工程熱力學大總結(jié)大全

第一章基本概念1.根本概念熱力系統(tǒng)：用界面將所要探究的對象和四周環(huán)境分隔開來，這種人為分隔的探究對象，稱為熱力系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)。邊界：分隔系統(tǒng)和外界的分界面，稱為邊界。外界：邊界以外和系統(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)，也稱限制質(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)，又稱限制體積，簡稱限制體，其界面稱為限制界面。絕熱系統(tǒng)：系統(tǒng)和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)和外界之間不發(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、化學性質(zhì)都勻整一樣的系統(tǒng)稱為單相系。復相系：由兩個相以上組成的系統(tǒng)稱為復相系，如固、液、氣組成的三相系統(tǒng)。單元系：由一種化學成分組成的系統(tǒng)稱為單元系。多元系：由兩種以上不同化學成分組成的系統(tǒng)稱為多元系。勻整系：成分和相在整個系統(tǒng)空間呈勻整分布的為勻整系。非勻整系：成分和相在整個系統(tǒng)空間呈非勻整分布，稱非勻整系。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，假如宏觀熱力性質(zhì)不隨時間而變更，系統(tǒng)內(nèi)外同時建立了熱的和力的平衡，這時系統(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〔υ〕或密度〔ρ〕、內(nèi)能〔u〕、焓〔h〕、熵〔s〕、自由能〔f〕、自由焓〔g〕等。根本狀態(tài)參數(shù)：在工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)中，其中溫度、壓力、比容或密度可以干脆或間接地用儀表測量出來，稱為根本狀態(tài)參數(shù)。溫度：是描述系統(tǒng)熱力平衡狀況時冷熱程度的物理量，其物理實質(zhì)是物質(zhì)內(nèi)部大量微觀分子熱運動的強弱程度的宏觀反映。熱力學第零定律：如兩個物體分別和第三個物體處于熱平衡，那么它們彼此之間也勢必處于熱平衡。壓力：垂直作用于器壁單位面積上的力，稱為壓力，也稱壓強。相對壓力：相對于大氣環(huán)境所測得的壓力。如工程上常用測壓儀表測定系統(tǒng)中工質(zhì)的壓力即為相對壓力。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：單位容積的工質(zhì)所具有的質(zhì)量，稱為工質(zhì)的密度。強度性參數(shù)：系統(tǒng)中單元體的參數(shù)值和整個系統(tǒng)的參數(shù)值一樣，和質(zhì)量多少無關(guān)，沒有可加性，如溫度、壓力等。在熱力過程中，強度性參數(shù)起著推動力作用，稱為廣義力或勢。廣延性參數(shù)：整個系統(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、內(nèi)能、焓、熵等。在熱力過程中，廣延性參數(shù)的變更起著類似力學中位移的作用，稱為廣義位移。準靜態(tài)過程：過程進展得特殊緩慢，使過程中系統(tǒng)內(nèi)部被破壞了的平衡有足夠的時間復原到新的平衡態(tài)，從而使過程的每一瞬間系統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài)都特殊接近平衡狀態(tài)，整個過程可看作是由一系列特殊接近平衡態(tài)的狀態(tài)所組成，并稱之為準靜態(tài)過程?？赡孢^程：當系統(tǒng)進展正、反兩個過程后，系統(tǒng)和外界均能完全回復到初始狀態(tài)，這樣的過程稱為可逆過程。膨脹功：由于系統(tǒng)容積發(fā)生變更〔增大或縮小〕而通過界面對外界傳遞的機械功稱為膨脹功，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)：工質(zhì)從某一初態(tài)起先，閱歷一系列狀態(tài)變更，最終又回復到初始狀態(tài)的全部過程稱為熱力循環(huán)，簡稱循環(huán)。2.常用公式狀態(tài)參數(shù): 狀態(tài)參數(shù)是狀態(tài)的函數(shù)，對應必需的狀態(tài)，狀態(tài)參數(shù)都有唯一確定的數(shù)值，工質(zhì)在熱力過程中發(fā)生狀態(tài)變更時，由初狀態(tài)經(jīng)過不同路徑，最終到達終點，其參數(shù)的變更值，僅和初、終狀態(tài)有關(guān)，而和狀態(tài)變更的途徑無關(guān)。