基本概念及基本定律总复习课件

第一节基本概念

1、热力系统被研究的对象。在热力学中，为了分析问题的方便，人为地把研究对象从周围物体中分割出来，这种人为划定的一定范围内的研究对象称为“热力学系统”，简称为“热力系”或“系统”。热力系统是由人为因素决定的。第二章基本概念及基本定律第一节基本概念1、热力系统第二章基本概念及基本定律1闭口系统：与外界无物质交换的系统。与外界只有能量交换而无物质交换。(控制质量的系统)开口系统：与外界有物质交换的系统。与外界不仅有能量交换而又有物质交换。(控制容积的系统)绝热系统：系统与外界无热量交换的系统。孤立系统：系统和外界无任何能量和物质交换的系统。孤立系统一定是闭口系统，也一定是绝热系统热力系统的研究范围是某控制体积或某工作物质闭口系统：与外界无物质交换的系统。22、状态参数

即：绝对温度、绝对压力、比体积、热力学能、焓、熵状态参数的数学特征：例如：一个可逆循环后状态参数的变化值为

常用的六个状态参数：2、状态参数即：绝对温度、绝对压力、比体33、温度、压力温度：摄氏温度t（℃），绝对温度T（K）T＝t℃＋273.15

——大气压；——表压；——真空度例：真空表读数30kpa，大气压力100kpa，容器内工质的压力：（）

压力：表压、绝对压力、大气压力3、温度、压力——大气压；——表压；——44、可逆过程可逆过程：如果系统完成一热力过程后，再沿原来路径逆向进行时，能使系统和外界都返回原来状态而不留下如何变化。也可答：是没有耗散效应的准平衡过程。

可逆绝热过程：根据熵的定义，熵保持不变的过程。则可逆绝热过程即为等熵过程。

5、体积变化功：气体体积增大时，克服外力作功，称为膨胀功；气体体积经外力压缩而减小时，外力对气体作压缩功；膨胀功和压缩功通称为体积变化功。热力学中规定：系统对外做功（膨胀功）为正值，外界对系统作功（压缩功）为负值。绝热自由膨胀的特点（例题2-1及2-7）：体积增大、温度不变，系统对外不做功。4、可逆过程5、体积变化功：5

6、热能、热量区别热能是系统储存能，取决于状态；热量是系统与外界由于温差而交换的能量，是过程量热力学中规定：系统吸热时热量去正值，系统对外放热时取负值。6、热能、热量区别6第二节热力学第一定律1、开口系统能量方程或基本能量方程式，适用于闭口系统的任何热力过程。，

，、（可逆过程：）；（可逆过程）第二节热力学第一定律1、开口系统能量方程或基本能量方程7适用于理想气体可逆过程或

适用理想气体任意过程（可逆、不可逆、准静态、多变）（理想气体：）适用于理想气体可逆过程适用于理想气体可逆过程或适用理想气体任意过程（可逆、不82、稳定流动能量方程流动过程中流体实现能量转换有三种方式：1）热量交换2）轴功交换3）流体内部储存能（焓、宏观动能、宏观势能）的变化适用条件：任何工质的流动过程（理想气体、实际气体、可逆过程、不可逆过程、流动过程）适用条件：理想气体任何过程、适用条件：绝热过程（可逆、不可逆）2、稳定流动能量方程流动过程中流体实现能量转换有93、技术功、膨胀功、流动功的关系

流动过程中的技术功包括:(A)A、膨胀功和流动功B、轴功和流动功C、膨胀功、流动功和轴功4、计算题2－14（新版p56）2－18（新版p56）3、技术功、膨胀功、流动功的关系流动过程中的技术10第三节热力学第二定律1、热力学第二定律的表述克劳修斯表述：不可能把热量从低温物体传向了高温物体而不引起其他变化。开尔文－普朗克表述：不可能从单一热源取热使之完全变为功而不引起其他变化。

2、什么是第二类永动机？为什么说它不能制造成功？第二类永动机：以环境为单一热源，使机器从中吸热对外做功。第二类永动机不可能制造成功，因为违背了热力学第二定律的开尔文说法。不可能从单一热源取热使之完全变为功而不引起其他变化。第三节热力学第二定律1、热力学第二定律的表述2、113、卡诺循环和卡诺定理卡诺循环由两个可逆等温过程和两个可逆绝热过程组成。

：可逆定温吸热过程，；

：可逆绝热膨胀过程：可逆定温放热过程；：可逆绝热压缩过程卡诺循环热效率：3、卡诺循环和卡诺定理卡诺循环由两个可逆等温过程12综合卡诺循环和卡诺定理可以得到以下结论：（1）卡诺循环热效率取决于高温热源与低温热源的温度，提高高温热源温度和降低低温热源温度可以提高其热效率；（2）因高温热源温度趋向无穷大及低温热源温度等于零均不可能，所以循环热效率必小于1，即在循环发动机中不可能将热全部转变成功；（3）当高温热源温度等于低温热源温度时，循环的热效率等于零，即只有一个热源，从中吸热，并将之全部转变成功的热力发动机是不可能制成的。综合卡诺循环和卡诺定理可以得到以下结论：13若以表示卡诺热机循环的热效率，则：注意：判断过程是否可发生、是否可逆若以表示卡诺热机循环的热效率，则：注意：判断过程是否可发生、144、熵1）定义式：2）熵变化量的判断：可逆过程系统与外界交换的热量与热源温度的比值系统可逆放热：系统可逆绝热：系统可逆吸热：4、熵2）熵变化量的判断：可逆过程系统与外界交换的热量与热源155、克劳修斯不等式不可逆循环：可逆循环：不可能发生：可判断过程是否可发生、是否可逆

5、克劳修斯不等式不可逆循环：可逆循环：不可能发生：可判断过166、熵流和熵产熵流：是过程中系统与外界换热而对系统熵变的“贡献”，即由于热量流进、流出系统引起的系统熵变部分。过程不可逆性对熵变的“贡献”可逆：不可逆：可判断过程是否可发生、是否可逆

可正、可负、为0熵产：6、熵流和熵产熵流：是过程中系统与外界换热而对系统熵变的“贡17练习：2－31（新版p57）第三章工质热力性质1、理想气体状态方程（表达式及符号的单位）1mol气体：mkg气体：

nmol气体：练习：2－31（新版p57）第三章工质热力性质1、18

通用气体常数R：8.314，气体常数Rg：例如：1千摩尔理想气体状态方程：2、通用气体常数（数值、单位）、与气体常数关系通用气体常数：R=8.3143R=8314.5R与气体的性质和状态无关。气体常数通用气体常数R：8.314，气体常数Rg：例如：1千摩尔193、比热容(质量、体积、摩尔比热容）质量比热容：1千克质量的工质温度升高（降低）1K所吸收(放出）的热量。常用符号位c，单位是J/(kg·K)。摩尔比热容：1摩尔质量的工质温度升高（降低）1K所吸收(放出)的热量。常用符号cm单位是J/(kg·K)。体积比热容：1标准m3质量的工质温度升高（降低）1K所吸收（放出）的热量。常用符号c′单位是J/(kg·K）。三种比热容间的换算关系：3、比热容(质量、体积、摩尔比热容）质量比热容：1千克质量的20定压摩尔比热容（定义、符号、单位）：1摩尔的工质在定压的条件下，温度升高（或降低）1K时所吸收（或放出）的热量。其单位是J/(mol·K)，常用符号表示。定压质量比热容（定义、符号、单位）：1千克质量的工质在压力不变的条件下，温度升高（或降低）1K时所吸收（或放出）的热量。其单位是J/(kg·K)，常用符号表示。定压摩尔比热容（定义、符号、单位）：1摩尔的工质在定压的条件214、何为组成气体的分体积？如何用它计算组成气体的T和分压力？所谓分体积，使各组成气体在保持着与混合气体相同的压力和相同的温度各组成气体所应占有的体积。，所以，所以的条件下，把各组成气体单独分离出来时，4、何为组成气体的分体积？如何用它计算组成气体的T和分压力？225、何为组成气体的分压力？如何用它计算组成气体的T和分体积？

