過程T-s圖圖4－3多變過程p-v圖 圖4－3多變過程T-s圖圖4－6單級活塞式壓氣機(jī) 圖4－7理論壓氣過程示功圖21圖4－8三種壓縮過程p-v圖和T-s圖圖4-11為兩級壓氣機(jī)工作過程圖第五章熱力學(xué)第二定律基本概念熱力學(xué)第二定律：開爾文說法：只冷卻一個(gè)熱源而連續(xù)不斷作功的循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)是造不成功的?？藙谛匏拐f法：熱不可能自發(fā)地、不付代價(jià)地從低溫物體傳到高溫物體。第二類永動(dòng)機(jī)第二類永動(dòng)機(jī)。孤立系統(tǒng)：系統(tǒng)與外界之間不發(fā)生任何能量傳遞和物質(zhì)交換，稱為孤立系統(tǒng)。孤立系統(tǒng)熵增原理：任何實(shí)際過程都是不可逆過程，只能沿著使孤立系統(tǒng)熵增加的方向進(jìn)行。定熵過程：系統(tǒng)與外界沒有熱量交換情況下所進(jìn)行的可逆熱力過程，稱為定熵過程。熱機(jī)循環(huán)機(jī)循環(huán)。制冷：對物體進(jìn)行冷卻，使其溫度低于周圍環(huán)境溫度，并維持這個(gè)低溫稱為制冷。制冷機(jī)：從低溫冷藏室吸取熱量排向大氣所用的機(jī)械稱為制冷機(jī)。熱泵：將從低溫?zé)嵩次〉臒崃總魉椭粮邷嘏宜玫臋C(jī)械裝置稱為熱泵。22理想熱機(jī)：熱機(jī)內(nèi)發(fā)生的一切熱力過程都是可逆過程，則該熱機(jī)稱為理想熱機(jī)?？ㄖZ循環(huán)卡諾定理：所有工作于同溫?zé)嵩磁c同溫冷源之間的一切可逆循環(huán)，其熱效率都相等，與采用哪種工質(zhì)無關(guān)。自由膨脹：氣體向沒有阻力空間的膨脹過程，稱為自由膨脹過程。常用公式熵的定義式：s2q

J/kgK1T工質(zhì)熵變計(jì)算：ss s，ds02 1間的熵差對于任何過程，可逆還是不可逆都相等。s

lnT2Rln 2vv T vv1 1理想氣體、已知初、終態(tài)T、v值求ΔS。s

lnT2Rln 2PP T PP1 1理想氣體已知初、終態(tài)T、P值求ΔS。s

lnv2c lnP2P v v P1 1理想氣體、已知初、終態(tài)P、v值求ΔS。固體及液體的熵變計(jì)算：ds

mcdT

,smcln 2TT TT1熱源熵變：sQTQQ克勞修斯不等式： 0Tr任何循環(huán)的克勞修斯積分永遠(yuǎn)小于零，可逆過程時(shí)等于零。閉口系統(tǒng)熵方程

iso

sys

sur

或s

iso

nsii1S式中：Δ ——系統(tǒng)熵變；SsysSΔ ——環(huán)境熵變；Ssur23ΔSI——某子系統(tǒng)熵變。開口系統(tǒng)熵方程：siso

s

sys

sur

ms22

ms11式中：m2s2——工質(zhì)流出系統(tǒng)的熵；m1s1——工質(zhì)流入系統(tǒng)的熵。不可逆作功能力損失：WTS0 ISO式中：T0——環(huán)境溫度；ΔSISO——孤立系統(tǒng)熵增。重要圖表圖5-4卡諾循環(huán)的p-v圖和T-s圖5-4p-vT-s圖24圖5-7任意可逆循環(huán) 圖5-7熵變、熵流與熵產(chǎn)第六章熱力學(xué)微分關(guān)系式基本概念自由能：F=U－TS，F(xiàn)稱為自由能，或稱亥姆霍茲（Helmholtz）函數(shù)。自由焓：令G=H－TS，G稱為自由焓，或稱吉布斯（Gibbs）函數(shù)。重要公式熱力學(xué)能的基本關(guān)系式：QdUWdUpdVdUTdSpdV焓的基本關(guān)系式：

