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工程热力学◆热力系统内部处于热平衡和力平衡，可以用确定的参数值来描述。平衡态是指在没有外界影响(重力场除外)的条件下，系统的宏观性质不随时间变化的状态，系统内部及系统与外界之间不存在各种不平衡势差。◆常用的状态参数有绝对压力(p),温度(T),比容(比体积v),内能(U),焓(H)和熵(S)。◆热循环效率为净功与吸收热量之比，又等于循环过程的净热量与吸收的热量之比。在T-S图上,包围的面积表示循环过程的净热量,循环下面的面积,表示循环过程中的放热量,两者面积之和表示循环过程的吸热量。◆准静态过程：在系统与外界的压力差、温度差等势差无限小的条件下，系统变化足够缓慢，系统经历一系列无限接近于平衡状态的过程。◆可逆过程是指系统完成某一热力过程后，再沿原来路径逆向进行时，能使系统和外界都返回原来状态而不留下任何变化。可逆过程的实现条件为：准静态过程且过程中无任何耗散效应。◆热力学第一定律Q=W+U它适用于一切工质和一切热力过程。◆容积功分为膨胀功和压缩功。压气机耗功可用技术功表示，任何类型的压缩过程压气机所消耗功的计算均可表示为Wt=q-Δh，对于可逆过程有Wt=-积分号Vdp◆迈耶公式：①Cp-Cv=R/M②Cp/Cv=γ(比热比/质量热容比)①单原子气体的Cv:3R/2Cp:5R/2γ=1.67②双原子气体的Cv:5R/2Cp:7R/2γ=1.40③多原子气体的Cv:7R/2Cp:9R/2γ=1.29R表示1mol的某物质，温度升高1K，所需要的热量为8.31J，空气的气体常数取Rg=0.287KJ/(kg*K)理想气体可逆绝热过程的指数称为绝热指数，用K表示，所以理想气体比热比等于绝热指数。◆储存于系统内部的能量称为内能，它与系统内工质的内部粒子的微观运动和粒子的空间位置有关，是分子的热运动能、分子相互势能和原子核内部原子能等能量的总和。◆认为实际气体与理想气体的差别在于压缩性不同。在给定状态(P,T)下，实际气体的质量何种V和理想气体的质量体积Vid的比值称为压缩因子：Z=V/Vid。压缩因子是温度与压力的函数：Z=f(P,T)。引入压缩因子修正理想气体状态方程式后的实际气体状态方程式：PV=zRT/M。◆多变过程PV^n=定值多变指数：定容过程：n=±∞，Δs=Cvln(T2/T1)。定压过程：n=0，Δs=Cpln(T2/T1)。定温过程：n=1，Δs=ln(P1/P2)。定熵过程：n=κ，Δs=0。多变过程：Δs=CplnV2/V1+CvlnP2/P1=CplnT2/T1-RlnP2/P1多变指数：n=[ln(p2/p1)]/[ln(v1/v2)]。Δh=Cp(T2-T1)◆压缩过程：同样的初终状态，等温压缩耗功最少，等熵压缩耗功最多。压缩比：P2/P1。在压缩机多级压缩中间冷却中，实现耗工最小的最佳压比配置条件是各级压比相等：升压比π=(Pn/P1)^zz为级数。◆卡诺循环：由两个可逆的等温过程和两个可逆的绝热过程组成。◆熵：熵是状态参数，因此只要初终状态确定，刚熵变也确定。工质循环过程熵变为0。完成循环后，环境的熵变不一定为0。同样初终态，可逆与不可逆，工质的熵变相同。◆湿空气是由干空气和水蒸气所组成的混合气体。◆水在定压下被加热从未饱和水变成过热蒸汽的过程分为预热、汽化、过热三个阶段，包括未饱和水，饱和水，湿饱和蒸汽，干饱和蒸汽和过热蒸汽状态。◆干度：每千克湿蒸汽中含有干蒸汽的质量百分数；湿度：每千克湿蒸汽中含有饱和水的质量百分比。绝对湿度：单位体积的空气中含有水蒸汽重量的实际数值。饱和湿度：在一定的气压和温度条件下，单位体积的空气中能够含有水蒸汽的极限数值。相对湿度：绝对湿度/饱和湿度。含湿度（含湿量）：含有1Kg干空气的湿空气中，水蒸汽的质量。◆湿蒸汽焓：hx=h’+x(h’’-h’)湿空气焓：H=1.01t+0.001d(2501+1.85t)1.01Kj/(kg.k)为干空气的平均定压质量热容。