溫 度 ：1．式中 —分子平移運動的動能，其中m是一個分子的質(zhì)量，是分子平移運動的均方根速度； B—比例常數(shù)； T—氣體的熱力學溫度。2．壓 力 ：1．式中 P—單位面積上的確定壓力；n—分子濃度，即單位容積內(nèi)含有氣體的分子數(shù)，其中N為容積V包含的氣體分子總數(shù)。2． 式中 F—整個容器壁受到的力，單位為?！睳〕； f—容器壁的總面積〔m2〕。3． 〔P>B〕 〔P<B〕式中 B—當?shù)卮髿鈮毫? Pg—高于當?shù)卮髿鈮毫r的相對壓力，稱表壓力； H—低于當?shù)卮髿鈮毫r的相對壓力，稱為真空值。比容:1． m3/kg式中 V—工質(zhì)的容積 m—工質(zhì)的質(zhì)量2．式中 —工質(zhì)的密度 kg/m3 —工質(zhì)的比容 m3/kg熱力循環(huán): 或，循環(huán)熱效率: 式中 q1—工質(zhì)從熱源吸熱； q2—工質(zhì)向冷源放熱； w0—循環(huán)所作的凈功。制冷系數(shù)： 式中 q1—工質(zhì)向熱源放出熱量； q2—工質(zhì)從冷源吸取熱量； w0—循環(huán)所作的凈功。供熱系數(shù)： 式中 q1—工質(zhì)向熱源放出熱量 q2—工質(zhì)從冷源吸取熱量 w0—循環(huán)所作的凈功3.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)圖1-4孤立系統(tǒng)圖1-5U形壓力計測壓圖1-6各壓力間的關(guān)系圖1-14隨意循環(huán)在圖上的表示(a)正循環(huán)；(b)逆循環(huán)其次章氣體的熱力性質(zhì)1.根本概念志向氣體：氣體分子是由一些彈性的、忽視分子之間相互作用力〔引力和斥力〕、不占有體積的質(zhì)點所構(gòu)成。比熱：單位物量的物體，溫度提升或降低1K〔1℃〕所吸取或放出的熱量，稱為該物體的比熱。定容比熱：在定容狀況下，單位物量的物體，溫度變更1K〔1℃〕所吸取或放出的熱量，稱為該物體的定容比熱。定壓比熱：在定壓狀況下，單位物量的物體，溫度變更1K〔1℃〕所吸取或放出的熱量，稱為該物體的定壓比熱。定壓質(zhì)量比熱：在定壓過程中，單位質(zhì)量的物體，當其溫度變更1K〔1℃〕時，物體和外界交換的熱量，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，當其溫度變更1K〔1℃〕時，物體和外界交換的熱量，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，當其溫度變更1K〔1℃〕時，物體和外界交換的熱量，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，當其溫度變更1K〔1℃〕時，物體和外界交換的熱量，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，當其溫度變更1K〔1℃〕時，物體和外界交換的熱量，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，當其溫度變更1K〔1℃〕時，物體和外界交換的熱量，稱為該物體的定容摩爾比熱?；旌蠚怏w的分壓力：維持混合氣體的溫度和容積不變時，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?；旌蠚怏w的分容積：維持混合氣體的溫度和壓力不變時，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。混合氣體的質(zhì)量成分：混合氣體中某組元氣體的質(zhì)量和混合氣體總質(zhì)量的比值稱為混合氣體的質(zhì)量成分?；旌蠚怏w的容積成分：混合氣體中某組元氣體的容積和混合氣體總?cè)莘e的比值稱為混合氣體的容積成分?；旌蠚怏w的摩爾成分：混合氣體中某組元氣體的摩爾數(shù)和混合氣體總摩爾數(shù)的比值稱為混合氣體的摩爾成分。比照參數(shù)：各狀態(tài)參數(shù)和臨界狀態(tài)的同名參數(shù)的比值。比照態(tài)定律：對于滿足同一比照態(tài)方程式的各種氣體，比照參數(shù)、和中假設有兩個相等，那么第三個比照參數(shù)就必需相等，物質(zhì)也就處于對應狀態(tài)中。2.常用公式志向氣體狀態(tài)方程：1．式中 p—確定壓力 Pa —比容 m3/kg T—熱力學溫度 K適用于1千克志向氣體。2．式中 V—質(zhì)量為mkg氣體所占的容積適用于m千克志向氣體。3．T式中 VM=Mv—氣體的摩爾容積，m3/kmol； R0=MR—通用氣體常數(shù)， J/kmol·K適用于1千摩爾志向氣體。4．式中 V—nKmol氣體所占有的容積，m3； n—氣體的摩爾數(shù)，，kmol 適用于n千摩爾志向氣體。