所谓分压力，是指在与混合气体相同的温度下，各组成气体单独占有混合气体的体积V时，给予容器壁的压力。，所以，所以5、何为组成气体的分压力？如何用它计算组成气体的T和分体积？236、四种基本的热力过程9、多变过程n为常数，称为多变指数。

根据过程特征判断多变指数范围6、四种基本的热力过程9、多变过程n为常数，称为多变指数247、t<tc，定压下对水加热形成蒸汽的过程，可分成三个阶段：（1）水的预热阶段：吸收热量为液体热：（2）汽化阶段：吸收热量为汽化潜热：（3）过热阶段：吸收热量为过热热量：1kg未饱和水在定压下加热为过热蒸汽，所需的总热量为：

五态：未饱和液、饱和液、湿蒸汽、饱和蒸汽、过热蒸汽7、t<tc，定压下对水加热形成蒸汽的过程，可分成三个阶段：258、湿蒸汽的干度概念、定义式干度：湿蒸汽中所含饱和蒸汽的质量百分数。14、湿空气的含湿量指单位质量干空气中所含水蒸气的质量，单位：[g/kg(a)]或[kg/kg(a)]

8、湿蒸汽的干度概念、定义式14、湿空气的含湿量26第一节热量传递的三种基本方式1、热量传递的三种基本方式：热传导、热对流、热辐射2、复合换热过程指在换热面上同时存在对流和辐射换热过程。（换热面上同时存在两种以上的热量传递方式）3、传热过程热量由热流体通过固体壁面传递给冷流体的过程。第四章热量传递基本理论第一节热量传递的三种基本方式1、热量传递的三种基本方式：27第二节导热基本定律1、温度场的一般表达式：稳态温度场：一维：2、温度梯度沿等温面法线方向的温度增量与法向距离比值的极限，单位是K/m。第二节导热基本定律1、温度场的一般表达式：稳态温度场：283、傅里叶定律傅里叶定律指出：单位时间内通过厚度为的平壁所传导的热量，即热流量与此平壁内的温度变化率以及垂直于热量传递方向的截面积A成正比，即：矢量形式：标量形式：——导热系数（或导热率），单位是W/(m·K)；——温度梯度，单位是K/m。当物体一定时，决定热流密度大小的物理量是：温度梯度3、傅里叶定律矢量形式：标量形式：——导热系数（或导热率）294、导热系数物质的物性参数，表示物质导热能力的大小。物理意义：即导热系数的数值等于温度梯度1K/m时，单位时间内通过单位面积的导热量。不同物质的导热系数彼此不同，即使是同一种物质，导热系数的值也随压力、温度以及该物质内部结构、湿度等因素而变化。4、导热系数物质的物性参数，表示物质导热能力的大小。物理意义305、通过平壁的稳态导热——温压或温差（℃）；——平壁的导热热阻（m2·K/W）5、通过平壁的稳态导热——温压或温差（℃）；——平壁的导热31单位时间内，通过截面积A的热流量：三层平壁的导热计算：单位时间内，通过截面积A的热流量：三层平壁的导热计算：32【例8－1】锅炉炉墙由三层材料组成：内层为耐火砖，厚度为230mm，导热系数为1.1W/(m·K)；中间层为石棉隔热层，厚度为60mm，导热系数为0.1W/(m·K)；外层为红砖，厚度为240mm，导热系数为0.58W/(m·K)。已知炉墙内、外表面的温度分别为500℃和50℃，试求通过炉墙的热流密度与各层接触面处的温度。【例8－1】锅炉炉墙由三层材料组成：内层为耐火砖，厚度为233练习：锅炉炉墙由三层材料组成：内层为厚度为230mm，导热系数为1.0W/(m·K)；中间石棉隔热层，导热系数为0.1W/(m·K)；外层砖厚度240mm，导热系数为0.6W/(m·K)。已知炉墙内、外表面的温度分别为500℃和50℃，试求当热损失不超过300W时，石棉隔热层的厚度与各层接触面处的温度。练习：锅炉炉墙由三层材料组成：内层为厚度为230mm，导热34第三节非稳态导热1、非稳态导热的一般规律1)物体内各点温度随时间变化；2)与热流法向相垂直的截面上热流量处处不相等。

即热流量随时间和空间变化。2、集总参数法在解决非稳态导热中，忽略内部导热热阻的简化分析方法第三节非稳态导热1、非稳态导热的一般规律2、集总参数法35

由集总参数法得出的非稳态导热物体温度的变化表达式：由集总参数法得出的非稳态导热物体36比渥数：物理意义：固体内部单位导热面积上的导热热阻与单位表面积上的换热热阻之比。:是从边界上开始发生热扰动的时刻到所计算时刻为止的时间间隔；：是热扩散率；可视为使热扰动扩散到面积上所需要的时间。物理意义：是无量纲时间，表征热扰动深入到导热物体内部的相对时间。傅里叶数：比渥数：物理意义：固体内部单位导热面积上的导热热阻与单位表面37热电偶对流体温度变动反应的快慢取决于其自身的热容量（）及表面换热条件（）。

热电偶对流体温度变动反应的快慢取决于其自身的热容量（）及表面38第五节对流换热

1、对流换热概念对流换热是指流动的流体和固体壁面直接接触时，由于两者温度不同，相互之间发生的热量传递过程。传热机理：热对流和热传导的联合作用。对流换热量计算：第五节对流换热1、对流换热概念对流换热是指流动的流体和392、影响对流换热的主要因素流动的起因流动速度与形态流体有无相变换热面的几何形状和大小及位置流体的热物理性质2、影响对流换热的主要因素流动的起因40流动的起因流体流动按其产生的原因分为流动的起因流体流动按其产生的原因分为41针对管内流动，当Re＜2300时为稳定层流；Re＞1×104时为旺盛紊流；2300＜Re＜1×104时则为不稳定的过渡段。流体的速度与形态层流和紊流。由雷诺数Re大小来判别。针对管内流动，流体的速度与形态层流和紊流。由雷诺数Re大42雷诺数Re——流体的速度（m/s）；——管道直径（m）；——流体的密度（kg/m3）——流体的动力粘性系数（或动力年度）[kg/(m·s)]——流体的运动粘度（m2/s）,雷诺数Re——流体的速度（m/s）；——管道直径（m）；——43流体的热物理性质

