发布时间 : 星期三 文章工程热力学 基本知识点 - 图文更新完毕开始阅读
1.基本概念
分析热力过程的一般步骤：1.依据热力过程特性建立过程方程式，p=f(v)；
2.确定初、终状态的基本状态参数；
3.将过程线表示在p-v图及T—s图上,使过程直观，便于分析讨论。
4.计算过程中传递的热量和功量。
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?q?0或q第五章 热力学第二定律 1.基本概念 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。
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。 为自由膨胀过程。 2.常用公式 熵的定义式：
z级压气机，最佳级间升压比：
2?0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。 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。
多变指数n：
pvn?常数的过程，称为
气体主要热力过程的基本公式 自由膨胀：气体向没有阻力空间的膨胀过程，称
?s???qT J/kg K
1工质熵变计算：
?＝z
pi＋1p1 ?s?s2?s1，?ds?0
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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。
第八章 湿空气 1.基本概念
湿空气：干空气和水蒸气所组成的混合气体。 饱和空气：干空气和饱和水蒸气所组成的混合气体。
未饱和空气：干空气和过热水蒸气所组成的混合气体。
绝对湿度：每立方米湿空气中所含有的水蒸气质量。
饱和绝对湿度：在一定温度下饱和空气的绝对湿度达到最大值，称为饱和绝对湿度
相对湿度：湿空气的绝对湿度?v与同温度下饱和空气的饱和绝对湿度?s的比值
含湿量(比湿度)：在含有1kg干空气的湿空气中，所混有的水蒸气质量
饱和度：湿空气的含湿量d与同温下饱和空气的含湿量ds的比值
湿空气的比体积：在一定温度T和总压力p下，1kg干空气和0.001d水蒸气所占有的体积湿空气的
T2v?Rln2 1．?s?cvlnT1v1
理想气体、已知初、终态T、v值求 ΔS。
T2P?Rln2 2．?s?cPlnT1P1
理想气体已知初、终态T、P值求 ΔS。
v2P?cvln2 3．?s?cPlnv1P1
理想气体、已知初、终态P、v值求 ΔS。
4．固体及液体的熵变计算：
ds?TmcdT,?s?mcln2 TT15．热源熵变：
?s?Q T克劳修斯不等式：?
?QTr?0
焓： 1kg干空气的焓和0.001dkg水蒸气的焓的总和。
第十一章 制 冷 循 环 1．基本概念
制冷：对物体进行冷却，使其温度低于周围环境
n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：
?siso??ssys??ssur或?siso???si
i?1的温度，并维持这个低温称为。
空气压缩式制冷：将常温下较高压力的空气进行绝热膨胀，获得低温低压的空气。
蒸汽喷射制冷循环：用引射器代替压缩机来压缩制冷剂，以消耗蒸汽的热能作为补偿来实现制冷的目的。
蒸汽喷射制冷装置：由锅炉、引射器(或喷射器)、冷凝器、节流阀、蒸发器和水泵等组成。吸收式制冷：利用制冷剂液体气化吸热实现制冷，它是直接利用热能驱动，以消耗热能为补偿将热量从低温物体转移到环境中去。吸收式制冷采用的工质是两种沸点相差较大的物质组成的二元溶液，其中沸点低的物质为制冷剂，沸点高的物质为吸收剂。 热泵：是一种能源提升装置，以消耗一部分高位能(机械能、电能或高温热能等)为补偿，通过热力
式中： ΔSsys——系统熵变；
ΔSsur——环境熵变； ΔSI——某子系统熵变。
开口系统熵方程：
?siso??ssys??ssur?m2s2?m1s1
m1s1——工质流入系统的熵。
式中：m2s2——工质流出系统的熵；
不可逆作功能力损失： ?W?T0?SISO
式中：T0——环境温度；
ΔSISO——孤立系统熵增。
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循环，把环境介质(水、空气、土壤)中贮存的不能直接利用的低位能量转换为可以利用的高位能。 影响制冷系数的主要因素：降低制冷剂的冷凝温度(即热源温度)和提高蒸发温度（冷源温度），都可使制冷系数增高。 2．常用公式
制冷系数：
R?R08314?＝288J/(kg?K) M28.86容积成分
ro2?go2M/Mo2＝20.9％ rN2?
1－20.9％＝79.1％
?1?收获q2?消耗w01T2?1T1 标准状态下的比容和密度
空气压缩式制冷系数
??v?M28.86?＝1.288 kg /m22.422.43
?1??1?p2????p1???1?