5．通用氣體常數(shù)：R0 J/Kmol·KR0和氣體性質(zhì)、狀態(tài)均無關(guān)。6．氣體常數(shù)：R J/kg·KR和狀態(tài)無關(guān)，僅確定于氣體性質(zhì)。7．比熱：1．比熱定義式：說明單位物量的物體提升或降低1K所吸取或放出的熱量。其值不僅取決于物質(zhì)性質(zhì)，還和氣體熱力的過程和所處狀態(tài)有關(guān)。2．質(zhì)量比熱、容積比熱和摩爾比熱的換算關(guān)系：式中 c—質(zhì)量比熱，kJ/Kg·k —容積比熱，kJ/m3·k Mc—摩爾比熱，kJ/Kmol·k3．定容比熱：說明單位物量的氣體在定容狀況下提升或降低1K所吸取或放出的熱量。4．定壓比熱：說明單位物量的氣體在定壓狀況下提升或降低1K所吸取或放出的熱量。5．梅耶公式： 6．比熱比：道爾頓分壓定律：阿密蓋特分容積定律：質(zhì)量成分： 容積成分：摩爾成分： 容積成分和摩爾成分關(guān)系： 質(zhì)量成分和容積成分： 折合分子量：折合氣體常數(shù)：分壓力的確定混合氣體的比熱容：混合氣體的容積比熱容：混合氣體的摩爾比熱容：混合氣體的熱力學能、焓和熵或或或范德瓦爾(VanderWaals)方程對于1kmol實際氣體壓縮因子：比照參數(shù)：，，3.重要圖表 常用氣體在志向狀態(tài)下的定壓摩爾比熱和溫度的關(guān)系 氣體分子式溫度范圍〔K〕最大誤差%空氣氫H28.10628.101.9665-1.91594.8023-4.0038-1.9661-0.8704273~1800273~18000.721.01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幾種氣體在志向氣體狀態(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幾種氣體的臨界參數(shù)和范德瓦爾常數(shù)物質(zhì)名稱〔K〕〔MPa〕(MPa.m6/kmol2〕〔m3/kmol〕HeH2N2O2CO2NH3H2OCH4CO5.333.3126.2154.8304.2405.5647.3190.7133.00.229011.297023.394565.076637.3869611.2983022.129704.640913.495893.576724.9304136.8115137.6429365.2920424.3812552.1069228.5001147.547924.0526.6838.6331.6842.7837.3030.3942.6939.53幾種氣體的臨界壓縮因子物質(zhì)HeH2N2O2CO2NH3H2OCOCH40.3000.3040.2970.2920.2740.2380.2300.2940.290圖2-5通用壓縮因子圖第三章熱力學第必需律1.根本概念熱力學第必需律:能量既不能被締造，也不能被殲滅，它只能從一種形式轉(zhuǎn)換成另一種形式，或從一個系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到另一個系統(tǒng)，而其總量保持恒定，這一自然界普遍規(guī)律稱為能量守恒和轉(zhuǎn)換定律。把這必需律應用于伴有熱現(xiàn)象的能量和轉(zhuǎn)移過程，即為熱力學第必需律。第一類永動機：不消耗任何能量而能連綿起伏作功的循環(huán)發(fā)動機，稱為第一類永動機。熱力學能：熱力系處于宏觀靜止狀態(tài)時系統(tǒng)內(nèi)全部微觀粒子所具有的能量之和。外儲存能：也是系統(tǒng)儲存能的一局部，取決于系統(tǒng)工質(zhì)和外力場的相互作用〔如重力位能〕及以外界為參考坐標的系統(tǒng)宏觀運動所具有的能量〔宏觀動能〕。這兩種能量統(tǒng)稱為外儲存能。軸功：系統(tǒng)通過機械軸和外界傳遞的機械功稱為軸功。流淌功〔或推動功〕：當工質(zhì)在流進和流出限制體界面時，后面的流體推開前面的流體而前進，這樣后面的流體對前面的流體必需作推動功。因此，流淌功是為維持流體通過限制體界面而傳遞的機械功，它是維持流體正常流淌所必需傳遞的能量。焓：流淌工質(zhì)向流淌前方傳遞的總能量中取決于熱力狀態(tài)的那局部能量。對于流淌工質(zhì)，焓=內(nèi)能+流淌功，即焓具有能量意義；對于不流淌工質(zhì)，焓只是一個復合狀態(tài)參數(shù)。穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流工況：工質(zhì)以恒定的流量連綿起伏地進出系統(tǒng)，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)都保持必需，不隨時間變更，稱穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流工況。