流体物理性质对对流换热的影响由来表示：

——流体的动力粘性系数[kg/(m·s)]；——流体的定压比热容[J/(kg·K)]；——流体导热系数[W/(m·℃)]；——热扩散率（m2/s）；——运动粘度（m2/s）。流体的热物理性质流体物理性质对对流换热的影响由来表示：44换热面的形状和大小及位置影响流体的流动情况，边界层的形成、发展产生显著影响，从而影响对流换热。流体有无相变发生流体集态改变（或相变），如液体受热沸腾或蒸汽遇冷凝结的对流换热过程，称为相变换热。相变换热较强烈。换热面的形状和大小及位置流体有无相变45在换热温差和换热流体一定时,影响对流换热强度的最主要因素是3、对流换热微分方程在换热温差和换热流体一定时,影响对流换热强度的最主要因素是3464、对流换热的准则方程反映流动状况的雷诺准则：反映流体物理性质的普朗特准则：格拉晓夫准则：表示对流换热强弱的准则努谢尔特准则：物理意义：流体在固体表面上的无量纲温度梯度。4、对流换热的准则方程反映流动状况的雷诺准则：反映流体物理47雷诺数准则：——流体的速度（m/s）；——管道直径（m）；——流体的密度（kg/m3）——流体的动力粘性系数（或动力年度）[kg/(m·s)]——流体的运动粘度（m2/s）,物理意义：反应流体强制对流时，惯性力和粘滞力的相对大小。雷诺数准则：——流体的速度（m/s）；——管道直径（m）；—48普朗特准则

——热扩散率（m2/s）；——流体的动力粘性系数[kg/(m·s)]；——流体的比压压热容[J/(kg·K)]；——流体导热系数[W/(m·℃)]；——运动粘度（m2/s）。物理意义：反应流体动量扩散能力与热扩散能力的相对大小。普朗特准则——热扩散率（m2/s）；——流体的动力粘性系数49格拉晓夫准则：物理意义：反应自然对流对换热过程中，浮升力与粘滞里的相对大小。——流体的体胀系数（1/K）；——重力加速度（m/s2）；——定型尺寸，对于管内流动为管道直径（m）——固体壁面与流体之间的温差（℃）；——流体的运动粘度（m2/s）

格拉晓夫准则：物理意义：反应自然对流对换热过程中，浮升力与粘50努谢尔特准则表示强制对流：表示自然对流：反应对流换热过程中壁面法向温度梯度大小的影响在流体物性和表面尺寸一定时，努谢尔特数表征对流换热在换热强度方面的特性。影响强制对流换热强度大小的准则数包括：Re、Pr.影响自然对流换热强度大小的准则数包括：Gr、Pr.努谢尔特准则表示强制对流：表示自然对流：反应对流换热过程中壁515、定性温度和定型尺寸定性温度：在运用对流换热准则方程时，各准则数中都含有一些物性参数，它们与温度有关，选作为确定物性参数的温度为定性温度。定型尺寸：同样准则方程式中还有一些准则数要涉及到其空间尺寸，这些尺寸对固体壁面的放热情况有决定性的影响，称这些尺寸为定型尺寸。

5、定性温度和定型尺寸527、相变换热膜状凝结：蒸汽同低于其相应压力下的饱和温度的冷壁面接触时，放出汽化潜热而凝结成液体附着在冷壁面上。如果润湿性液体能很好地润湿壁面，在冷壁面上铺展成一层完整的液膜，称为膜状凝结。珠状凝结：非润湿性液体的蒸汽凝结时，凝结液体在冷壁面上凝聚成一颗颗小液珠，而不形成连续的液膜，这种凝结称为珠状凝结。工程中常遇到的相变对流换热过程有：液体受热沸腾和蒸汽放热凝结7、相变换热膜状凝结：蒸汽同低于其相应压力下的饱和温度的53自然对流区核态沸腾区过渡沸腾稳定膜态沸腾大容器沸腾自然对流区大容器沸腾54自然对流区1）℃，沸腾未开始，单向自然对流规律；2）起始沸腾点：从起始沸腾点开始，在加热面的某些特定点（称汽化核心）产生汽泡。自然对流区55核态沸腾孤立汽泡区：开始阶段，汽化核心产生的汽泡彼此互不干扰，称孤立汽泡区。随着，汽化核心增加，汽泡相互影响，并合成汽块及汽柱。在核态沸腾区中，汽泡扰动剧烈，换热系数和热流密度都急剧增加。由于汽化核心对换热起着决定性影响，这两区的沸腾统称为核态沸腾（泡状沸腾）。核态沸腾区特点：温压小，换热强。核态沸腾在核态沸腾区中，汽泡扰动剧烈，换热系数和热流56过渡沸腾进一步提高，降低，直至到达，不稳定原因：汽泡汇集成汽膜覆盖在加热面时那个，阻碍了液体与壁面的接触。稳定膜态沸腾加热面上形成稳定的蒸汽膜层，过渡沸腾稳定膜态沸腾57流动的流体和固体壁面直接接触时，相互之间的换热过程称为对流换热过程。热量由热流体通过壁面传递给冷流体的过程叫做传热过程。基本概念及基本定律总复习课件58辐射力：物体单位表面积在单位时间内向半球空间所有方向上发射出去的全部波长的辐射能的总量，单位是W/m2。

第六节辐射换热

1、

热辐射的基本概念

黑体辐射力：黑体单位表面积在单位时间内向半球空间所有方向上发射出去的全部波长的辐射能的总量，单位是W/m2。

辐射力：物体单位表面积在单位时间内向半球空间所有方向上发592、斯忒藩－玻耳兹曼定律（四次方定律）斯忒藩－玻耳兹曼常数（又称黑体辐射常数），其值为5.67×10－8W/(m2•K4)黑体辐射常数，其值为5.67W/(m2•K4)黑体的辐射力与黑体的绝对温度的四次方成正比2、斯忒藩－玻耳兹曼定律（四次方定律）斯忒藩－玻耳兹曼常数60发射率：实际物体的辐射力与同温度下黑体的辐射力的比值。

实际物体的辐射力：3、实际物体的发射率实际物体的辐射特性与绝对黑体不同点：实际物体的光谱辐射力往往随波长不规则的变化；实际物体的辐射力并不严格地同热力学温度的四次方成正比；实际物体的定向辐射强度在不同方向上的变化。发射率与材料的种类、温度、表面状况有关。发射率：实际物体的辐射力与同温度下黑体的辐射力的比值。实际61

4、基尔霍夫定律基尔霍夫定律：在热平衡的条件下，任意物体对黑体投入辐射的吸收比等于同温度下该物体的发射率，即：

对于灰体，无论投入辐射是否来自黑体，也不论是否处于热平衡，其吸收比恒等于同温度下该物体的发射率。4、基尔霍夫定律基尔霍夫定律：在热平衡的条件下，任意物体对625、角系数。相对性：完整性：可加性：角系数性质：定义：表面1发出的辐射能中直接落到表面2上的百分数称为表面1对表面2的角系数，记为注意：角系数是一个纯几何因子，只取决于换热物体的几何特性（形状、尺寸、物体的相对位置）与两个表面的温度及发射率无关。5、角系数。相对性：完整性：可加性：角系数性质：63若有一非凹型表面A1被另一表面A2所包围，则由于所以两块很接近的大平行平板，每一个表面的辐射能可认为全部落到另一面，则由于所以两块很接近的大平行平板，每一个表面的辐射能可认为全部646、灰体间的辐射换热有效辐射：单位时间内离开表面单位面积的总辐射能。E：表面自身的辐射；被表面反射的部分指物体本身表面向外发出的辐射能。自身辐射投射辐射单位时间内由外界向该物体单位表面积投射来的总辐射能。6、灰体间的辐射换热有效辐射：单位时间内离开表面单65灰体表面构成的封闭空间中辐射换热：

