工程热力学大总结第五版

工程热力学大总结第五版内容摘要：

于理想气体、可逆绝热过程 10．    11111111121212211nppnRTTTRnvpvpnwnn 适用于理想气体、可逆多变过程 流动功 : 1122 vpvpw f  推动 1kg 工质进、出控制体所必须的功。 技术功 : 1．st wzgcw  221 热力过程中可被直接利用来作功的能量，统称为技术功。 2．st wgd zdcw   221 适用于稳态稳流、微元热力过程 3． 2211 vpvpww t  技术功等于膨胀功与流动功的代数和。 4． vdpwt  适用于稳态稳流、微元可逆热力过程 5．  21vdpwt 适用于稳态稳流、可逆过程 18 热量 ： 1． TdSq 适用于任何工质、微元可逆过程。 2． 21Tdsq 适用于任何工质、可逆过程 3． WUQ  适用于 mkg 质量任何工质，开口、闭口，可逆、不可逆过程 4． wuq  适用于 1kg 质量任何工质，开口、闭口，可逆、不可逆过程 5． pdvduq  适用于微元，任何工质可逆过程。 6．  21 pdvuq 适用于任何工质可逆过程。 7CVS dEWmgZChmgZChQ     1121122222 2121 适用于任何工质，任何系统，任何过程。 8． swgdzdcdhq   221 适用于微元稳态稳流过程 9． twhq  适用于稳态稳流过 程 10． uq  适用于任何工质定容过程 11．  12 TTcq v  适用于理想气体定容过程。 12． hq  适用于任何工质定压过程 13．  12 TTcq p  适用于理想气体、定压过程 14． 0q 适用于任何工质、绝热过程 15．   11 12  nTT knq v 19 适用于 理想气体、多变过程 图 3－ 1 轴功 图 3－ 2 流动功 图 3－ 3 闭口系统的能量转换 图 3－ 7 技术功 20 图 3－ 5 开口系统 第四章 理想气体的热力过程及气体压缩 分析热力过程的一般步骤： ， p=f(v)； 、终状态的基本状态参数； pv 图及 T— s 图上 ,使过程直观，便于分析讨论。 绝热过程 ：系统与外界没有热量交换情况下所进行的状态变化过程，即 0q 或 0q 称为绝热过程。 定熵过程 ：系统与外界没有热量交换情况下所进行的可逆热力过程，称为定熵过程。 多变过程 ：凡过程方程为 npv 常数的过程，称为多变过程。 定容过程 ：定量工质容积保持不变时的热力过程称为定容过程。 定压过程 ：定量工质压力保持不变时的热力过程称为定压过程。 定温过程 ：定量工质温度保持不变时的热力过程称为定温过程。 单级活塞式压气机工作原理： 吸气过程、压缩过程、排气过程，活塞每往返一次， 完成以上三个过程。 21 活塞式压气机的容积效率 ：活塞式压气机的有效容积和活塞排量之比，称为容积效率。 活塞式压气机的余隙 ：为了安置进、排气阀以及避免活塞与汽缸端盖间的碰撞，在汽缸端盖与活塞行程终点间留有一定的余隙，称为余隙容积，简称余隙。 最佳增压比 ：使多级压缩中间冷却压气机耗功最小时，各级的增压比称为最佳增压比。 压气机的效率 ：在相同的初态及增压比条件下，可逆压缩过程中压气机所消耗的功与实际不可逆压缩过程中压气机所消耗的功之比，称为压气机的效率。 热机循环 ：若循环的结果是工质将外界的热能在一定条件下连续不断地 转变为机械能，则此循环称为热机循环。 气体主要热力过程的基本公式 过程 定容过程 定压过程 定温过程 定熵过程 多变过程 过程指数 n ∞ 0 1 к n 过程方程 v=常数 p=常数 pv=常数 pvк =常数 pv n =常数 P、 v、 T 关系 2211Tp 2211Tv 1 1 2 2pv pv 21 1 2pv pv 12211Tv 121pp  21 1 2nnpv pv 12211nTv 121nnpp uS、h、计算式 21()vu c T T  21()ph c T T  21lnvTScT 21()vu c T T  21()ph c T T  21lnPTScT 0u 0h 2112lnlnvSRvpRp 21()vu c T T   21()ph c T T   0S 21()vu c T T  21()ph c T T  221122112211ln lnln lnln lnvppvTvS RTvTpcRTpvpccvp 膨胀功 21w pdv w=0 2121()w p v vR T T 2112lnlnvw RTvpRTp 1 1 2 21211211 ()11 ()111w u p v p vR T TRT PP       1 1 2 21211211 ()11 ()111nnw p v p vnR T TnRT PnP    热量 