技術(shù)功：在熱力過程中可被干脆利用來作功的能量，稱為技術(shù)功。動力機：動力機是利用工質(zhì)在機器中膨脹獲得機械功的設備。壓氣機：消耗軸功使氣體壓縮以提升其壓力的設備稱為壓氣機。節(jié)流：流體在管道內(nèi)流淌，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。2.常用公式外儲存能：宏觀動能：重力位能：式中 g—重力加速度。系統(tǒng)總儲存能：1．或 2．3．或〔沒有宏觀運動，并且高度為零〕熱力學能變更：1．，適用于志向氣體一切過程或者實際氣體定容過程2．適用于志向氣體一切過程或者實際氣體定容過程〔用定值比熱計算〕3．適用于志向氣體一切過程或者實際氣體定容過程〔用平均比熱計算〕4．把的閱歷公式代入積分。適用于志向氣體一切過程或者實際氣體定容過程〔用真實比熱公式計算〕5．由志向氣體組成的混合氣體的熱力學能等于各組成氣體熱力學能之和，各組成氣體熱力學能又可表示為單位質(zhì)量熱力學能和其質(zhì)量的乘積。 6． 適用于任何工質(zhì)，可逆過程。 7． 適用于任何工質(zhì)，可逆定容過程 8． 適用于任何工質(zhì)，可逆絕熱過程。 9． 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能或志向氣體定溫過程。 10．適用于mkg質(zhì)量工質(zhì)，開口、閉口，任何工質(zhì)，可逆、不行逆過程。11.適用于1kg質(zhì)量工質(zhì)，開口、閉口，任何工質(zhì)，可逆、不行逆過程12.適用于微元，任何工質(zhì)可逆過程13． 熱力學能的變更等于焓的變更和流淌功的差值。焓的變更：1．適用于m千克工質(zhì) 2． 適用于1千克工質(zhì) 3．適用于志向氣體4．，適用于志向氣體的一切熱力過程或者實際氣體的定壓過程5．適用于志向氣體的一切熱力過程或者實際氣體的定壓過程，用定值比熱計算6．適用于志向氣體的一切熱力過程或者實際氣體的定壓過程用平均比熱計算 7．把的閱歷公式代入積分。適用于志向氣體的一切熱力過程或者實際氣體的定壓過程，用真實比熱公式計算8．由志向氣體組成的混合氣體的焓等于各組成氣體焓之和，各組成氣體焓又可表示為單位質(zhì)量焓和其質(zhì)量的乘積。 9．熱力學第必需律能量方程 適用于任何工質(zhì)，任何熱力過程。 10．適用于任何工質(zhì)，穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流熱力過程 11． 適用于任何工質(zhì)穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過程，忽視工質(zhì)動能和位能的變更。12．適用于任何工質(zhì)可逆、穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過程，忽視工質(zhì)動能和位能的變更。13．適用于任何工質(zhì)可逆、穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流絕熱過程，忽視工質(zhì)動能和位能的變更。14．適用于任何工質(zhì)可逆、穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流定壓過程，忽視工質(zhì)動能和位能的變更。15．適用于任何工質(zhì)等焓或志向氣體等溫過程。熵的變更： 1．適用于任何氣體，可逆過程。2．為熵流，其值可正、可負或為零；為熵產(chǎn)，其值恒大于或等于零。3．〔志向氣體、可逆定容過程〕 4．〔志向氣體、可逆定壓過程〕 5．〔志向氣體、可逆定溫過程〕 6．〔定熵過程〕 適用于志向氣體、任何過程功量：膨脹功〔容積功〕：1． 或適用于任何工質(zhì)、可逆過程2．適用于任何工質(zhì)、可逆定容過程3．適用于任何工質(zhì)、可逆定壓過程4．適用于志向氣體、可逆定溫過程5．適用于任何系統(tǒng)，任何工質(zhì)，任何過程。6．適用于志向氣體定溫過程。7．適用于任何氣體絕熱過程。8．適用于志向氣體、絕熱過程9．適用于志向氣體、可逆絕熱過程10．適用于志向氣體、可逆多變過程流淌功:推動1kg工質(zhì)進、出限制體所必需的功。技術(shù)功:1．熱力過程中可被干脆利用來作功的能量，統(tǒng)稱為技術(shù)功。2．適用于穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流、微元熱力過程3．技術(shù)功等于膨脹功和流淌功的代數(shù)和。4．適用于穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流、微元可逆熱力過程5．適用于穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流、可逆過程熱量：1． 