系统黑度、系统发射率：灰体表面构成的封闭空间中辐射换热：66基本概念及基本定律总复习课件67基本概念及基本定律总复习课件687、折热板假设条件：折热板和辐射板均为灰体无折热板时：结论：加入折热板后，1，2物体的辐射换热量减小为未加折热板时的一半。7、折热板假设条件：折热板和辐射板均为灰体无折热板时：结69基本概念及基本定律总复习课件70课后习题（p188）：4--39课后习题（p188）：4--3971第五章热工基础的应用第一节喷管和扩压管反应了流速变化率、比体积变化率、截面积变化率之间的关系。1、一维稳定流动的基本方程（一）稳定流动质量守恒方程（连续性方程）第五章热工基础的应用反应了流速变化率、比体积变化率722、稳定流动能量方程微分形式说明工质的速度升高来源于流动过程中的焓降。（适用于可逆及不可逆过程）2、稳定流动能量方程微分形式说明工质的速度升高来源于733、马赫数马赫数：气体在某截面处的流速与当地音速之比。3、马赫数马赫数：气体在某截面处的流速与当地音速之比。744、气体在喷管和扩压管中的定熵流动上式称为管内流动特征方程，给出了马赫数、截面面积变化率与流速变化率之间的关系喷管内截面为渐缩型；时，渐扩型的缩放型的；4、气体在喷管和扩压管中的定熵流动上式称为管内流动特征方程，755、临界压力和临界压力比定熵流动过程中，临界截面上气体的流速等于当地声速，临界截面上气体的压力称为临界压力。临界压力与滞止压力之比称为临界压力比。5、临界压力和临界压力比766、绝热节流绝热节流前后的焓值不变，但不能认为绝热节流是一个等焓过程。绝热节流重新达到平衡后，焓值不变，压力下降，熵增大。对理想气体：绝热节流重新达到平衡后，温度不变。对实际气体：温度不一定，可升高、降低、不变。()22121202cchh12hh=\12cc==-+-例如：理想气体经过绝热节流过程后，其温度的变化（）A正B负C06、绝热节流绝热节流前后的焓值不变，但不能认为绝热节流是一个77第二节换热器及其热计算什么是复合传热？

两种或两种以上的基本换热方式同时起作用换热过程。1、什么是传热过程？热量从较高温度的流体，经过固体壁面传递给另一侧温度较低的流体，这个过程称为传热过程。第二节换热器及其热计算什么是复合传热？1、什么是传热过程782、传热方程式——传热系数[W/(m2·k)]；是表征传热过程强烈程度的物理量。3、平壁的表面传热热阻：(m2·℃)/W2、传热方程式——传热系数[W/(m2·k)]；3、平壁的表794、传热的增强和减弱

所谓强化传热：应用传热学的基本原理去增强传热效果，除了增大传热面积和传热温差，最本质的是设法减小传热总热阻、增大传热系数。因为传热过程的总热阻等于各局部热阻之和，所以为了减小总热阻首先就应减小局部热阻中最大的。4、传热的增强和减弱所谓强化传热：应用传热学的基801）加大传热温差2）减小换热面热阻：在热阻大的一侧强化减小导热热阻方法：定期吹灰和清洗换热面清除污垢、水垢、油垢减小对流换热热阻：加肋、增加流速、增加流体扰动减小辐射热阻：增加系统黑度，增加角系数、提高辐射源温度

强化传热的措施：强化传热的措施：81例如判断：加肋应该在表面传热系数小的一侧加，传热效果好（√）加肋应该在表面传热系数大的一侧加，传热效果好（）两侧都加，传热效果好（）任何一侧加，传热效果都一样（）例如判断：82消弱传热的措施：1）减小传热温差2）增大换热面热阻：敷设保温层采用表面高反射率的材料，降低表面黑度，减少辐射散热

消弱传热的措施：83只有管道外径起到减少单位管长热损失的作用，把此直径称为临界热绝缘直径，用表示。（加绝热层才能减少热损）

超过某一值后包上热绝缘层才能5、临界热绝热缘直径只有管道外径起到减少单位管长热损失的作用，把此直径称为临界热84顺流和逆流时：——换热面两端温差中较大者,——换热面两端温差中较小者,；≤2时，传热方程式：6、换热器传热计算对数平均温差顺流和逆流时：——换热面两端温差中较大者,——换热85为何换热器传热计算中要采用对数平均温差？在利用传热方程进行换热器的传热计算时，如何确定它？无论在顺流、逆流还是复杂流换热器中，热流体温度和冷流体温度沿换热面的变化通常是非线性的，因此，冷、热流体间的平均温差必须用换热面两端温差的对数平均值来计算。为何换热器传热计算中要采用对数平均温差？在利用传热方程进行换86【例题】空气冷却器中用水冷却空气，每小时空气量为5000kg，空气加入温度100℃，流出温度40℃，空气定压比热1.004KJ/(kg.k)。冷却水在管内逆向流动，每小时水流量60000kg，加入温度10℃，水的定压比热4.187KJ/(kg.k)。如果冷却器总传热系数为150W/(m2·℃)，试求冷却水流出温度和冷却器所需的传热面积。【例题】空气冷却器中用水冷却空气，每小时空气量为5000kg87压气机：使气体压力升高的设备。压气机按其结构，工作原理的不同分为：活塞式压气机和叶轮式压气机。一、单级活塞式压气机的工作过程及耗功计算活塞式压气机理论循环由进气、压缩、排气三个过程组成，其中进气和排气过程不是热力过程。从右图中可看出，a－1及2－b为引入和输出气缸，1－2为气体在压气机中进行压缩的热力过程。在此过程中，压气机中气体数量不变，而气体状态方程变，压缩过程的耗功可由右图中过程线1－2及v轴所围的面积所示。

在压气中可分为两种极限情况和一种实际情况：第三节压气机压气机：使气体压力升高的设备。一、单级活塞式压气机的工作过程88V１12abpVV2p20同14a－1：气体引入气缸1－2：气体在气缸内进行压缩2－b：气体流出气缸，输向储气筒

不是热力过程，只是气体的移动过程，气体状态不发生变化，缸内气体的数量发生变化。

a-1和2-b过程一、工作原理V１12abpVV2p20同14a－1：气体引入气缸1－2：89

从上图中可以看出,a-1及2-b为引入和输出汽缸1-2为气体在汽缸中进行的压缩过程。压气机的耗功，可由p-V图中的面积12ab1表示。压气机的理论耗功：用表示压气机的耗功：由热力学第一定律：

耗功大小可从p-v图中看出：

从上图中可以看出,a-190余隙容积的影响在实际过程中，由于制造公差及材料的受热膨胀等因素的影响，当活塞运动到死点位置上时，在活塞顶面与气缸盖间有一定的空隙，该空隙的容积称为余隙容积，用Vc表示，并用表示排气量，它是活塞从上死点运动到下死点时活塞扫过的容积。具有余隙容积的耗功为：余隙容积的影响在实际过程中，由于制造公差及材料具有余隙容91V=V１－V４V

h=V１－V3V4–V3V

e12nn4350p有余隙的活塞式压气机的工作过程V

hV有余隙的压气机工作过程V=V１－V４Vh=V１－V3V4–V3Ve12nn492

多级压缩和级间冷却增压比当增压比增大时，容积效率降低；且由于增大，导致压缩过程中增大，这是对压气机的安全运行不利的，为了达到使增大，而不影响压气机工作效率的目的，目前常采用的办法是多级压缩、级间冷却。多级压缩和级间冷却增压比93多级压缩、级间冷却压气机装置系统图低压缸中间冷却器高压缸冷却水