2501为零摄氏度干饱和水蒸汽的焓值。1.85为常温水蒸汽的平均定压质量热容。t是干球温度。◆确定水蒸汽两相区域焓、熵等热力参数需要两个给定参数，即T、p和v中的任意一个以及干度x。◆湿空气是干空气和水蒸气组成的混合气体，工程应用中的水蒸气有时作为理想气体，有时作为实际气体。◆节流时流体与外界没有热交换称为绝热节流。节流是不可逆过程，气流受到节流时，熵值增大，气体在节流前后的焓值相等，体积增大，压力降低。理想气体在节流前后温度相等，但实际气体在节流前后温度变化不确定。◆喷管与扩压管喷管：使流体加速流动的管件。扩压管：是使流体减速流动的管件。对于喷管来说，为了使流体流速提升：(1)亚音速流动：C＜a;Ma＜1;dA＜0,用渐缩喷管。(2)超音速流动：C＞a;Ma＞1;dA＞0,用渐扩喷管。(3)而当要用喷管使气流从亚音速流动加速到超音速流动时，就使用渐缩渐扩喷管。此过程中，c=a,Ma=1时的截面积最小。扩压管与喷管相反。◆喷管出口流速计算式为①C2=[2(h1-h2)+C1^2)]^0.5②C2=[2Cp(T1-T2)+C1^2)]^0.5上式是假定进口的气流流速C1=0得到的。如果喷管的流速比较高而不能忽略不计时，各式中的进口气流状态参数换用滞止参数。气流定熵减速至流速为零的过程称为绝热滞止过程，气流流速达到零的那一流动状态称为滞止点：ho=h1+0.5C1^2=定值To=T1+0.5C1^2/Cp。喷管出口流速与①气体种类②进口状态(p1,v1)③出口压力与进口压力的比值(p2/p1)有关。气流在渐缩喷管中膨胀到流速达到当地音速时，即C2=a，并将达到当地音速时的状态用(pc,vc,Tc,hc)表示。β=pc/p1=[2/(κ+1)]^[κ/(κ-1)]式中pc称为临界压力，βc称为临界压力比。临界压力比只与气体的性质有关：①单原子气体κ=1.67；β=0.487。②双原子气体κ=1.40；β=0.528。③多原子气体κ=1.30；β=0.546。④过热蒸汽κ=1.30；β=0.546。⑤干饱和蒸汽κ=1.135；β=0.577。◆动力循环包括蒸汽动力循环和内燃机循环内燃机循环由定熵压缩、定容吸热、定熵膨胀、定容放热等过程组成。称为定容加热循环，也称奥托循环(最基本的内燃机循环)。气体放热:mcv(T2-T1)。朗肯循环是最基本的蒸汽动力循环，由定压吸热、定熵膨胀、定压放热、定熵压缩组成。如水在锅炉中吸热就是朗肯循环。◆评价热机经济性能指标的循环热效率=循环中工质净吸热量/循环中工质吸热量=(吸热量-放热量)/吸热量。提高朗肯循环热效率的措施：①提高蒸汽初参数(P1,T1)。②降低蒸汽终参数P2。③采用回热。◆热电联合循环系统可以实现热能利用率K=1。◆提高制冷系数可采用的措施有提高蒸发温度、降低冷凝温度和提高过冷度。◆空气压缩制冷循环：空气压缩制冷循环由定熵压缩，定压放热，定熵膨胀，定压吸热组成。增压比π=p2/p1称为增压比，空气压缩制冷循环的制冷系数只取决于增压比。降低增压比，制冷系数升高。◆沸点低的是制冷剂，沸点高的是吸收剂。水是制冷剂，溴化锂溶液为吸收剂。氨是制冷剂，水是吸收剂。传热学◆导热率：空气，合金，非缔合液体的热导率正比于温度变化。强缔合液体，金属的热导率反比于温度变化。合金的导热能力没有纯金属好，液体的导热能力没有非金属固体好。◆保温材料在敷设过程中，热导率较小的材料在内层。◆温度梯度可以理解为由低温等温面指向高温等温面最短的法线。◆通过平壁的导热:δ(厚度)，λ(传热系数)①第一类边界条件，热流密度q=λ(t1-t2)/δ②第三类边界条件，h1,h2分别为两侧流体的表面传热系数。热流密度q=(t1-t2)/(1/h1+δ/λ+h2)◆通过圆筒壁的导热：第一类边界条件：单位管长的热流量计算：q=Φ/l=(t1-t2)/[(1/2πλ)(lnd2/d1)]热流量Φ是l的函数，单位长热流量q为常数。