工程热力学与传热学复习资料总体

工程热力学第一章工质一一实现热能和机械能相互转化的媒介物质。热力学系统一一简称系统、体系，人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统。闭口系统一一与外界只有能量交换而无物质交换的热力系统，闭口系统又叫做控制质量。开口系统一一与外界不仅有能量交换而且有物质交换的热力系统，开口系又叫做控制容积，或控制体。区分闭口系和开口系的关键是有没有质量越过了边界，并不是系统的质量是不是发生了变化。绝热系统一一与外界无热量交换的热力系统。绝热系是从系统与外界的热交换的角度考察系统，不论系统是开口系还是闭口系，只要没有热量越过边界，就是绝热系。简单可压缩系一一由可压缩流体构成，与外界可逆功交换只有体积变化功（膨胀功）一种形式，没有化学反应的有限物质系统。对于简单可压缩系，只要有两个独立的状态参数即可确定一个平衡状态，所有其它状态参数均可表示为这两个独立状态参数的函数。准平衡过程一一又称准静态过程，不致显著偏离平衡状态，并迅速恢复平衡的过程。准平衡过程进行的条件是破坏平衡的势无穷小，过程进行足够缓慢，工质本身具有恢复平衡的能力。准平衡过程在坐标图中可用连续曲线表示。可逆过程一一工质能沿相同的路径逆行而回复到原来状态，并使相互作用中所涉及到的外界回复到原来状态，而不留下任何改变的过程。过程不可逆的成因一是有限势差的作用，二是物系本身的耗散作用，所以可逆过程，首先应是准平衡过程，同时在过程中没有任何耗散效应。实际热力设备中所进行的一切热力过程都是不可逆的，可逆过程是不引起任何热力学损失的理想过程。可逆过程可用状态参数图上连续实线表示。膨胀功一一又称“体积功”。机械功的一种。由系统体积变化而由系统对环境所做的功或环境对系统所做的功。第二章热力学能一一原称内能，由分子或其他微观粒子的热运动及相互作用力形成的内动能、内位能及维持一定分子结构的化学能和原子核内部的原子能以及电磁场作用下的电磁能等一起构成的内部储存能。焓一一系统中因引进（或输出）工质而获得（或输出）的总能量，即系统中因引进（或输出）工质H=U+pV。焓是状态参数，而获得（或输出）的热力学能与推动功之和，用符号H=U+pV。焓是状态参数，工程计算中，关心的是焓的相对变化量AH推动功一一推动功是工质在开口系统中流动而传递的功。流动功一一系统为维持工质流动所需的功，等于推动功差用wt表示：）+g（z2-z「A（pv）=用wt表示：）+g（z2-z「技术功一一技术上可资利用的功，对于可逆过程：Wt=-』2vdp,对于微元过程：5w^=-vdp。可逆过程的技术功可用过程线与p轴包围的面积表示，如上图。节流过程一一是指流体（液体、气体）在流道中流经阀门、孔板或多孔堵塞等设备时压力降低的一种特殊流动过程。节流过程在热力设备中常用于压力调节、流量调节或测量以及获得低温等方面。节流过程是典型的不可逆过程，过程中流体处于非平衡状态。稳定流动——流动过程中，开口系统内部及其边界上各点工质的热力参数及运动参数都不随时间而变的流动过程，反之，则为不稳定流动或瞬变流动过程。稳定流动时，开口热力系任何截面上工质的一切参数都不随时间而变，因此开口系统内的所有广延参数如质量、热力学能及熵等均不随时间改变。第三章理想气体一一是一种假想的气体模型。主要假设是：分子是一些弹性的、不具体积的质点，分子间相互没有作用力迈耶公式一一迈耶公式把比定压热容与比定容热容联系起来：°,一七=Rg。迈耶公式表明理想气体的比定压热容恒大于比定容热容；虽然比定压热容和比定容热容都是温度的函数，但它们的差值确是常数。迈耶公式使我们通过实验测定°〃得到不易测准的°v炳——熵是状态参数，以数学式给以定义的熵，即：dS=一狡式中：Sq为1kg工质在微元可逆过程中与外界交换的热量；T是传热时工质的热力学温度；ds是此微元过程中1kg工质的熵变，称为比熵变。汽化潜热——1kg饱和液体定压加热全部转变为同温度的蒸气所吸收的热量，简称为汽化热，用符号Y表示，单位是kJ/kg。下界限线一一连接不同压力下的饱和水状态点得到的曲线称为饱和水线，或下界限线。上界限线一一连接干饱和蒸汽状态点得到的曲线称为饱和蒸汽线，或上界限线。临界点一一下界限线和上界限线的汇合点为临界点。是纯物质的临界状态点，当物质温度高于临界温度时，一般不能采用加压的方法使气体液化。第四章基本热力过程一一工程热力学中把可逆的定容、定压、定温和绝热过程称为基本热力过程。定压过程一一系统压力保持不变的过程。理想气体可逆定压过程的多变指数n=0，其过程方程为:、土 …、，」，，，，、，一，vTp=定值，p1=p2；由pv=RT可确定初、终态参数关系为：~=Ti1定温过程一一系统温度保持不变的过程。理想气体可逆定温过程的多变指数n=1，其过程方程为:pv=定值，p1v1=p2v2；初、终态有：T1=T2