两级压缩、中间冷却压气机多级压缩、级间冷却压气机装置系统图低压缸中间冷却器高压缸冷却94

两级压缩、中间冷却分析耗功量设两级压缩的多变指数相同，且在P-V图中：面积12fe1为低压缸耗功量，而面积2′3gf2′为高压缸耗功量，面积122′3ge1为两级压缩压气机总耗功量。两级压缩级间冷却，节省了耗功为P-V图中所显示的面积2′23′32′。两级压缩、中间冷却分析耗功量设两级压缩的多变指数95基本概念及基本定律总复习课件96

两级压缩、中间冷却分析最佳增压比同理，对于m级压缩、级间冷却：两级压缩、中间冷却分析最佳增压比同973T3n3p3p2p1p21vs133s2T多级压缩级间冷却的压气机热力过程在p-V图和T-s图上的表示p1p2p33T3s3n多级压缩级间冷却的压气机热力过程在p-V图和T-s图上的表示3T3n3p3p2p1p21vs133s2T多级压缩级间冷却98

两级压缩、中间冷却分析

设计原则每级压气机所需的功相等，有利于压气机曲轴的平衡每个气缸中气体压缩后所达到的最高温度相同每级向外排出的热量相等各级气缸容积按增压比递减两级压缩、中间冷却分析设计原则每级压气机991.提高容积效率，增加产气量。2.节省压缩功。3.降低压气机排气终温，保证压气机的寿命。4.有利选择分级压力比，对设备设计、运行有利。多级压缩级间冷却的特点1.提高容积效率，增加产气量。多级压缩级间冷却的100

四个主要装置：

锅炉

汽轮机

凝汽器

给水泵第六节蒸汽动力装置及循环水蒸气动力循环系统

锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器四个主要装置：第六节蒸汽动力装置及循环水蒸气动力循环101水蒸气动力循环系统的简化锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器郎肯循环1234简化（理想化）：12汽轮机s膨胀23凝汽器p放热34给水泵s压缩41

锅炉p吸热水蒸气动力循环系统的简化锅汽轮机发电机给水泵凝汽器郎肯循环11024321Tshs1324郎肯循环T-s和h-s图12汽轮机s膨胀23凝汽器p放热34给水泵s压缩41

锅炉p吸热4321Tshs1324郎肯循环T-s和h-s图12汽103hs1324郎肯循环功和热的计算

汽轮机作功：凝汽器中的定压放热量：水泵绝热压缩耗功：锅炉中的定压吸热量：hs1324郎肯循环功和热的计算汽轮机作功：凝汽器中的定压104hs1324郎肯循环热效率的计算

一般很小，占0.8~1%，忽略泵功

hs1324郎肯循环热效率的计算一般105sp1t1p2654321如何提高郎肯循环的热效率影响热效率的参数？Tsp1t1p2654321如何提高郎肯循106sT6543211.蒸汽初压对郎肯循环热效率的影响t1,p2不变，p1优点：

，汽轮机出口尺寸小缺点：

对强度要求高

不利于汽轮机安全。一般要求出口干度大于0.85~0.88sT6543211.蒸汽初压对郎肯循环热效率的影响t1,107sT6543212.蒸汽初温对郎肯循环热效率的影响优点：

，有利于汽机安全。缺点：

对耐热及强度要求高，目前初温一般在550℃左右汽机出口尺寸大p1,p2不变，t1sT6543212.蒸汽初温对郎肯循环热效率的影响优点：缺点108sT6543213.乏汽压力对郎肯循环热效率的影响优点：

缺点：受环境温度限制，现在大型机组p2为0.0035~0.005MPa，相应的饱和温度约为27~33℃，已接近事实上可能达到的最低限度。冬天热效率高p1,t1不变，p2sT6543213.乏汽压力对郎肯循环热效率的影响优点：缺点109国产锅炉、汽轮机发电机组的初参数简表低参数中参数高参数超高参数亚临界参数汽轮机进汽压力MPa1.33.59.013.516.5汽轮机进口温度℃340435535550.54550.54发电机功率p/kW1500~30006000~250005~10万12.5万，20万20万，30万，60万国产锅炉、汽轮机发电机组的初参数简表低参数中参数高参数超高参110动力循环与制冷（热泵)循环•制冷（热泵)循环输入功量（或其他代价），从低温热源取热•动力循环

输入热,通过循环输出功

•热泵循环输入功量（或其他代价），向高温热用户供热—正循环—逆循环—逆循环第七节制冷循环装置动力循环与制冷（热泵)循环•制冷（热泵)循环•动力循111基本概念及基本定律总复习课件112基本概念及基本定律总复习课件113基本概念及基本定律总复习课件114基本概念及基本定律总复习课件115第一节基本概念

1、热力系统被研究的对象。在热力学中，为了分析问题的方便，人为地把研究对象从周围物体中分割出来，这种人为划定的一定范围内的研究对象称为“热力学系统”，简称为“热力系”或“系统”。热力系统是由人为因素决定的。第二章基本概念及基本定律第一节基本概念1、热力系统第二章基本概念及基本定律116闭口系统：与外界无物质交换的系统。与外界只有能量交换而无物质交换。(控制质量的系统)开口系统：与外界有物质交换的系统。与外界不仅有能量交换而又有物质交换。(控制容积的系统)绝热系统：系统与外界无热量交换的系统。孤立系统：系统和外界无任何能量和物质交换的系统。孤立系统一定是闭口系统，也一定是绝热系统热力系统的研究范围是某控制体积或某工作物质闭口系统：与外界无物质交换的系统。1172、状态参数

即：绝对温度、绝对压力、比体积、热力学能、焓、熵状态参数的数学特征：例如：一个可逆循环后状态参数的变化值为

常用的六个状态参数：2、状态参数即：绝对温度、绝对压力、比体1183、温度、压力温度：摄氏温度t（℃），绝对温度T（K）T＝t℃＋273.15

——大气压；——表压；——真空度例：真空表读数30kpa，大气压力100kpa，容器内工质的压力：（）

压力：表压、绝对压力、大气压力3、温度、压力——大气压；——表压；——1194、可逆过程可逆过程：如果系统完成一热力过程后，再沿原来路径逆向进行时，能使系统和外界都返回原来状态而不留下如何变化。也可答：是没有耗散效应的准平衡过程。

可逆绝热过程：根据熵的定义，熵保持不变的过程。则可逆绝热过程即为等熵过程。

5、体积变化功：气体体积增大时，克服外力作功，称为膨胀功；气体体积经外力压缩而减小时，外力对气体作压缩功；膨胀功和压缩功通称为体积变化功。热力学中规定：系统对外做功（膨胀功）为正值，外界对系统作功（压缩功）为负值。绝热自由膨胀的特点（例题2-1及2-7）：体积增大、温度不变，系统对外不做功。4、可逆过程5、体积变化功：120