dHdUpdVVdpdHTdSVdp自由能基本關(guān)系式：

dFSdTpdV自由焓的基本關(guān)系式：

dGSdTVdP麥克斯韋關(guān)系式：(T)Vs

(p)Sv

(T)p

(V)S

(S)V

(p)T

(S)pT

(V)T p25PAGEPAGE28熱系數(shù)：

1(p) p T v 1(v) Tv T p T

1(v) 式中 ——壓力溫度系數(shù)；

v p (p)

——物質(zhì)在定容下壓力隨溫度的變化率；——容積膨脹系數(shù)，或稱熱膨脹系數(shù)；(v)T

——物質(zhì)在定壓下比體積隨溫度的變化率；——定溫壓縮系數(shù)，或簡稱壓縮系數(shù)；(v)pT

——物質(zhì)在定溫下比體積隨壓力的變化率，表示物質(zhì)在定溫條件下受壓后的壓縮性。這個(gè)偏導(dǎo)數(shù)為負(fù)值，加負(fù)號后，仍為正值。熵方程：

dscv

dT(p)dvds

T cpdT(T

v)dppc T c Tds

v(T

)dpv

p(T

)dvp焓方程：熱力學(xué)能的微分方程式：

dhcp

dT[vT(v)Tp

]dpuuT2c

dTv2T(p

p]dv2 1 T v

v Tv1 1熱量的微分方程式：qTdscvqTdscp上述兩式適用于任意物質(zhì)的任何可逆過程。比熱容與狀態(tài)方程式的關(guān)系：

dTT(p)dvTvdTT(v)dpTpv1(c)v

(2p

1(cp

(2v)T v T

T2

T p

T2 pp 2v(c cp p2 1

) TT

2( )dpp T2 p1比定壓熱容與比定容熱容的關(guān)系:

cc T(v)2(p)p v Tp

vTccp v

Tv2克拉貝龍方程:

dp h()h()s克勞修斯－克拉貝龍方程:

dT T(v(s

v())1dps

d(lnps

) rpdTs s

dT RT2s s第七章水蒸氣基本概念未飽和水:水溫低于飽和溫度的水稱為未飽和水（也稱過冷水）.飽和水:當(dāng)水溫達(dá)到壓力P所對應(yīng)的飽和溫度t 時(shí)，水將開始沸騰，這時(shí)的水稱為飽和水。s濕飽和蒸汽：把預(yù)熱到ts的飽和水繼續(xù)加熱，飽和水開始沸騰，在定溫下產(chǎn)生蒸汽而形成飽和液體和飽和蒸汽的混合物，這種混合物稱為濕飽和蒸汽，簡稱濕蒸汽。為干飽和蒸汽（即不含飽和水的飽和蒸汽。常用公式干度：濕蒸汽的參數(shù)：

干度x

濕蒸汽中含干蒸汽的質(zhì)量濕蒸汽的總質(zhì)量v xvx)vvx(vv)xv xv（p不太小時(shí)）xhxh(1x)hhx(hh)hxrxs xsx)ssx(ss)sxrx Ts過熱蒸汽的焓：

u hx x

pvxhhc (tt)pm s其中c (tt)是過熱熱量為過熱蒸汽的溫度為過熱蒸汽由t到t的平均比定壓熱容。pm s pm s過熱蒸汽的熱力學(xué)能：uhpv過熱蒸汽的熵：水蒸氣定壓過程：