適用于任何工質(zhì)、微元可逆過程。2． 適用于任何工質(zhì)、可逆過程3．適用于mkg質(zhì)量任何工質(zhì)，開口、閉口，可逆、不行逆過程4．適用于1kg質(zhì)量任何工質(zhì)，開口、閉口，可逆、不行逆過程5．適用于微元，任何工質(zhì)可逆過程。6．適用于任何工質(zhì)可逆過程。7適用于任何工質(zhì)，任何系統(tǒng)，任何過程。8． 適用于微元穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過程9．適用于穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過程10．適用于任何工質(zhì)定容過程11．適用于志向氣體定容過程。12．適用于任何工質(zhì)定壓過程13．適用于志向氣體、定壓過程14． 適用于任何工質(zhì)、絕熱過程15． 適用于志向氣體、多變過程3.重要圖表圖3－1軸功圖3－2流淌功圖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)第四章志向氣體的熱力過程及氣體壓縮1.根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)；2.確定初、終狀態(tài)的根本狀態(tài)參數(shù)；3.將過程線表示在p-v圖及T—s圖上,使過程直觀，便于分析探討。4.計算過程中傳遞的熱量和功量。絕熱過程：系統(tǒng)和外界沒有熱量交換狀況下所進展的狀態(tài)變更過程，即或稱為絕熱過程。定熵過程：系統(tǒng)和外界沒有熱量交換狀況下所進展的可逆熱力過程，稱為定熵過程。多變過程：凡過程方程為常數(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)溫度保持不變時的熱力過程稱為定溫過程。單級活塞式壓氣機工作原理：吸氣過程、壓縮過程、排氣過程，活塞每來回一次，完成以上三個過程?；钊綁簹鈾C的容積效率：活塞式壓氣機的有效容積和活塞排量之比，稱為容積效率?；钊綁簹鈾C的余隙：為了安置進、排氣閥以及幸免活塞和汽缸端蓋間的碰撞，在汽缸端蓋和活塞行程終點間留有必需的余隙，稱為余隙容積，簡稱余隙。最正確增壓比：使多級壓縮中間冷卻壓氣機耗功最小時，各級的增壓比稱為最正確增壓比。壓氣機的效率：在一樣的初態(tài)及增壓比條件下，可逆壓縮過程中壓氣機所消耗的功和實際不行逆壓縮過程中壓氣機所消耗的功之比，稱為壓氣機的效率。熱機循環(huán)：假設循環(huán)的結(jié)果是工質(zhì)將外界的熱能在必需條件下連綿起伏地轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，那么此循環(huán)稱為熱機循環(huán)。 2.常用公式氣體主要熱力過程的根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∞01кn過程方程v=常數(shù)p=常數(shù)pv=常數(shù)pvк=常數(shù)pvn=常數(shù)P、v、T關(guān)系膨脹功w=0熱量比熱容0備注表中比熱容為定值比熱容多變指數(shù)n：z級壓氣機，最正確級間升壓比：3.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單級活塞式壓氣機圖4－7理論壓氣過程示功圖圖4－8三種壓縮過程p-v圖和T-s圖圖4-11為兩級壓氣機工作過程圖第五章熱力學其次定律1.根本概念熱力學其次定律：開爾文說法：只冷卻一個熱源而連綿起伏作功的循環(huán)發(fā)動機是造不成功的?？藙谛匏拐f法：熱不行能自發(fā)地、不付代價地從低溫物體傳到高溫物體。其次類永動機：從單一熱源取得熱量，并使之完全轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能而不引起其他變更的循環(huán)發(fā)動機，稱為其次類永動機。孤立系統(tǒng)：系統(tǒng)和外界之間不發(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：任何實際過程都是不行逆過程，只能沿著使孤立系統(tǒng)熵增加的方向進展。定熵過程：系統(tǒng)和外界沒有熱量交換狀況下所進展的可逆熱力過程，稱為定熵過程。熱機循環(huán)：假設循環(huán)的結(jié)果是工質(zhì)將外界的熱能在必需條件下連綿起伏地轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，那么此循環(huán)稱為熱機循環(huán)。制冷：對物體進展冷卻，使其溫度低于四周環(huán)境溫度，并維持這個低溫稱為制冷。制冷機：從低溫冷藏室吸取熱量排向大氣所用的機械稱為制冷機。熱泵：將從低溫熱源吸取的熱量傳送至高溫煦室所用的機械裝置稱為熱泵。