6、热能、热量区别热能是系统储存能，取决于状态；热量是系统与外界由于温差而交换的能量，是过程量热力学中规定：系统吸热时热量去正值，系统对外放热时取负值。6、热能、热量区别121第二节热力学第一定律1、开口系统能量方程或基本能量方程式，适用于闭口系统的任何热力过程。，

，、（可逆过程：）；（可逆过程）第二节热力学第一定律1、开口系统能量方程或基本能量方程122适用于理想气体可逆过程或

适用理想气体任意过程（可逆、不可逆、准静态、多变）（理想气体：）适用于理想气体可逆过程适用于理想气体可逆过程或适用理想气体任意过程（可逆、不1232、稳定流动能量方程流动过程中流体实现能量转换有三种方式：1）热量交换2）轴功交换3）流体内部储存能（焓、宏观动能、宏观势能）的变化适用条件：任何工质的流动过程（理想气体、实际气体、可逆过程、不可逆过程、流动过程）适用条件：理想气体任何过程、适用条件：绝热过程（可逆、不可逆）2、稳定流动能量方程流动过程中流体实现能量转换有1243、技术功、膨胀功、流动功的关系

流动过程中的技术功包括:(A)A、膨胀功和流动功B、轴功和流动功C、膨胀功、流动功和轴功4、计算题2－14（新版p56）2－18（新版p56）3、技术功、膨胀功、流动功的关系流动过程中的技术125第三节热力学第二定律1、热力学第二定律的表述克劳修斯表述：不可能把热量从低温物体传向了高温物体而不引起其他变化。开尔文－普朗克表述：不可能从单一热源取热使之完全变为功而不引起其他变化。

2、什么是第二类永动机？为什么说它不能制造成功？第二类永动机：以环境为单一热源，使机器从中吸热对外做功。第二类永动机不可能制造成功，因为违背了热力学第二定律的开尔文说法。不可能从单一热源取热使之完全变为功而不引起其他变化。第三节热力学第二定律1、热力学第二定律的表述2、1263、卡诺循环和卡诺定理卡诺循环由两个可逆等温过程和两个可逆绝热过程组成。

：可逆定温吸热过程，；

：可逆绝热膨胀过程：可逆定温放热过程；：可逆绝热压缩过程卡诺循环热效率：3、卡诺循环和卡诺定理卡诺循环由两个可逆等温过程127综合卡诺循环和卡诺定理可以得到以下结论：（1）卡诺循环热效率取决于高温热源与低温热源的温度，提高高温热源温度和降低低温热源温度可以提高其热效率；（2）因高温热源温度趋向无穷大及低温热源温度等于零均不可能，所以循环热效率必小于1，即在循环发动机中不可能将热全部转变成功；（3）当高温热源温度等于低温热源温度时，循环的热效率等于零，即只有一个热源，从中吸热，并将之全部转变成功的热力发动机是不可能制成的。综合卡诺循环和卡诺定理可以得到以下结论：128若以表示卡诺热机循环的热效率，则：注意：判断过程是否可发生、是否可逆若以表示卡诺热机循环的热效率，则：注意：判断过程是否可发生、1294、熵1）定义式：2）熵变化量的判断：可逆过程系统与外界交换的热量与热源温度的比值系统可逆放热：系统可逆绝热：系统可逆吸热：4、熵2）熵变化量的判断：可逆过程系统与外界交换的热量与热源1305、克劳修斯不等式不可逆循环：可逆循环：不可能发生：可判断过程是否可发生、是否可逆

5、克劳修斯不等式不可逆循环：可逆循环：不可能发生：可判断过1316、熵流和熵产熵流：是过程中系统与外界换热而对系统熵变的“贡献”，即由于热量流进、流出系统引起的系统熵变部分。过程不可逆性对熵变的“贡献”可逆：不可逆：可判断过程是否可发生、是否可逆

可正、可负、为0熵产：6、熵流和熵产熵流：是过程中系统与外界换热而对系统熵变的“贡132练习：2－31（新版p57）第三章工质热力性质1、理想气体状态方程（表达式及符号的单位）1mol气体：mkg气体：

nmol气体：练习：2－31（新版p57）第三章工质热力性质1、133

通用气体常数R：8.314，气体常数Rg：例如：1千摩尔理想气体状态方程：2、通用气体常数（数值、单位）、与气体常数关系通用气体常数：R=8.3143R=8314.5R与气体的性质和状态无关。气体常数通用气体常数R：8.314，气体常数Rg：例如：1千摩尔1343、比热容(质量、体积、摩尔比热容）质量比热容：1千克质量的工质温度升高（降低）1K所吸收(放出）的热量。常用符号位c，单位是J/(kg·K)。摩尔比热容：1摩尔质量的工质温度升高（降低）1K所吸收(放出)的热量。常用符号cm单位是J/(kg·K)。体积比热容：1标准m3质量的工质温度升高（降低）1K所吸收（放出）的热量。常用符号c′单位是J/(kg·K）。三种比热容间的换算关系：3、比热容(质量、体积、摩尔比热容）质量比热容：1千克质量的135定压摩尔比热容（定义、符号、单位）：1摩尔的工质在定压的条件下，温度升高（或降低）1K时所吸收（或放出）的热量。其单位是J/(mol·K)，常用符号表示。定压质量比热容（定义、符号、单位）：1千克质量的工质在压力不变的条件下，温度升高（或降低）1K时所吸收（或放出）的热量。其单位是J/(kg·K)，常用符号表示。定压摩尔比热容（定义、符号、单位）：1摩尔的工质在定压的条件1364、何为组成气体的分体积？如何用它计算组成气体的T和分压力？所谓分体积，使各组成气体在保持着与混合气体相同的压力和相同的温度各组成气体所应占有的体积。，所以，所以的条件下，把各组成气体单独分离出来时，4、何为组成气体的分体积？如何用它计算组成气体的T和分压力？1375、何为组成气体的分压力？如何用它计算组成气体的T和分体积？

所谓分压力，是指在与混合气体相同的温度下，各组成气体单独占有混合气体的体积V时，给予容器壁的压力。，所以，所以5、何为组成气体的分压力？如何用它计算组成气体的T和分体积？1386、四种基本的热力过程9、多变过程n为常数，称为多变指数。

根据过程特征判断多变指数范围6、四种基本的热力过程9、多变过程n为常数，称为多变指数1397、t<tc，定压下对水加热形成蒸汽的过程，可分成三个阶段：（1）水的预热阶段：吸收热量为液体热：（2）汽化阶段：吸收热量为汽化潜热：（3）过热阶段：吸收热量为过热热量：1kg未饱和水在定压下加热为过热蒸汽，所需的总热量为：

五态：未饱和液、饱和液、湿蒸汽、饱和蒸汽、过热蒸汽7、t<tc，定压下对水加热形成蒸汽的过程，可分成三个阶段：1408、湿蒸汽的干度概念、定义式干度：湿蒸汽中所含饱和蒸汽的质量百分数。14、湿空气的含湿量指单位质量干空气中所含水蒸气的质量，单位：[g/kg(a)]或[kg/kg(a)]