ssrc dTsrcT pT Ts T ss

lnTpm Tsqhh h2 1uh2

hp(v1

v)1wqu或wp(v2

v)1wpvdp0t pssrTc dTpT

s

rcT

lnTT水蒸氣定容過程：

s Tswvv

s spdv0quuh2

hv(p1

p)1wp2vdpv(p

p)水蒸氣定溫過程：

t p1qT(s2

1 2s)1wquwqht水蒸氣絕熱過程：

uh2

h(pv1 2

pv)11q0wuwth重要圖表

uh2

h(pv1 2

pv)117-1凝固時(shí)體積膨脹的物質(zhì)的p-t圖7-2p-t圖圖7-4水蒸氣定壓發(fā)生過程示意圖圖7-5水蒸氣的p-v圖 圖7-6水蒸氣的T-s圖29圖7-7水蒸氣的T-s圖 圖7-8水蒸氣的h-s圖圖7-9水蒸氣的定壓過程7-10水蒸氣的定容過程圖7-11水蒸氣的定溫過程 圖7-12水蒸氣的定熵過程30圖7-13水蒸氣的不可逆絕熱過程 圖7-14例7-3第八章濕空氣基本概念濕空氣：干空氣和水蒸氣所組成的混合氣體。飽和空氣：干空氣和飽和水蒸氣所組成的混合氣體。絕對濕度：每立方米濕空氣中所含有的水蒸氣質(zhì)量。飽和絕對濕度：在一定溫度下飽和空氣的絕對濕度達(dá)到最大值，稱為飽和絕對濕度相對濕度：濕空氣的絕對濕度v

與同溫度下飽和空氣的飽和絕對濕度s

的比值含濕量)：在含有1kgdds的比值Tp下，1kg0.001d水蒸氣所占有的體積濕空氣的焓：1kg干空氣的焓和0.001dkg水蒸氣的焓的總和常用公式濕空氣的總壓力p：pp pa v濕空氣的平均分子量：MrM rMa a v vp p Bp p aMB

vM B v

vM vMB a B p pM v(Ma B a

M)28.97(28.9718.02) vv B濕空氣的氣體常數(shù)：31R8314M

8314v28.9710.95pv

287v10.378pvB B絕對濕度：

pm v vpmp飽和絕對濕度： sps s Rv

v V RTvv相對濕度: vs相對濕度反映了濕空氣中水蒸氣含量接近飽和的程度。在某溫度t下，;01時(shí)則為飽和空氣。未飽和空氣的相對濕度在0到1之間(01)。應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程，相對濕度又可表示為vvpv ps sm v含濕量或稱比濕度)d： d vvm a apd622Bspsp

(g/kg(a)v622vd

Bp Bpvsvs飽和度D： D

ds 622

p Bps vBpsD略小于相對濕度D≤ppppD。v sV濕空氣比體積：v

v(m3/kg(a))m aaV R T Rv a (1 v)m p Ra aRv apR

(10.001606d) m3/kg(a)濕空氣的焓：hha

0.001dhv

(kJ/kg(a))h(25011.85t)(kJ/kg(a))32重要圖表干空氣的組成表成分 分子量 容積成分（摩爾成分） 組成氣體的部分分子量O 32.000 0.20952

6.704N 28.0162Ar 39.944CO 44.012

0.78090.00930.00031.000

21.8780.3710.01328.966圖8－3干、濕球溫度計(jì) 圖8－4濕空氣的h-d圖33圖8－6露點(diǎn)在hd圖上的表示圖8－5 hd圖四個(gè)區(qū)域的特征圖8－9濕空氣的加熱34圖8－10濕空氣的冷卻 圖8－12定溫加濕過程8－11濕空氣的絕熱加濕過程圖8－13濕空氣的混合過程圖8－14冷卻塔示意圖第九章氣體和蒸汽的流動(dòng)35PAGEPAGE37基本概念均勻一致，流體參數(shù)只沿管道軸向或流動(dòng)方向發(fā)生變化。定熵滯止參數(shù)：將具有一定速度的流體在定熵條件下擴(kuò)壓，使其流速降低為零，這時(shí)氣體的參數(shù)稱為定熵滯止參數(shù)。M<1小的噴管稱為漸縮噴管。M>1管稱為漸擴(kuò)噴管。縮放噴管：如需要將M<1的亞音速氣流增大到M>1的超音速氣流，則噴管截面積應(yīng)由df<0逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閐f>0，即噴管截面積應(yīng)由逐漸縮小轉(zhuǎn)變?yōu)橹饾u擴(kuò)大，這種噴管稱為漸縮漸擴(kuò)噴管，或簡稱縮放噴管，也稱拉伐爾（Laval）噴管。節(jié)流過程是指流體（液體、氣體）在管道中流經(jīng)閥門、孔板或多孔堵塞物等設(shè)備時(shí)，由于局冷效應(yīng)區(qū)：在轉(zhuǎn)回曲線與溫度縱軸圍成的區(qū)域內(nèi)所有等焓線上的點(diǎn)恒有j

