《工程热力学》期末总复习

1《工程热力学》期末总结一、闭口系能量方程的表达式有以下几种形式：1kg工质经过有限过程：wuq（2-1）1kg工质经过微元过程：wduq（2-2）mkg工质经过有限过程：WUQ（2-3）mkg工质经过微元过程：WdUQ（2-4）以上各式，对闭口系各种过程（可逆过程或不可逆过程）及各种工质都适用。在应用以上各式时，如果是可逆过程的话，体积功可以表达为：pdvw（2-5）21pdvw（2-6）pdVW（2-7）21pdVW（2-8）闭口系经历一个循环时，由于U是状态参数，0dU，所以WQ（2-9）式（2-9）是闭口系统经历循环时的能量方程，即任意一循环的净吸热量与净功量相等。二、稳定流动能量方程tswhwzgchq221（2-10）（适用于稳定流动系的任何工质、任何过程）21vdphq（2-11）（适用于稳定流动系的任何工质、可逆过程）三、几种功及相互之间的关系（见表一）表一几种功及相互之间的关系名称含义说明体积功（或膨胀功）W系统体积发生变化所完成的功。①当过程可逆时，21pdVW。②膨胀功往往对应闭口系所求的功。轴功sW系统通过轴与外界交换的功。①开口系，系统与外界交换的功为轴功sW。②当工质的进出口间的动位能差被忽略时，stWW，所以此时开口系所求的轴功也是技术功。2推动功pushW开口系因工质流动而传递的功。①相当于一假想的活塞把前方的工质推进（或推出）系统所做的功，pVWpush。②推动功只有在工质流动时才有，当工质不流动时，虽然也有p和V，但其乘积并不代表推动功。流动功fW工质流动时，总是从后面获得推动功，而对前面作出推动功，进出质量的推动功之差，称为流动功。1122VpVpWf技术功tW技术上可资利用的功。①stWzmgcmW221②当过程可逆时，21VdpWt四、比热容1、比热容的种类（见表二）表二比热容的种类名称质量比热容c体积比热容'c摩尔比热容cM三者之间的关系单位J/（kg·K）J/（m3·K）J/（kmol·K）。度（气体在标准状况下的密)/4.22'300kgmMccc定压cp'pcpMc定容Vc'VcVMc2、平均比热容：1211221200ttttcttcttc（2-12）3、利用平均比热容计算热量：112200ttcttcq（2-13）4、理想气体的定值比热容（见表三）表三理想气体的定值比热容气体种类cV/[J/(kg·K)]cp/[J/(kg·K)]Vpcck单原子gR23gR251.67双原子gR25gR271.40多原子gR27gR291.293其中：MMRRg83140[J/(kg·K)]M—气体的摩尔质量，如空气的摩尔质量为28.96kg/kmol。空气的kmol/kg96.28K)kmol/(J83140MRRg=287[J/(kg·K)]，最好记住空气的气体常数。引入比热容比k后，结合梅耶公式，又可得：gpRkkc1（2-14）gVRkc11(2-15)五、理想气体的热力学能、焓、熵（见表四）表四理想气体的热力学能、焓、熵类型热力学能焓熵微元变化dTcduVdTcdhpvdvRcdsgTdTVpdpRcdsgTdTp有限变化（真实比热容）dTcuV2121dTchp1221lnvvRTdTcsgV1221lnppRTdTcsgp有限变化（定值比热容）TcuVTchp1212lnlnvvRTTcsgV1212lnlnppRTTcsgp（焓的定义：pvuhkJ/kg,焓是状态参数）六、气体主要热力过程的基本计算公式（见表五）4表五气体主要热力过程的基本计算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∞01kn过程方程v常数p常数pv常数kpv常数npv常数P、v、T的关系1212ppTT1212vvTT2211vpvpkkvpvp2211kkkppvvTT11212112nnvpvp2211nnnppvvTT11212112shu、、的计算式121212ln)()(TTcsTTchTTcuVpV121212ln)()(TTcsTTchTTcuppV12112lnln00ppRvvRshugg0)()(1212sTTchTTcupV121212121212lnlnlnln)()(ppRTTcvvRTTcsTTchTTcugpgVpV膨胀功21pdvw0w)()(1212TTRvvpwg2112lnlnppTRvvTRwgg)(1)(11