工程热力学期末总复习

工程热力学期末总复习1考试安排

2014-01-09(18周星期四)09:00-11:00[ME04008]工程热力学A综404机自1101机自1102机自1103机自1104[ME04008]工程热力学A综406机自1101机自1102机自1103机自1104[ME04008]工程热力学A综408机自1101机自1102机自1103机自1104[ME04008]工程热力学A综417机自1105机自1106机自1107机自1108[ME04008]工程热力学A综418机自1105机自1106机自1107机自1108[ME04008]工程热力学A综419机自1105机自1106机自1107机自11082第3章气体和蒸汽的性质第4章气体和蒸汽的热力过程及热力学一般关系式第6章实际气体性质第1章基本概念第2章第一定律第5章第二定律第１２章湿空气第７章气体和蒸汽的流动第８章压气机的热力过程第１３章化学热力学基础第９章气体动力循环第１0章蒸汽动力装置循环第11章制冷循环工程热力学热力学基本概念

和基本理论工质性质应用基本热力过程3复习方法看教材例题、课后思考题和平时习题，通过题目反过来理解知识点；根据知识点浏览全书，并弄清楚各章节（部分）的联系；重在理解和应用。4研究能量转换、特别是热能转化成机械能的规律和方法，以及提高转化效率的途径，以提高能源利用的经济性。这门课的目的5第一章基本概念及定义复习要点（知识点）：1、熟练掌握热力学的基本概念、名词和术语；2、掌握状态参数的特征，基本状态参数的定义和单位；3、掌握热量和功量过程量的特征，会计算可逆过程功和热量，并能够看懂坐标图。6热力系统：人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统。外界（环境）：热力系以外的与系统发生质能交换的物体。边界：热力系与外界的分界面（系统与外界的作用都通过边界）热力学的基本概念、名词和术语真实的、固定的、封闭的假想的、运动的、开口的边界特点热交换功交换质量交换热力系统与外界的相互作用7热力系统分类汇总以系统与外界关系划分：

有无是否传质开口系闭口系是否传热非绝热系

绝热系是否传功非绝功系

绝功系是否传热、功、质非孤立系

孤立系8热力学状态：热力系在某一瞬时所呈现的宏观物理状况。状态参数：描述系统状态的宏观物理量。（1）状态状态参数：单值对应（2）状态参数是点函数（状态函数）（3）状态参数变化量与路径无关，只与初终态有关。常用状态参数（6个）：p、v、T、u、h、s注意：压力：绝对压力p、表压力pg、真空度pv、环境压力pb的关系温度：摄氏温度和热力学温度的关系9状态方程式：简单可压缩系仅有2个独立状态参数，反映3个基本状态参数p、v、T之间关系的函数关系式。形式取决于工质的种类。简单可压缩系：只交换热量和一种准静态的容积变化功状态坐标图：以任意两个独立变量为坐标的平面图，常用的有：p-v,T-s,h-s,p-h注意：在坐标图上只有平衡态的热力参数才有实际意义，才有确定的值。理想气体状态方程

10平衡状态：在不受外界影响（重力场除外）的条件下，系统宏观性质不随时间改变（状态保持不变）的状态。热力过程：系统从一个状态向另一个状态变化时所经历的全部状态的总和。准平衡过程（准静态过程）：过程进行的相对缓慢，工质在平衡被破坏后自动恢复平衡所需的时间，即弛豫时间又很短，工质有足够的时间来恢复平衡，随时都不致显著偏离平衡状态。破坏平衡所需时间（外部作用时间）恢复平衡所需时间（驰豫时间）>>可逆过程：系统（工质）在完成某一过程后，如能使过程逆行而使系统及外界回复到原始状态，不留下任何变化，则此过程称为可逆过程。实现条件：可逆过程=准平衡过程+无耗散效应11功：系统与外界间在力差的推动下，通过宏观有序（有规则）运动方式传递的能量，用W表示。过程量，大小不仅与初、终状态有关，而且与过程进行的性质、路径等有关。热力学中规定，系统对外做功取正值，外界对系统做功取负值。可逆过程的膨胀功（体积变化功）可逆过程的技术功12热量：系统与外界之间在温差的推动下，通过微观粒子无序运动的方式与外界交换的能量，用Q表示。过程量，大小不仅与初、终状态有关，而且与过程进行的性质、路径等有关。热力学上统一规定：外界向系统传热为正，系统向外界传热为负。13循环：工质从某一初态出发，经历一系列热力状态后，又回到原来初态的热力过程称为热力循环，即封闭的热力过程。根据循环效果及进行方向不同，循环分为正向循环和逆向循环。正循环（热－机）活塞式内燃机循环燃气轮机循环蒸汽动力循环逆循环（机－热）制冷循环热泵循环14