8、湿蒸汽的干度概念、定义式14、湿空气的含湿量141第一节热量传递的三种基本方式1、热量传递的三种基本方式：热传导、热对流、热辐射2、复合换热过程指在换热面上同时存在对流和辐射换热过程。（换热面上同时存在两种以上的热量传递方式）3、传热过程热量由热流体通过固体壁面传递给冷流体的过程。第四章热量传递基本理论第一节热量传递的三种基本方式1、热量传递的三种基本方式：142第二节导热基本定律1、温度场的一般表达式：稳态温度场：一维：2、温度梯度沿等温面法线方向的温度增量与法向距离比值的极限，单位是K/m。第二节导热基本定律1、温度场的一般表达式：稳态温度场：1433、傅里叶定律傅里叶定律指出：单位时间内通过厚度为的平壁所传导的热量，即热流量与此平壁内的温度变化率以及垂直于热量传递方向的截面积A成正比，即：矢量形式：标量形式：——导热系数（或导热率），单位是W/(m·K)；——温度梯度，单位是K/m。当物体一定时，决定热流密度大小的物理量是：温度梯度3、傅里叶定律矢量形式：标量形式：——导热系数（或导热率）1444、导热系数物质的物性参数，表示物质导热能力的大小。物理意义：即导热系数的数值等于温度梯度1K/m时，单位时间内通过单位面积的导热量。不同物质的导热系数彼此不同，即使是同一种物质，导热系数的值也随压力、温度以及该物质内部结构、湿度等因素而变化。4、导热系数物质的物性参数，表示物质导热能力的大小。物理意义1455、通过平壁的稳态导热——温压或温差（℃）；——平壁的导热热阻（m2·K/W）5、通过平壁的稳态导热——温压或温差（℃）；——平壁的导热146单位时间内，通过截面积A的热流量：三层平壁的导热计算：单位时间内，通过截面积A的热流量：三层平壁的导热计算：147【例8－1】锅炉炉墙由三层材料组成：内层为耐火砖，厚度为230mm，导热系数为1.1W/(m·K)；中间层为石棉隔热层，厚度为60mm，导热系数为0.1W/(m·K)；外层为红砖，厚度为240mm，导热系数为0.58W/(m·K)。已知炉墙内、外表面的温度分别为500℃和50℃，试求通过炉墙的热流密度与各层接触面处的温度。【例8－1】锅炉炉墙由三层材料组成：内层为耐火砖，厚度为2148练习：锅炉炉墙由三层材料组成：内层为厚度为230mm，导热系数为1.0W/(m·K)；中间石棉隔热层，导热系数为0.1W/(m·K)；外层砖厚度240mm，导热系数为0.6W/(m·K)。已知炉墙内、外表面的温度分别为500℃和50℃，试求当热损失不超过300W时，石棉隔热层的厚度与各层接触面处的温度。练习：锅炉炉墙由三层材料组成：内层为厚度为230mm，导热149第三节非稳态导热1、非稳态导热的一般规律1)物体内各点温度随时间变化；2)与热流法向相垂直的截面上热流量处处不相等。

即热流量随时间和空间变化。2、集总参数法在解决非稳态导热中，忽略内部导热热阻的简化分析方法第三节非稳态导热1、非稳态导热的一般规律2、集总参数法150

由集总参数法得出的非稳态导热物体温度的变化表达式：由集总参数法得出的非稳态导热物体151比渥数：物理意义：固体内部单位导热面积上的导热热阻与单位表面积上的换热热阻之比。:是从边界上开始发生热扰动的时刻到所计算时刻为止的时间间隔；：是热扩散率；可视为使热扰动扩散到面积上所需要的时间。物理意义：是无量纲时间，表征热扰动深入到导热物体内部的相对时间。傅里叶数：比渥数：物理意义：固体内部单位导热面积上的导热热阻与单位表面152热电偶对流体温度变动反应的快慢取决于其自身的热容量（）及表面换热条件（）。

热电偶对流体温度变动反应的快慢取决于其自身的热容量（）及表面153第五节对流换热

1、对流换热概念对流换热是指流动的流体和固体壁面直接接触时，由于两者温度不同，相互之间发生的热量传递过程。传热机理：热对流和热传导的联合作用。对流换热量计算：第五节对流换热1、对流换热概念对流换热是指流动的流体和1542、影响对流换热的主要因素流动的起因流动速度与形态流体有无相变换热面的几何形状和大小及位置流体的热物理性质2、影响对流换热的主要因素流动的起因155流动的起因流体流动按其产生的原因分为流动的起因流体流动按其产生的原因分为156针对管内流动，当Re＜2300时为稳定层流；Re＞1×104时为旺盛紊流；2300＜Re＜1×104时则为不稳定的过渡段。流体的速度与形态层流和紊流。由雷诺数Re大小来判别。针对管内流动，流体的速度与形态层流和紊流。由雷诺数Re大157雷诺数Re——流体的速度（m/s）；——管道直径（m）；——流体的密度（kg/m3）——流体的动力粘性系数（或动力年度）[kg/(m·s)]——流体的运动粘度（m2/s）,雷诺数Re——流体的速度（m/s）；——管道直径（m）；——158流体的热物理性质

流体物理性质对对流换热的影响由来表示：

——流体的动力粘性系数[kg/(m·s)]；——流体的定压比热容[J/(kg·K)]；——流体导热系数[W/(m·℃)]；——热扩散率（m2/s）；——运动粘度（m2/s）。流体的热物理性质流体物理性质对对流换热的影响由来表示：159换热面的形状和大小及位置影响流体的流动情况，边界层的形成、发展产生显著影响，从而影响对流换热。流体有无相变发生流体集态改变（或相变），如液体受热沸腾或蒸汽遇冷凝结的对流换热过程，称为相变换热。相变换热较强烈。换热面的形状和大小及位置流体有无相变160在换热温差和换热流体一定时,影响对流换热强度的最主要因素是3、对流换热微分方程在换热温差和换热流体一定时,影响对流换热强度的最主要因素是31614、对流换热的准则方程反映流动状况的雷诺准则：反映流体物理性质的普朗特准则：格拉晓夫准则：表示对流换热强弱的准则努谢尔特准则：物理意义：流体在固体表面上的无量纲温度梯度。4、对流换热的准则方程反映流动状况的雷诺准则：反映流体物理162雷诺数准则：——流体的速度（m/s）；——管道直径（m）；——流体的密度（kg/m3）——流体的动力粘性系数（或动力年度）[kg/(m·s)]——流体的运动粘度（m2/s）,物理意义：反应流体强制对流时，惯性力和粘滞力的相对大小。雷诺数准则：——流体的速度（m/s）；——管道直径（m）；—163普朗特准则

——热扩散率（m2/s）；——流体的动力粘性系数[kg/(m·s)]；——流体的比压压热容[J/(kg·K)]；——流体导热系数[W/(m·℃)]；——运动粘度（m2/s）。物理意义：反应流体动量扩散能力与热扩散能力的相对大小。普朗特准则——热扩散率（m2/s）；——流体的动力粘性系数164格拉晓夫准则：物理意义：反应自然对流对换热过程中，浮升力与粘滞里的相对大小。——流体的体胀系数（1/K）；——重力加速度（m/s2）；——定型尺寸，对于管内流动为管道直径（m）——固体壁面与流体之间的温差（℃）；——流体的运动粘度（m2/s）