212211TTkRvpvpkuwgkkggppnTRTTnRvpvpnw112121221111)(1)(11技术功21vdpwt)(12ppvwt0t的变化时：忽略动能、位能21kwwt21hhwtnwwt（n∞）热量2121TdscdTq)(12TTcuqV)(12TTchqpwsTq0q)1()(112nTTcnknqV比热容Vcpc∞0Vncnknc1备注：表中比热容为定值比热容5七、压气机工作原理及轴功的计算1、压气机的工作原理2、基本计算公式：21vdp○T:121121,lnppvpvdpwTs○S:)(121,TTkkRwss○n:)(121,TTnnRwns3、压气机升压比12/pp↑，压缩终温会升高，容积效率v下降。4、采用多级压缩的优点是：降低排气温度，节省功的消耗。5、当压气机采用两级压缩时，升压比13pp，最有力的级间压力：312ppp，多级（Z级）压缩时：zzpp11。八、热力学第二定律：1、热力学第二定律的实质、表述：克劳修斯说法、开尔文-浦朗克说法。2、热力学第二定律的数学表达式，会利用这些表达式判断过程或循环是否能够实现。⑴克劳修斯积分不等式：等号对可逆循环而言，不等号对不可逆循环成立。21Tqs等号对可逆过程而言，不等号对不可逆过程成立。⑵0isos熵增原理：孤立系统的熵只能增加（不可逆过程）或保持不变（可逆过程），而绝不能减少。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。6注意：①克劳修斯积分不等式适用于循环，即针对工质，所以热量、功的正和负都以工质作为对象考虑。②熵增原理表达式适用于孤立系统，热量的方向以构成孤立系统的有关物体为对象，它们吸热为正，放热为负。3、卡诺循环及卡诺定理是重点。九、水蒸气1、基本概念：三相点、临界点、饱和状态、sp，st，湿蒸汽、干饱和蒸汽等。2、水蒸气的定压发生过程：三个阶段。3、水蒸气的vp图与sT图特点：一点、两线、三区、五态的含义。4、会查水蒸气表，会查sh图。5、水蒸气的四个基本热力过程○p、○T、○v、○S在sh图上的表示和热量及功量的计算。十、湿空气1、定义，vappp2、饱和空气、未饱和空气、绝对湿度、相对湿度、含湿量、焓、干球温度、湿球温度、露点温度的含义，湿空气的分子量和气体常数的计算；湿空气的比体积等。3、重点掌握以下计算公式：74、掌握湿空气焓-湿图的结构及其应用。已知某状态点，会在焓-湿图上表示这个状态点，并会查出此状态点的其余参数，确定此状态点所对应的湿球温度、露点温度（参看教材p151:例8-3）。4、会用湿空气焓-湿图表示湿空气的基本热力过程：加热、等湿冷却、去湿冷却、绝热加湿（等焓过程）、定温加湿、湿空气的混合。会计算过程中吸收或放出的热量、加湿量、去湿量、混合后的状态点的位置等。十一、气体和蒸汽的流动：1、基本方程：常数vcfm常数kpv022cddh常数22222211chch82、理想气体定熵流动：kRTa3、acMM1超音速流动M=1临界音速流动M1亚音速流动4、喷管的作用：降压增速。5、喷管的计算（1）滞止参数（2）喷管出口流速：)(2)(221212TTchhcp[注意：h的单位是J/(kg.K)]（3）临界压力比：1112kkckpp特别是：对双原子气体，如空气：528.0，记住这个数据。（4）临界温度：121kTTc（5）临界流速：cckRTc（6）喷管出口压力2p要根据背压bp确定。为使气流充分膨胀，对渐缩喷管：0vdvkpdp9（7）最大流量ccvcfmminmax（8）喷管形式的选择：渐缩喷管渐缩渐扩喷管十二、动力循环1、蒸汽动力基本循环—朗肯循环是重点，应切实掌握。（1）会画其流程图及T-s图。（2）会能量分析及热效率的计算。（3）提高朗肯循环热效率的基本途径。2、掌握抽汽回热循环、再热循环的工作原理。3、掌握背压式、调解抽汽式热电循环的工作原理。4、理解内燃机循环的工作原理及相应的三种理论循环。5、掌握燃气轮机循环的工作原理及分析计算是重点，应切实掌握。十三、制冷循环1、空气压缩制冷循环的组成，工作原理及vp图、sT图。2、蒸汽压缩制冷循环的组成，工作原理，sT图。3、什么是hplg图，图中有哪些线族？蒸汽压缩式制冷循环如何在hplg图上表示，并利用hplg图进行能量分析及制冷系数的计算。4、热泵的工作原理及供热系数的计算。cbppbpp2cbppcpp2,cbpp,cbpp