动力循环：热效率(thermalefficiency)逆向循环：制冷系数(coefficientofperformancefortherefrigerationcycle)供暖系数(coefficientofperformancefortheheat-pumpcycle)循环经济性指标15第二章热力学第一定律复习要点（知识点）：1、理解热力学第一定律的实质；2、掌握内部储存能（热力学能）、外部储存能和总能的概念；3、掌握热力学第一定律表达式，特别是闭口系及稳定流动开口系能量方程；4、灵活应用热力学第一定律表达式对具体问题进行分析计算；5、掌握体积变化功、推动功、流动功、轴功和技术功的概念及计算式；6、理解焓的定义；16热力学第一定律的实质：能量守恒与转换定律在热现象中的应用一般关系式进入系统的能量－离开系统的能量=系统能量的增量表述热是能的一种，机械能变热能，或热能变机械能时，它们间的比值是一定的。或：热可以转变为功，功也可以转变为热；一定量的热消失时，必产生相应量的功；消耗一定量的功时，必出现与之对应的一定量的热。17热力学能：物质内部微观粒子具有的能量的总和。U=Uk+Up总（储存）能总能热力学能，内部储存能外部储存能宏观动能宏观位能18推动功：由于工质的进出，外界与系统之间所传递的一种机械功，表现为流动工质进出系统时所携带和所传递的一种能量。功的形式除了膨胀功或压缩功这类与系统的界面移动有关的功外，还有因工质在开口系统中流动而传递的功。流动功：使工质流入和流出系统所做的推动功的代数和，维持工质流动所需的功（代价）。19焓定义：H=U+pV

比焓h=u+pv单位：J（kJ）J/kg（kJ/kg）焓是状态参数。物理意义：1kg工质通过一定的界面流入热力系统，同时带入系统的是其储存于内部的热力学能u，以及从外部功源获得的推动功pv，因此引进1kg工质获得的总能量是热力学能与推动功之和，即比焓。因此，焓是引进或排出工质而输入或排出系统的总能量。20闭口系统能量方程式

Q=△U+W是热力状态变化过程的核心，是最基本的能量方程式。21稳定流动系统能量方程式22功的类型及其区别和联系热能转变成功部分输出轴功流动功机械能增量23稳定流动系统能量方程的应用24第三章气体和蒸汽的性质复习要点（知识点）：1、掌握并正确应用理想气体状态方程式；2、理解理想气体比热容的概念，熟练应用比热容计算理想气体热力学能、焓、熵及过程热量；3、掌握有关蒸汽的术语及其意义；4、掌握蒸汽定压发生过程及其p-v图和T-s图上的一点、两线、三区、五态；25

气态气体蒸气理想气体状态方程式分子为不占体积的弹性质点除碰撞外分子间无作用力理想气体是实际气体在低压高温时的抽象。实际气体就是不符合上述两点假设的气态物质。理想气体的基本假设26理想气体的比热容定义：分类：按物量质量热容（比热容）cJ/(kg·K)体积热容C‘J/（m3·K）摩尔热容CmJ/（mol·K）注：体积热容是指在标准状态下的体积。物体温度升高1K或1°所需热量叫热容单位质量（1kg）物体温度升高1K或1°所需热量27理想气体的热力学能、焓是温度的单值函数迈耶公式Cv不易测量，通过测量Cp，根据上式即可算出Cv按过程质量定压热容（比定压热容）质量定容热容（比定容热容）及由于热量是过程量，因此比热容也是过程量，与经历的热力过程有关。28理想气体比热容及热量的计算

对c作不同的技术处理可得精度不同的热量计算方法:

真实比热容积分利用平均比热表利用平均比热直线定值比热容29理想气体的热力学能、焓和熵适用于理想气体、任意过程。适用于理想气体、任意过程。1kg工质在微元可逆过程中与热源交换的热量适用于理想气体、任意过程。30水蒸气的饱和状态和相图3132水的定压加热汽化过程一点临界点Criticalpoint两线上界限线(饱和水线)下界限线(饱和蒸汽线)三区液汽液共存汽五态未饱和水饱和水湿蒸汽干饱和蒸汽过热蒸汽水的状态可归纳为饱和水和饱和蒸汽没有区别33第四章气体和蒸汽的基本热力过程复习要点（知识点）：1、掌握4种基本热力过程及多变过程的初终态参数之间的相互关系（过程方程+状态方程）；2、掌握4种基本热力过程及多变过程与外界交换热量和功的计算；3、了解蒸汽热力过程热量和功的计算；34常数如：燃气轮机如：蒸汽电厂冷凝器如：汽轮机如：汽油机各热力过程的过程方程和热量、功的计算见表4-135水蒸气基本热力过程基本方程可逆过程定容过程定压过程定熵过程定温过程36第五章热力学第二定律复习要点（知识点）：1、理解热力学第二定律的实质及数学表达式；2、掌握卡诺卡诺循环和卡诺定理；3、掌握熵的意义、计算及应用；4、理解孤立系统熵增原理。37热力学第二定律实质：热力过程具有方向性。两种表述：克劳休斯说法（传热）：不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其它变化。开尔文说法（热功转换）：不可能从单一物体取热使之完全变为功而不引起其它变化。两种说法的等效性38卡诺循环定义：工作在两个恒温热源间的理想可逆正循环卡诺循环的组成：卡诺循环由两个定温和两个绝热可逆过程组成。39逆卡诺循环：工作在两个恒温热源间的理想可逆逆循环概括性卡诺循环：（两热源间的极限回热循环）多热源可逆循环：40卡诺定理定理一：在相同温度的高温热源和相同温度的低温热源之间工作的一切可逆循环，其热效率都相等，而与循环的种类无关，与所采用哪一种工质也无关。定理二：在相同的高温热源和相同的低温热源间工作的不可逆循环，其热效率必小于可逆循环的热效率。41熵的定义：比熵熵是状态参数，熵变与路径无关,只与初终态有关热力学第二定律的数学表达式克劳修斯不等式用于判断循环是否可逆可逆“=”不可逆，不等号42熵流和熵产对于任意微元过程有：=：可逆过程>：不可逆过程定义熵产：纯粹由不可逆因素引起熵流：永远熵方程熵方程与孤立系统熵增原理

所以，单纯传热，若可逆，系统熵变等于熵流；若不可逆系统熵变大于熵流，差额部分由不可逆熵产提供。

43熵变的计算方法理想气体仅可逆过程适用Ts1234任何过程44第六章实际气体的性质及热力学一般关系式复习要点（知识点）：1、掌握通用压缩因子的物理意义；2、掌握对比态原理，会计算对比态参数并利用通用压缩因子图进行实际气体计算；3、了解实际气体状态方程，掌握范德瓦尔方程。45压缩因子Z的物理意义物理意义：实际气体的摩尔体积(比体积)与同温同压下理想气体的摩尔体积（比体积）之比。反映实际气体压缩性的大小。>1=1<1Z说明实际气体比理想气体更难压缩说明实际气体可压缩性大取决于气体种类和状态46范德瓦尔方程a,b—物性常数，由实验测定；内压力（Vm–b）—分子自由活动的空间，体积修正项消除物性常数，更方便计算。通用压缩因子若取Zcr为常数，则为编制通用压缩因子图提供了理论基础。对应态原理47设备及循环部分（应用）48第七章气体与蒸汽的流动复习要点（知识点）：1、掌握一维稳定流动的基本方程；2、理解促使流速改变的力学条件和几何条件及对流速的影响；3、理解滞止状态、临界截面的概念及其状态参数；4、掌握喷管的设计和校核计算；5、了解绝热节流的特点；49稳定流动的基本方程式连续性方程对不可压缩流体，dv=0，过程方程能量方程声速方程50促使流速改变的条件力学条件dp与dcf的符号始终相反1、流速增加，则压力必然降低；2、压力升高，则流速必然降低。几何条件流速变化与截面积变化之间的关系，与马赫数有关5152绝热滞止状态绝热滞止：气体在绝热流动过程中，因受某种物体的阻碍，而流速降为零的过程。滞止温度、压力高于气流T、P，随流速差别更大。h0——总焓或滞止焓1、理想气体，定比热2、水蒸气：从h-s图上查其他状态参数53喷管的设计计算据p1，v1，T1背压

pb功率喷管形状几何尺寸初参数首先确定pcr与pb关系，然后选取恰当的形状然后计算喷管的几何尺寸，如A喉口、A2和l等5455第八章压气机的工作过程复习要点（知识点）：1、掌握压气机的工作原理；2、掌握不同压缩过程状态参数的变化规律、耗功的计算及压气机耗