21()vquc T T 21()pqhc T T q T sw 0q 211()( 1)vnqnc T Tn 22 2121q cdTTds 比热容 vc pc  0 1nvnc   备注 表中比热容为定值比热容 多变指数 n： z 级压气机，最佳级间升压比： i1z1pp ＋＝ 图 4－ 1 绝热过程 pv 图 图 4－ 2 绝热过程 Ts 图 23 图 4－ 3 多变过程 pv 图 图 4－ 3 多变过程 Ts 图 图 4－ 6 单级活塞式压气机 图 4－ 7 理论压气过程示功图 24 图 4－ 8 三种压缩过程 pv 图和 Ts 图 图 411 为两级压气机工作过程图 第五章 热力学第二定律 热力学第二定律 ： 开尔文说法：只冷却一个热源而连续不断作功的循环发动机是造不成功的。 克劳修斯说法：热不可能自发地、不付代价地从低温物体传到高温物体。 第二类永动机 ：从单一热源取得热量，并使之完全转变为机械能而不引起其他变化的循环发动机，称为第二类永动机。 孤立系统 ：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换，称为孤立系统。 孤立系统熵增原理 ： 任何实际过程都是不可逆过程，只能沿着使孤立 系统熵增加的方向进行。 定熵过程 ：系统与外界没有热量交换情况下所进行的可逆热力过程，称为定熵过程。 热机循环 ：若循环的结果是工质将外界的热能在一定条件下连续不断地转变为机械能，则此循环称为热机循环。 25 制冷 ：对物体进行冷却，使其温度低于周围环境温度，并维持这个低温称为制冷。 制冷机 ：从低温冷藏室吸取热量排向大气所用的机械称为制冷机。 热泵 ：将从低温热源吸取的热量传送至高温暖室所用的机械装置称为热泵。 理想热机 ：热机内发生的一切热力过程都是可逆过程，则该热机称为理想热机。 卡诺循环 ：在两个恒温热源间，由两个可逆 定温过程和两个可逆绝热过程组成的循环，称为卡诺循环。 卡诺定理 ： 1．所有工作于同温热源与同温冷源之间的一切 可逆循环，其 热效率 都相等，与采用哪种工质无关。 2．在同温热源与同温冷源之间的一切 不 可逆 循环， 其热效率 必小于可逆循环。 自由膨胀 ：气体向没有阻力空间的膨胀过程，称为自由膨胀过程。 熵的定义式：  21 Tqs  J/kg K 工质熵变计算： 12 sss  ，  0ds 工质熵变是指工 质从某一平衡状态变化到另一平衡状态熵的差值。 因为熵是状态参数，两状态间的熵差对于任何过程，可逆还是不可逆都相等。 1．1212 lnln vvRTTcs v  理想气体、已知初、终态 T、 v 值求 Δ S。 2．1212 lnln PPRTTcs P  理想气体已知初、终态 T、 P 值求 Δ S。 3．1212 lnln PPcvvcs vP  理想气体、已知初、终态 P、 v 值求 Δ S。 4．固体及液体的熵变计算： 12ln, TTmcsTm c dTds  5．热源熵变： TQs 26 克劳修斯不等式： 0rTQ 任何循环的克劳修斯积分永远小于零，可逆过程时等于零。 闭口系统熵方程 ：  ni ii s os u rs y si s o sssss 1或 式中： Δ Ssys—— 系统熵变； Δ Ssur—— 环境熵变； Δ SI—— 某子系统熵变。 开口系统熵方程 ： 1122 smsmsss s u rs y si s o  式中： m2s2—— 工质流出系统的熵； m1s1—— 工质流入系统的熵。 不可逆作功能力损失： ISOSTW  0 式中： T0—— 环境温度； Δ SISO—— 孤立系统熵增。 图 54 卡诺循环 的 pv 图和 Ts 图 27 图 54 逆 卡诺循环 的 pv 图和 Ts 图 图 57 任意可逆循环 28 图 57 熵变 、 熵流 与 熵产 第六章 热力学微分关系式 1．基本概念 自由能： F =U－ TS， F 称为自由能，或称亥姆霍兹（ Helmholtz）函数。 自由焓： 令 G = H－ TS， G 称为自由焓，或称吉布斯（ Gibbs）函数。 2．重要公式 热力学能的基本关系式： VpUWUQ ddd   VpSTU ddd  焓的基本关系式： pVVpUH dddd  pVSTH ddd  自由能基本关系式： VpTSF ddd  29 自由焓的基本关系式： PVTSG ddd  麦克斯韦关系式： vs )()( SpVT  ps )()( SVpT  vT )()( TpVS  pT )()( TVpS  热系数： Tpv)(1)(1)(1pvvTvvTpp 式中  —— 压力温度系数； v)( Tp—— 物质在定容下压力随温度的变化率；  —— 容积膨胀系数，或称热膨胀系数； p)( Tv—— 物质在定压下比体积随温度的变。