志向熱機：熱機內(nèi)發(fā)生的一切熱力過程都是可逆過程，那么該熱機稱為志向熱機。卡諾循環(huán)：在兩個恒溫熱源間，由兩個可逆定溫過程和兩個可逆絕熱過程組成的循環(huán)，稱為卡諾循環(huán)?？ㄖZ定理：1．全部工作于同溫熱源和同溫冷源之間的一切可逆循環(huán)，其熱效率都相等，和接受哪種工質(zhì)無關(guān)。2．在同溫熱源和同溫冷源之間的一切不行逆循環(huán)，其熱效率必小于可逆循環(huán)。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。2.常用公式熵的定義式： J/kgK工質(zhì)熵變計算：，工質(zhì)熵變是指工質(zhì)從某一平衡狀態(tài)變更到另一平衡狀態(tài)熵的差值。因為熵是狀態(tài)參數(shù)，兩狀態(tài)間的熵差對于任何過程，可逆還是不行逆都相等。1． 志向氣體、確定初、終態(tài)T、v值求ΔS。2． 志向氣體確定初、終態(tài)T、P值求ΔS。3． 志向氣體、確定初、終態(tài)P、v值求ΔS。4．固體及液體的熵變計算： 5．熱源熵變： 克勞修斯不等式： 任何循環(huán)的克勞修斯積分恒久小于零，可逆過程時等于零。閉口系統(tǒng)熵方程： 式中：ΔSsys——系統(tǒng)熵變； ΔSsur——環(huán)境熵變； ΔSI——某子系統(tǒng)熵變。開口系統(tǒng)熵方程： 式中：m2s2——工質(zhì)流出系統(tǒng)的熵； m1s1——工質(zhì)流入系統(tǒng)的熵。不行逆作功實力損失：式中：T0——環(huán)境溫度； ΔSISO——孤立系統(tǒng)熵增。3.重要圖表圖5-4卡諾循環(huán)的p-v圖和T-s圖圖5-4逆卡諾循環(huán)的p-v圖和T-s圖圖5-7隨意可逆循環(huán)圖5-7熵變、熵流和熵產(chǎn)第六章熱力學微分關(guān)系式1．根本概念自由能：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)。2．重要公式熱力學能的根本關(guān)系式：焓的根本關(guān)系式：自由能根本關(guān)系式：自由焓的根本關(guān)系式：麥克斯韋關(guān)系式：熱系數(shù)：式中 ——壓力溫度系數(shù)；——物質(zhì)在定容下壓力隨溫度的變更率；——容積膨脹系數(shù)，或稱熱膨脹系數(shù)；——物質(zhì)在定壓下比體積隨溫度的變更率； ——定溫壓縮系數(shù)，或簡稱壓縮系數(shù)；——物質(zhì)在定溫下比體積隨壓力的變更率，表示物質(zhì)在定溫條件下受壓后的壓縮性。這個偏導數(shù)為負值，加負號后，仍為正值。熵方程：焓方程：熱力學能的微分方程式：熱量的微分方程式：上述兩式適用于隨意物質(zhì)的任何可逆過程。比熱容和狀態(tài)方程式的關(guān)系：比定壓熱容和比定容熱容的關(guān)系:克拉貝龍方程:克勞修斯－克拉貝龍方程:第七章水蒸氣1．根本概念未飽和水:水溫低于飽和溫度的水稱為未飽和水〔也稱過冷水〕.飽和水:當水溫到達壓力P所對應的飽和溫度時，水將起先沸騰，這時的水稱為飽和水。濕飽和蒸汽：把預熱到ts的飽和水接著加熱，飽和水起先沸騰，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。干飽和蒸汽：濕蒸汽的體積隨著蒸汽的不斷產(chǎn)生而慢慢加大，直至水全部變?yōu)檎羝?，這時的蒸汽稱為干飽和蒸汽〔即不含飽和水的飽和蒸汽〕。2．常用公式干度：濕蒸汽的參數(shù)：〔當p不太大，x不太小時〕過熱蒸汽的焓：其中是過熱熱量，t為過熱蒸汽的溫度，cpm為過熱蒸汽由t到ts的平均比定壓熱容。過熱蒸汽的熱力學能：過熱蒸汽的熵：水蒸氣定壓過程：或水蒸氣定容過程：水蒸氣定溫過程：水蒸氣絕熱過程：3．重要圖表7-1凝固時體積膨脹的物質(zhì)的p-t圖圖7-2凝固時體積縮小的物質(zhì)的p-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水蒸氣的定壓過程圖7-10水蒸氣的定容過程圖7-11水蒸氣的定溫過程圖7-12水蒸氣的定熵過程圖7-13水蒸氣的不行逆絕熱過程圖7-14例7-3第八章濕空氣1.根本概念濕空氣：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。未飽和空氣：干空氣和過熱水蒸氣所組成的混合氣體。確定濕度：每立方米濕空氣中所含有的水蒸氣質(zhì)量。飽和確定濕度：在必需溫度下飽和空氣的確定濕度到達最大值，稱為飽和確定濕度相對濕度：濕空氣的確定濕度和同溫度下飽和空氣的飽和確定濕度的比值含濕量(比濕度)：在含有1kg干空氣的濕空氣中，所混有的水蒸氣質(zhì)量飽和度：濕空氣的含濕量d和同溫下飽和空氣的含濕量ds的比值濕空氣的比體積：在必需溫度T和總壓力p下，1kg干空氣和0.001d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2.