◆常物性无内热源一维稳态导热q=(ti-to)/[(1/hi)+(δa/λa)+(δb/λb)+(1/ho)]◆二维稳态导热问题，有限差分法：对节点列热平衡方程，横向乘以Δy，除以Δx。纵向乘以Δx，除以2Δy，各项和为零。显式差分格式的稳定性条件1-2Fo≥0，则Fo≤1/2。◆临界绝缘直径：一般来说，只有当圆柱形物体的外径≥dcr时，增加热绝缘层厚度才会使散热量减小；否则增加热绝缘层厚度非但起不到保温作用，反而会使散热量增大。在圆柱形物体外表包覆热绝缘材料时，相应于散热量为最大值的热绝缘层外直径，常用符号”dcr”表示，其数学表达式：dcr=2γ/αγ：热绝缘材料的导热系数。α：热绝缘材料表面对周围环境的对流换热系数/散热系数。◆判断是否可用集总参数法，采用Bi＜0.1，Bi中的特征长度L的确定：不规则物体L=V(体积)/F(散热面积)；对于无限长柱体或圆球体L=R；对于无限大平板L=δ（δ为平板厚度的一半）非稳态导热过程中的Bi数用于描述物体的内部导热热阻与边界对流换热热阻的比值关系。◆一般常用的离散格式方式有级数展开法和热量守恒法两种。中心节点这两种方法都可以，边界节点只适合热量守恒法，不适合级数展开法。◆常物性无内热源一维非稳态导热过程第三类边界条件下边界节点由热平衡法的显示差分格式得到的离散方程，进行计算时要达到收敛需满足Fo≤1/(2Bi+2)。◆在温度边界条件和几何条件相同的情况下，湍流受迫对流传热系数更高于层流对流传热系数，其原因是：对流输送能量的增加和流体横向脉动的共同作用。◆①努谢尔特准则Nu：Nu=hl/λ它的数值大小反映了对流换热的强弱。②雷诺准则Re：Re=ul/γ它反映了流体流动时惯性力与黏滞力的相对大小。③格拉晓夫准则Gr：它表示流体的自由流动运动状态对换热的影响。④普朗特准则Pr：它的数值反映了流体的动量传递和热量传递能力的相对大小。也用来描述流动边界层厚度与热边界层厚度之间的关系。◆流体外掠平板形成边界层①可以依次出现层流和湍流。②边界层厚度与来流速度及板面粗糙度有关。随着板长度增加，边界层厚度增加。对流传热系数不断减小。当流动长度较大时，边界层内可以出现湍流。粗糙度的增加提高了流体的流动阻力，但却使对流传热系数增加。◆在对流换热过程中，两个现象相似的条件是：同类现象的换热过程，同名准则对应相等，单值性条件相同。◆在用直管的对流传热准则关系式计算弯管情况下对流传热系数时，都要在计算的结果上乘以一个修正系数，这个系数大于一，不论气体液体。◆珠状凝结换热系数比膜状凝结换热系数高10倍左右。◆影响膜状凝结的主要因素有蒸汽速度、不凝性气体、表面粗糙度、蒸汽含油和蒸汽过热度。◆在沸腾换热过程中，形成强烈的对流换热，产生气泡能够存在而不消失的条件：（pv-pl）=2σ/R，能继续长大的条件：（pv-pl）＞2σ/R。◆在局域热平衡条件下，漫灰表面的发射率等于吸收率。单色吸收率等于物体所处温度下的单色发射率。漫射表面定向辐射强度符合兰贝特余弦定律。在可见光的范围，黑色的物体比白色的物体吸收率要高。实际物体的吸收率与其所接受的辐射源有关。实际物体的单色吸收率与波长有关。实际物体在各个方向上的发射率有所不同◆普朗克定律(维恩位移定律)：黑体的光波辐射强度Ebλ达到最大时，峰值波长与温度的乘积保持常数。黑体的单色辐射力随温度升高而增大，随着温度升高，最大单色辐射力向短波方向移动，有：λmax*T=2897.6(μm*K)◆辐射强度：指某给定方向，在垂直于该方向的单位投影面积上，在单位时间，单位立体角内所发射的全波长能量。辐射力：是指物体在单位时间内单位表面积向半球空间所发射的全波长能量。斯蒂芬-玻尔兹曼定律：对某温度下黑体单色辐射力Ebλ在全波长内积分，即得该温度下黑体的辐射力Eb=σ*T^4。式中σ=5.67*10^-8(w/m2*K^4)，为黑体的辐射常数，该式也常写为Eb=Cb(T/100)^4(w/m2)，式中Cb=5.67w/m^2*K^4，为黑体的辐射系数。◆实际物体的辐射力与同温度下的黑体的辐射力之比，称为该物体的发射率(又称黑度)，即ε=E/Eb。◆固体