>0，發(fā)生在這個(gè)區(qū)域內(nèi)的絕熱節(jié)流過程總是使流體溫度降低，稱為冷效應(yīng)區(qū)。j

<0，發(fā)生在這個(gè)區(qū)域的微分絕熱節(jié)流總是使流體溫度升高，即壓力降低dp，溫度增高dT，稱為熱效應(yīng)區(qū)。噴管效率：是指實(shí)際過程氣體出口動(dòng)能與定熵過程氣體出口動(dòng)能的比值。常用公式連續(xù)性方程：

常數(shù)vfc1 fv

fc 11v1

22v 常數(shù)2式中mm1 2

，m ——各截面處的質(zhì)量流量kg/；1，2，f——各截面處的截面積2；1，2，c——各截面處的氣流速度m/；1，2，v——各截面處氣體的比容的3/k對微元穩(wěn)定流動(dòng)過程，連續(xù)性方程可表示為dmd(

fc)0 v 0dcdfdv 0c f v 絕熱穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式：對于微元絕熱穩(wěn)定流動(dòng)過程，可寫成

c2c2 12

hh1 2dc22

dh定熵過程方程式：

pv常數(shù)對于微元定熵過程有

dp

dv0p v只適用于理想氣體的比熱容比κ為常數(shù)（定比熱容）的可逆絕熱過程。對于變比熱容的定熵過程，κ應(yīng)取過程范圍內(nèi)的平均值。psv2v2pvs理想氣體的音速計(jì)算

pvRTapvRT馬赫數(shù)McacM＜1M＝1M＞1，稱為超音速。氣體流速變化與狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系：

cdcvdpdp的符號相反；即氣流速度增加(dc0)，必導(dǎo)致氣體的壓力下降(dp0)(dc0)(dp0)，這是擴(kuò)壓管中的氣體流動(dòng)特性。管道截面變化的規(guī)律：df(M21)dcf c理想氣體的當(dāng)?shù)匾羲伲褐匾獔D表

a RTc c圖9-1噴管中個(gè)參數(shù)沿軸向變化的示意圖 圖9-2定熵滯止過程圖9-3質(zhì)量流量隨壓力比的變化 圖9-4水蒸氣h-s圖上的定熵過程38圖9-6漸縮噴管中的變工況流動(dòng)

圖9-7漸縮漸擴(kuò)噴管中的變工況流動(dòng)圖9-9蒸氣引射器示意圖圖9-8定熵過程與實(shí)際的絕熱過程39圖9-10絕熱節(jié)流前后參數(shù)變化 圖9-11氣體絕熱節(jié)流過程圖9-13焦耳－湯姆遜絕熱節(jié)流試驗(yàn)裝置圖9-12水蒸氣絕熱節(jié)流過程圖9-14絕熱節(jié)流的T-p圖40噴管和擴(kuò)壓管流速變化與截面變化的關(guān)系 表9-1第十章動(dòng)力循環(huán)基本概念熱機(jī)：將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的設(shè)備叫做熱力原動(dòng)機(jī)，簡稱熱機(jī)。環(huán)和燃?xì)鈩?dòng)力循環(huán)兩大類。奧托循環(huán)：定容加熱理想循環(huán)是汽油機(jī)實(shí)際工作循環(huán)的理想化，又稱為奧托循環(huán)。狄塞爾（Diesel）循環(huán)：定壓加熱理想循環(huán)是柴油機(jī)實(shí)際工作循環(huán)的理想化。三部分組成，即燃?xì)廨啓C(jī)、壓氣機(jī)和燃燒室。常用公式朗肯循環(huán)的熱效率:收獲w