定容过程一一工质比体积保持不变的过程。理想气体的可逆定容过程的多变指数n=8,其过程方程为：v=定值，v2=v1；初、终态参数关系为：―^=£■T绝热过程一一系统与外界无热交换的可逆过程。可逆绝热过程的指数称为绝热指数，用K表示。理想气体可逆绝热过程中比热容取定值时绝热指数等于比热容比。据熵的定义，可逆绝热过程即为熵保持不变的过程，故可逆绝热过程即为定熵过程，理想气体定熵过程中有pvK=常数TvK-1=常数Tp-K-1K=常数第五章热力学第二定律：开尔文表述:不可能制造从单一热源吸热，使之全部转化功而不留下任何变化的热力循环发动机。克劳修斯表述：热量不可能自发地、不花任何代价地从低温物体传向高温物体。热二定律的数学表达式 山告<0克劳修斯积分山平=0为可逆循环，坪<0为不可r r r逆循环，大于零的循环则不能实现。卡诺循环及其热效率一一由卡诺首先提出的理想循环，卡诺循1*归］—二叫归彳0g一dLfE环是工作于温度分别为T1和T2的两个热源之间的循环，由两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程组成，其T-s图如右：图中：d—a为绝热压缩，a—b为定温吸热，b—c为绝热膨胀，c—d为定温放热。一T,,,一.、，一，一卡诺循环热效率：门=1-t.其中，T2和T1分别是低温cT1热源和高温热源的温度。卡诺循环及其热效率重大意义：首先，它奠定了热力学第二定律的理论基础；其次，卡诺循环的研究为提高各种热动力机热效率指出了方向。概括性卡诺循环一一又称双热源间极限回热可逆循环。它由两个可逆定温过程以及两个同类型其他T可逆过程组成。两个热源间的概括性卡诺循环的热效率与卡诺循环相同。即：门=1-—。cT1火用一一在给定环境条件下，能量中可转化为有用功的最高分额称为该能量的火用。或者，热力系只与环境相互作用，从任意状态可逆地变化到与环境相平衡状态时，作出的最大有用功称为该热力系的火用。火无——在环境条件下不可能转换为有用功的那部分能量成为火无。任何能量E都由火用（Ex）和火无（An）两部分组成，E=Ex+An。孤立系的作功能力损失一一？？（Pg177）第八章余隙容积一一活塞式压气机中，因制造公差、金属材料的热膨胀及安装进、排气阀等零件的需要，当活塞处于上死点位置时，在活塞顶面与气缸盖之间留有一定的空隙，该空隙的容积称为余隙容积。余隙容积对压气机理论耗功没有影响，但造成生产量下降，并使实际生产1kg压缩气体耗功增大，因而也被称之为有害容积。容积效率——有效吸气容积V小于气缸排量V，两者之比称为容积效率，以门表示，则门=7。h V VVh增压比一一即循环最高压力与最低压力之比，用n表示。是定压加热的理想循环、压缩空气制冷循环的特性参数：n第九章混合、定压、定容加热过程理想循环一一？？（Pg288-294）燃气轮机装置循环一一??（Pg299-303）第十章1、 为什么蒸汽动力装置循环不采用卡诺循环而用郎肯循环？答：不采用卡诺循环的原因：1）温差小；2） 膨胀末端X太小，不利于动力机安全;3） 压缩两项物质困难2、 蒸汽动力装置循环中为什么用再热循环？3、 蒸汽动力装置循环中为什么用抽气回热循环？优点：1）提高热效率2） 减小汽轮机低压缸尺寸，末级叶片变短3） 减小冷凝器尺寸，减小锅炉受热面缺点：1） 循环比功减小，汽耗率增加2） 增加设备复杂性3） 回热器投资因为优点>缺点，所以用抽气回热循环4提高热效率的措施？1） 提高平均吸热温度T，降低平均放热温度T；2） 减少不可逆损失。第十二章分压力定律——混合气体总压力p等于各组成气体分压力p之和，也称道尔顿分压定律：p=£pi分体积定律——混合气体总体积V等各组成气体分体积V之和，也称亚美格分体积定律：V=£匕i露点（温度）一一与湿空气中水蒸气分压力pv相应的水蒸气的饱和温度。即：在一定的pv下未饱和湿空气冷却达到饱和湿空气，即将结出露珠时的温度。称为露点，用t表示。露点、干球d温度和湿球温度的关系为：仑tw>td，其中，饱和湿空气取等号，未饱和湿空气取不等号。相对湿度一一W，也叫饱和度，湿空气中水蒸气分压力pv,与同一温度同样总压力的饱和湿空气p中水蒸气分压力ps(t)的比值，用W表示。则：中=一。所以相对湿度表示湿空气离开饱s和空气远近程度。含湿■——即比湿度，是指1kg干空气中所含水蒸气的质量，用d表示，则：d