1?1?＝0.776 m/kg
3
2—18（1）天然气在标准状态下的密度；（2）各组成气体在标准状态下的分压力。 解：（1）密度
或
T?1?1T2?T1
M??rMii?(97?16?0.6?30?0.18?44?0.18?58?0.2?44?1.83?28)/100
＝16.48
卡诺循环的制冷系数：
?1,cT1 ?T3?T1?0?M16.48??0.736kg/m3 22.422.4习题答案
2-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送300 m的空气，如外界的温度增高到27℃，大气压降低到99.3kPa，而鼓风机每小时的送风量仍为300 m，问鼓风机送风量的质量改变多少？ 解：同上题
3
3
（2）各组成气体在标准状态下分压力 因为：
pi?rip
pCH4?97%*101.325?98.285kPa
3－8 容积由隔板分成两部分，左边盛有压力为600kPa，温度为27℃的空气，右边为真空，容积为左边5倍。将隔板抽出后，空气迅速膨胀充满整个容器。试求容器内最终压力和温度。设膨胀是在绝热下进行的。
解：热力系：左边的空气 系统：整个容器为闭口系统 过程特征：绝热，自由膨胀 根据闭口系统能量方程
vp2p130099.3101.325m?m1?m2?(?)?(?)?1000RT2T1287300273＝41.97kg
2－14 如果忽略空气中的稀有气体，则可以认为其质量成分为go2?23.2%，gN2?76.8%。试
求空气的折合分子量、气体常数、容积成分及在标准状态下的比容和密度。 解：折合分子量
Q??U?W绝热Q
M?11?＝28.86 gi0.2320.768??M3228i?0
自由膨胀W＝0 因此ΔU=0
气体常数
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对空气可以看作理想气体，其内能是温度的单值函数，得
（1）风机入口为0℃则出口为
mcv(T2?T1)?0?T2?T1?300K
根据理想气体状态方程
??T?Q??T?mCpQ1000??3?mCp0.56?1.006?10p2?RT2p1V11??p1＝100kPa V2V261.78℃
t2?t1??t?1.78℃
空气在加热器中的吸热量
3-9 一个储气罐从压缩空气总管充气，总管内压缩空气参数恒定，为500 kPa，25℃。充气开始时，罐内空气参数为100 kPa，25℃。求充气终了时罐内空气的温度。设充气过程是在绝热条件下进行的。 解：开口系统 特征：绝热充气过程 工质：空气（理想气体）
根据开口系统能量方程，忽略动能和未能，同时没有轴功，没有热量传递。
?Cp?T?0.56?1.006?(250?1.78)Q?m＝138.84kW
(3)若加热有阻力，结果1仍正确；但在加热器中的吸热量减少。加热器中
Q?h2?h1?u2?P2v2?(u1?P1v1)，
p2减小故吸热减小。 3－17
解：等容过程
0?m2h2?m0h0?dE
没有流出工质m2=0 dE=dU=(mu)cv2-(mu)cv1
终态工质为流入的工质和原有工质和m0= mcv2-mcv1 mcv2 ucv2- mcv1ucv1=m0h0 h0=cpT0 ucv2=cvT2 ucv1=cvT1 mcv1=mcv2
(1)
k?cpcp?R?1.4
RT2?RT1p2v?p1v?k?1k?1Q?mcv?T?m＝37.5kJ 3-18
解：定压过程
p1V RT1p2V = RT2 T1=
p1V2068.4?103?0.03?=216.2K mR1?287代入上式(1)整理得
T2=432.4K
T2?kT1T2T1?(kT0?T1)p1p2=398.3K
内能变化：
?U?mcv?t?1?(1.01?0.287)?216.2＝156.3kJ
3－10
供暖用风机连同加热器，把温度为
t1?0℃的冷空气加热到温度为t2?250℃，然后
送入建筑物的风道内，送风量为0.56kg/s，风机轴上的输入功率为1kW，设整个装置与外界绝热。试计算：（1）风机出口处空气温度；（2）空气在加热器中的吸热量；（3）若加热器中有阻力，空气通过它时产生不可逆的摩擦扰动并带来压力降，以上计算结果是否正确？
解：开口稳态稳流系统
焓变化：
?H?k?U?1.4?156.3?218.8 kJ
功量交换：
V2?2V1?0.06m3
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