常用公式濕空氣的總壓力：濕空氣的平均分子量：濕空氣的氣體常數(shù)：確定濕度：飽和確定濕度：相對濕度: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，值小，表示空氣枯燥，具有較大的吸濕實力;值大，表示空氣潮濕，吸濕實力小。當時為干空氣，時那么為飽和空氣。未飽和空氣的相對濕度在0到1之間()。應用志向氣體狀態(tài)方程，相對濕度又可表示為含濕量(或稱比濕度)d：飽和度D：飽和度D略小于相對濕度，即D≤，如，那么。濕空氣比體積：濕空氣的焓：(kJ/kg(a))3.重要圖表干空氣的組成表成分分子量容積成分〔摩爾成分〕組成氣體的局部分子量32.0000.20956.70428.0160.780921.87839.9440.00930.37144.01圖8－3干、濕球溫度計圖8－4濕空氣的h-d圖圖8－5圖四個區(qū)域的特征圖8－6露點在圖上的表示圖8－9濕空氣的加熱圖8－10濕空氣的冷卻圖8－12定溫加濕過程圖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淌1．根本概念穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流：穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流是指開口系統(tǒng)內(nèi)每一點的熱力學和力學參數(shù)都不隨時間而變更的流淌，但在系統(tǒng)內(nèi)不同點上，參數(shù)值可以不同。為了簡化起見，可認為管道內(nèi)垂直于軸向的任一截面上的各種參數(shù)都勻整一樣，流體參數(shù)只沿管道軸向或流淌方向發(fā)生變更。定熵滯止參數(shù)：將具有必需速度的流體在定熵條件下擴壓，使其流速降低為零，這時氣體的參數(shù)稱為定熵滯止參數(shù)。減縮噴管：當進入噴管的氣體是M<1的亞音速氣流時，這種沿著氣體流淌方向噴管截面積慢慢縮小的噴管稱為漸縮噴管。漸擴噴管：當進入噴管的氣體是M>1的超音速氣流時，這種沿氣流方向噴管截面積慢慢擴大的噴管稱為漸擴噴管?？s放噴管：如須要將M<1的亞音速氣流增大到M>1的超音速氣流，那么噴管截面積應由df<0慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)閐f>0，即噴管截面積應由慢慢縮小轉(zhuǎn)變?yōu)槁龜U大，這種噴管稱為漸縮漸擴噴管，或簡稱縮放噴管，也稱拉伐爾〔Laval〕噴管。節(jié)流：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備時，由于局部阻力，使流體壓力降低的一種特殊流淌過程。這些閥門、孔板或多孔堵塞物稱為節(jié)流元件。假設節(jié)流過程中流體和外界沒有熱量交換，稱為絕熱節(jié)流，時時簡稱為節(jié)流。在熱力設備中，壓力調(diào)整、流量調(diào)整或測量流量以及獲得低溫流體等領域常常利用節(jié)流過程，而且由于流體和節(jié)流元件換熱極少，可以認為是絕熱節(jié)流。冷效應區(qū)：在轉(zhuǎn)回曲線和溫度縱軸圍成的區(qū)域內(nèi)全部等焓線上的點恒有j>0，發(fā)生在這個區(qū)域內(nèi)的絕熱節(jié)流過程總是使流體溫度降低，稱為冷效應區(qū)。熱效應區(qū)：在轉(zhuǎn)回曲線之外全部等焓線上的點，其j<0，發(fā)生在這個區(qū)域的微分絕熱節(jié)流總是使流體溫度提升，即壓力降低dp，溫度增高dT，稱為熱效應區(qū)。噴管效率：是指實際過程氣體出口動能和定熵過程氣體出口動能的比值。2．常用公式連續(xù)性方程：式中，，——各截面處的質(zhì)量流量〔kg/s〕；f1，f2，f——各截面處的截面積〔m2〕；c1，c2，c——各截面處的氣流速度〔m/s〕；v1，v2，v——各截面處氣體的比容的〔m3/kg〕。對微元穩(wěn)定流淌過程，連續(xù)性方程可表示為絕熱穩(wěn)定流淌能量方程式：對于微元絕熱穩(wěn)定流淌過程，可寫成定熵過程方程式：對于微元定熵過程有只適用于志向氣體的比熱容比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應取過程范圍內(nèi)的平均值。可壓縮性流體音速的計算式：志向氣體的音速計算馬赫數(shù)c是給定狀態(tài)的氣體流速，a是該狀態(tài)下的音速。依據(jù)馬赫數(shù)的大小，可以把氣流速度分為三檔：當M＜1，稱為亞音速，當M＝1，稱為音速，當M＞1，稱為超音速。氣體流速變更和狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系：在管道內(nèi)作定熵流淌時，dc和dp的符號相反；即氣流速度增加，必導致氣體的壓力下降，這就是噴管中的氣體流淌特性；而氣體速度下降，將導致氣體的壓力提升，這是擴壓管中的氣體流淌特性。