w

qq ＝0t 消耗 q

s.tq

s.p 1 2q(hh1 3h

1)(h2h

1 1h)31 3常水泵消耗軸功與汽輪機(jī)作功量相比甚小，可忽略不計(jì)，因此h

h，于是可簡化為3h2 1ht hh21 3二級回?zé)嵫h(huán)熱效率: h

ah

ahh 0 1 t q1

1 6 8hh1 7

1 2 8 2411 式中h、h——汽輪機(jī)入口蒸氣與乏汽的焓1 h h 6 8h h 7 9h——乏汽壓力下凝結(jié)水的焓。h3再熱循環(huán)熱效率:

qq

hh

h

hh

hhh hhh ht q

1

'

' 31h

1 3hh

1' 6或

61'

2'定容加熱循環(huán)熱效率：

t hh1 3

hh1' 61 1T111 1 1 11t,v T

T

1T2 2 1Tv1 2 v式中，

11的數(shù)，表示工質(zhì)在燃燒前被壓縮的程度。v2定壓加熱循環(huán)熱效率：

t.p

1

11混合加熱循環(huán)熱效率：

1 1

1t,c

1燃?xì)廨啓C(jī)的理想循環(huán)熱效率：

(1)(1)t重要圖表42圖10-1朗肯循環(huán)圖10-3提高初壓的T-s圖圖10-2平均吸熱溫度43圖10-5降低放熱溫度的T-s圖圖10-4提高初溫的T-s圖10-6極限回?zé)嵫h(huán)10-7抽汽回?zé)嵫h(huán)44圖10-8再熱循環(huán)圖10-9背壓式熱電循環(huán)45圖10-10調(diào)節(jié)抽汽式熱電循環(huán)圖10-11四沖程汽油機(jī)定容加熱循環(huán)圖圖10-12柴油機(jī)定壓加熱循環(huán)46圖10-13高速柴油機(jī)的混合加熱循環(huán)圖10-14燃?xì)廨啓C(jī)裝置理論循環(huán)（布雷頓循環(huán)）圖10-15具有回?zé)岬娜細(xì)廨啓C(jī)循環(huán)及其裝置47圖10-16兩級壓縮、膨脹、回?zé)崛細(xì)廨啓C(jī)循環(huán)裝置及其T－s圖第十一章制冷循環(huán)基本概念制冷：對物體進(jìn)行冷卻，使其溫度低于周圍環(huán)境的溫度，并維持這個(gè)低溫稱為。空氣壓縮式制冷：吸收式制冷：))中貯存的不能直接利用的低位能量轉(zhuǎn)換為可以利用的高位能。影響制冷系數(shù)的主要因素：（冷源溫度制冷系數(shù)增高。常用公式制冷系數(shù)：

收獲q21 消耗w0空氣壓縮式制冷系數(shù) 1 121 T12

p

1T 2 11 p1或卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)：

T11 TT12 1 T111,c

TT3 1重要圖表4811-1空氣壓縮式制冷循環(huán)圖11-2空氣回?zé)釅嚎s制冷循環(huán)49圖11-3蒸汽壓縮制冷循環(huán)圖11-4 制冷劑圖 圖11-5制冷循環(huán)圖圖11-7蒸發(fā)溫度對制冷系數(shù)的影響11-6冷凝溫度對制冷系數(shù)的影響50圖11-11蒸汽噴射制冷循環(huán)圖11-12吸收式制冷循環(huán)5111-13熱泵示意圖11-14使用相同制冷劑的兩級串聯(lián)制冷系統(tǒng)5211-15帶有閃蒸室的兩級壓縮制冷系統(tǒng)11-16單級壓縮機(jī)對一冷藏室一冷凍室的系統(tǒng)圖和圖53圖11