格拉晓夫准则：物理意义：反应自然对流对换热过程中，浮升力与粘165努谢尔特准则表示强制对流：表示自然对流：反应对流换热过程中壁面法向温度梯度大小的影响在流体物性和表面尺寸一定时，努谢尔特数表征对流换热在换热强度方面的特性。影响强制对流换热强度大小的准则数包括：Re、Pr.影响自然对流换热强度大小的准则数包括：Gr、Pr.努谢尔特准则表示强制对流：表示自然对流：反应对流换热过程中壁1665、定性温度和定型尺寸定性温度：在运用对流换热准则方程时，各准则数中都含有一些物性参数，它们与温度有关，选作为确定物性参数的温度为定性温度。定型尺寸：同样准则方程式中还有一些准则数要涉及到其空间尺寸，这些尺寸对固体壁面的放热情况有决定性的影响，称这些尺寸为定型尺寸。

5、定性温度和定型尺寸1677、相变换热膜状凝结：蒸汽同低于其相应压力下的饱和温度的冷壁面接触时，放出汽化潜热而凝结成液体附着在冷壁面上。如果润湿性液体能很好地润湿壁面，在冷壁面上铺展成一层完整的液膜，称为膜状凝结。珠状凝结：非润湿性液体的蒸汽凝结时，凝结液体在冷壁面上凝聚成一颗颗小液珠，而不形成连续的液膜，这种凝结称为珠状凝结。工程中常遇到的相变对流换热过程有：液体受热沸腾和蒸汽放热凝结7、相变换热膜状凝结：蒸汽同低于其相应压力下的饱和温度的168自然对流区核态沸腾区过渡沸腾稳定膜态沸腾大容器沸腾自然对流区大容器沸腾169自然对流区1）℃，沸腾未开始，单向自然对流规律；2）起始沸腾点：从起始沸腾点开始，在加热面的某些特定点（称汽化核心）产生汽泡。自然对流区170核态沸腾孤立汽泡区：开始阶段，汽化核心产生的汽泡彼此互不干扰，称孤立汽泡区。随着，汽化核心增加，汽泡相互影响，并合成汽块及汽柱。在核态沸腾区中，汽泡扰动剧烈，换热系数和热流密度都急剧增加。由于汽化核心对换热起着决定性影响，这两区的沸腾统称为核态沸腾（泡状沸腾）。核态沸腾区特点：温压小，换热强。核态沸腾在核态沸腾区中，汽泡扰动剧烈，换热系数和热流171过渡沸腾进一步提高，降低，直至到达，不稳定原因：汽泡汇集成汽膜覆盖在加热面时那个，阻碍了液体与壁面的接触。稳定膜态沸腾加热面上形成稳定的蒸汽膜层，过渡沸腾稳定膜态沸腾172流动的流体和固体壁面直接接触时，相互之间的换热过程称为对流换热过程。热量由热流体通过壁面传递给冷流体的过程叫做传热过程。基本概念及基本定律总复习课件173辐射力：物体单位表面积在单位时间内向半球空间所有方向上发射出去的全部波长的辐射能的总量，单位是W/m2。

第六节辐射换热

1、

热辐射的基本概念

黑体辐射力：黑体单位表面积在单位时间内向半球空间所有方向上发射出去的全部波长的辐射能的总量，单位是W/m2。

辐射力：物体单位表面积在单位时间内向半球空间所有方向上发1742、斯忒藩－玻耳兹曼定律（四次方定律）斯忒藩－玻耳兹曼常数（又称黑体辐射常数），其值为5.67×10－8W/(m2•K4)黑体辐射常数，其值为5.67W/(m2•K4)黑体的辐射力与黑体的绝对温度的四次方成正比2、斯忒藩－玻耳兹曼定律（四次方定律）斯忒藩－玻耳兹曼常数175发射率：实际物体的辐射力与同温度下黑体的辐射力的比值。

实际物体的辐射力：3、实际物体的发射率实际物体的辐射特性与绝对黑体不同点：实际物体的光谱辐射力往往随波长不规则的变化；实际物体的辐射力并不严格地同热力学温度的四次方成正比；实际物体的定向辐射强度在不同方向上的变化。发射率与材料的种类、温度、表面状况有关。发射率：实际物体的辐射力与同温度下黑体的辐射力的比值。实际176

4、基尔霍夫定律基尔霍夫定律：在热平衡的条件下，任意物体对黑体投入辐射的吸收比等于同温度下该物体的发射率，即：

对于灰体，无论投入辐射是否来自黑体，也不论是否处于热平衡，其吸收比恒等于同温度下该物体的发射率。4、基尔霍夫定律基尔霍夫定律：在热平衡的条件下，任意物体对1775、角系数。相对性：完整性：可加性：角系数性质：定义：表面1发出的辐射能中直接落到表面2上的百分数称为表面1对表面2的角系数，记为注意：角系数是一个纯几何因子，只取决于换热物体的几何特性（形状、尺寸、物体的相对位置）与两个表面的温度及发射率无关。5、角系数。相对性：完整性：可加性：角系数性质：178若有一非凹型表面A1被另一表面A2所包围，则由于所以两块很接近的大平行平板，每一个表面的辐射能可认为全部落到另一面，则由于所以两块很接近的大平行平板，每一个表面的辐射能可认为全部1796、灰体间的辐射换热有效辐射：单位时间内离开表面单位面积的总辐射能。E：表面自身的辐射；被表面反射的部分指物体本身表面向外发出的辐射能。自身辐射投射辐射单位时间内由外界向该物体单位表面积投射来的总辐射能。6、灰体间的辐射换热有效辐射：单位时间内离开表面单180灰体表面构成的封闭空间中辐射换热：

系统黑度、系统发射率：灰体表面构成的封闭空间中辐射换热：181基本概念及基本定律总复习课件182基本概念及基本定律总复习课件1837、折热板假设条件：折热板和辐射板均为灰体无折热板时：结论：加入折热板后，1，2物体的辐射换热量减小为未加折热板时的一半。7、折热板假设条件：折热板和辐射板均为灰体无折热板时：结184基本概念及基本定律总复习课件185课后习题（p188）：4--39课后习题（p188）：4--39186第五章热工基础的应用第一节喷管和扩压管反应了流速变化率、比体积变化率、截面积变化率之间的关系。1、一维稳定流动的基本方程（一）稳定流动质量守恒方程（连续性方程）第五章热工基础的应用反应了流速变化率、比体积变化率1872、稳定流动能量方程微分形式说明工质的速度升高来源于流动过程中的焓降。（适用于可逆及不可逆过程）2、稳定流动能量方程微分形式说明工质的速度升高来源于1883、马赫数马赫数：气体在某截面处的流速与当地音速之比。3、马赫数马赫数：气体在某截面处的流速与当地音速之比。1894、气体在喷管和扩压管中的定熵流动上式称为管内流动特征方程，给出了马赫数、截面面积变化率与流速变化率之间的关系喷管内截面为渐缩型；时，渐扩型的缩放型的；4、气体在喷管和扩压管中的定熵流动上式称为管内流动特征方程，1905、临界压力和临界压力比定熵流动过程中，临界截面上气体的流速等于当地声速，临界截面上气体的压力称为临界压力。临界压力与滞止压力之比称为临界压力比。5、临界压力和临界压力比1916、绝热节流绝热节流前后的焓值不变，但不能认为绝热节流是一个等焓过程。绝热节流重新达到平衡后，焓值不变，压力下降，熵增大。对理想