管道截面變更的規(guī)律：志向氣體的當?shù)匾羲伲?．重要圖表圖9-1噴管中個參數(shù)沿軸向變更的示意圖圖9-2定熵滯止過程圖9-3質(zhì)量流量隨壓力比的變更圖9-4水蒸氣h-s圖上的定熵過程圖9-6漸縮噴管中的變工況流淌圖9-7漸縮漸擴噴管中的變工況流淌圖9-8定熵過程和實際的絕熱過程圖9-9蒸氣引射器示意圖圖9-10絕熱節(jié)流前后參數(shù)變更圖9-11氣體絕熱節(jié)流過程圖9-12水蒸氣絕熱節(jié)流過程圖9-13焦耳－湯姆遜絕熱節(jié)流試驗裝置圖9-14絕熱節(jié)流的T-p圖噴管和擴壓管流速變更和截面變更的關(guān)系 表9-1第十章動力循環(huán)1．根本概念熱機：將熱能轉(zhuǎn)化為機械能的設備叫做熱力原動機，簡稱熱機。動力循環(huán)：熱機的工作循環(huán)稱為動力循環(huán)。依據(jù)熱機所用工質(zhì)的不同，動力循環(huán)可分為蒸汽動力循環(huán)和燃氣動力循環(huán)兩大類。奧托循環(huán)：定容加熱志向循環(huán)是汽油機實際工作循環(huán)的志向化，又稱為奧托循環(huán)。狄塞爾〔Diesel〕循環(huán)：定壓加熱志向循環(huán)是柴油機實際工作循環(huán)的志向化。燃氣輪機：燃氣輪機裝置是一種以空氣和燃氣為工質(zhì)、旋轉(zhuǎn)式的熱力發(fā)動機。燃氣輪機裝置主要由三局部組成，即燃氣輪機、壓氣機和燃燒室。2．常用公式朗肯循環(huán)的熱效率:常水泵消耗軸功和汽輪機作功量相比甚小，可忽視不計，因此，于是可簡化為二級回熱循環(huán)熱效率:式中h1、h2——汽輪機入口蒸氣和乏汽的焓;h6、h8——第一、其次次抽汽的焓；h7、h9——第一、其次次抽汽壓力下飽和水的焓；h3——乏汽壓力下凝合水的焓。再熱循環(huán)熱效率:或 定容加熱循環(huán)熱效率：式中，稱為壓縮比，是個大于1的數(shù)，表示工質(zhì)在燃燒前被壓縮的程度。定壓加熱循環(huán)熱效率：混合加熱循環(huán)熱效率：燃氣輪機的志向循環(huán)熱效率：3．重要圖表圖10-1朗肯循環(huán)圖10-2平均吸熱溫度圖10-3提高初壓的T-s圖圖10-4提高初溫的T-s圖圖10-5降低放熱溫度的T-s圖圖10-6極限回熱循環(huán)圖10-7抽汽回熱循環(huán)圖10-8再熱循環(huán)圖10-9背壓式熱電循環(huán)圖10-10調(diào)整抽汽式熱電循環(huán)圖10-11四沖程汽油機定容加熱循環(huán)圖圖10-12柴油機定壓加熱循環(huán)圖10-13高速柴油機的混合加熱循環(huán)圖10-14燃氣輪機裝置理論循環(huán)〔布雷頓循環(huán)〕圖10-15具有回熱的燃氣輪機循環(huán)及其裝置圖10-16兩級壓縮、膨脹、回熱燃氣輪機循環(huán)裝置及其T－s圖第十一章制冷循環(huán)1．根本概念制冷：對物體進展冷卻，使其溫度低于四周環(huán)境的溫度，并維持這個低溫稱為?？諝鈮嚎s式制冷：將常溫下較高壓力的空氣進展絕熱膨脹，獲得低溫低壓的空氣。蒸汽噴射制冷循環(huán)：用引射器代替壓縮機來壓縮制冷劑，以消耗蒸汽的熱能作為補償來實現(xiàn)制冷的目的。蒸汽噴射制冷裝置：由鍋爐、引射器(或噴射器)、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器和水泵等組成。吸取式制冷：利用制冷劑液體氣化吸熱實現(xiàn)制冷，它是干脆利用熱能驅(qū)動，以消耗熱能為補償將熱量從低溫物體轉(zhuǎn)移到環(huán)境中去。吸取式制冷接受的工質(zhì)是兩種沸點相差較大的物質(zhì)組成的二元溶液，其中沸點低的物質(zhì)為制冷劑，沸點高的物質(zhì)為吸取劑。熱泵：是一種能源提升裝置，以消耗一局部高位能(機械能、電能或高溫熱能等)為補償，通過熱力循環(huán)，把環(huán)境介質(zhì)(水、空氣、土壤)中貯存的不能干脆利用的低位能量轉(zhuǎn)換為可以利用的高位能。影響制冷系數(shù)的主要因素：降低制冷劑的冷凝溫度(即熱源溫度)和提高蒸發(fā)溫度〔冷源溫度〕，都可使制冷系數(shù)增高。2．常用公式制冷系數(shù)：空氣壓縮式制冷系數(shù)或卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)：3．重要圖表圖11-1空氣壓縮式制冷循環(huán)圖11-2空氣回熱壓縮制冷循環(huán)圖11-3蒸汽壓縮制冷循環(huán)圖11-4制冷劑1gp—h圖圖11-5制冷循環(huán)1gp—h圖圖11-6冷凝溫度對制冷系數(shù)的影響圖11-7蒸發(fā)溫度對制冷系數(shù)的影響圖11-11蒸