工程熱力學復習(總17頁)--本頁僅作為文檔封面，使用時請直接刪除即可內頁可以根據需求調整合適字體及大小--PAGEPAGE12總復習一、概念（一）基本概念、基本術語1、工程熱力學：工程熱力學是從工程的觀點出發，研究物質的熱力性質、能量轉換以及熱能的直接利用等問題。2、熱力系統：通常根據所研究問題的需要，人為地劃定一個或多個任意幾何面所圍成的空間作為熱力學研究對象。這種空間內的物質的總和稱為熱力系統，簡稱系統。3、閉口系統：沒有物質穿過邊界的系統稱為閉口系統。系統內包含的物質質量為一不變的常量，所以有時又稱為控制質量系統。4、開口系統：有物質流穿過邊界的系統稱為開口系統。開口系統總是一種相對固定的空間，故又稱開口系統為控制體積系統，簡稱控制體。5、絕熱系統：系統與外界之間沒有熱量傳遞的系統，稱為絕熱系統。6、孤立系統：系統與外界之間不發生任何能量傳遞和物質交換的系統，稱為孤立系統。7、熱力狀態：我們把系統中某瞬間表現的工質熱力性質的總狀況，稱為工質的熱力狀態，簡稱為狀態。8、狀態參數：我們把描述工質狀態特性的各種物理量稱為工質的狀態參數。9、強度性狀態參數：在給定的狀態下，凡系統中單元體的參數值與整個系統的參數值相同，與質量多少無關，沒有可加性的狀態參數稱為強度性參數。10、廣延性狀態參數：在給定的狀態下，凡與系統內所含物質的數量有關的狀態參數稱為廣延性參數。11、平衡狀態：在不受外界影響（重力場除外）的條件下，如果系統的狀態參數不隨時間變化，則該系統所處的狀態稱為平衡狀態。12、熱力過程：把工質從某一狀態過渡到另一狀態所經歷的全部狀態變化稱為熱力過程。13、準靜態過程：理論研究可以設想一種過程，這種過程進行得非常緩慢，使過程中系統內部被破壞了的平衡有足夠的時間恢復到新的平衡態，從而使過程的每一瞬間系統內部的狀態都非常接近平衡狀態，于是整個過程就可看作是由一系列非常接近平衡態的狀態所組成，并稱之為準靜態過程。14留下任何痕跡，這樣的過程稱為可逆過程。15部過程稱為熱力循環，簡稱循環。16、循環熱效率：正循環中熱轉換功的經濟性指標用循環熱效率表示，循環熱效率等于循環中轉換為功的熱量除以工質從熱源吸收的總熱量。17、卡諾循環：由兩個可逆定溫過程與兩個可逆絕熱過程組成的，我們稱之為卡諾循環。18可逆熱機的熱效率為最高。②在同溫熱源與同溫冷源之間的一切可逆熱機，其熱效率均相等。19、孤立系統熵增原理：孤立系統的熵只能增大（不可逆過程）或不變（可逆過程），可能減小，此為孤立系統熵增原理，簡稱熵增原理。（二）與工質性質有關的概念1、溫度：把這種可以確定一個系統是否與其它系統處于熱平衡的物理量定義為溫度。2、壓力：流體單位面積上所受作用力的法向分量稱為壓力（又稱壓強）。3、比容：單位質量工質所占有的容積稱為工質的比容。4、理想氣體：理想氣體是一種經過科學抽象的假想氣體模型，它被假設為：氣體分子是一些彈性的、不占有體積的質點，分子相互之間沒有作用力（引力和斥力）。51K所吸收或放出的熱量，稱為該物體的比熱，即cq。dT6、定容比熱：在定容情況下，單位物量的氣體，溫度變化1K所吸收或放出的熱量，稱為該q氣體的定容比熱，即c v。v dT7、定壓比熱：氣體加熱在壓力不變的情況下進行，加入的熱量部分用于增加氣體的內能，q使其溫度升高，部分用于推動活塞升高而對外作膨脹功。即：c p。p dT（三）與能量有關的概念1、功：在熱力學里，我們這樣來定義功：“功是物系間相互作用而傳遞的能量。當系統完成功時，其對外界的作用可用在外界舉起重物的單一效果來代替。”2、膨脹功：由于系統容積發生變化（增大或縮小）而通過界面向外界傳遞的機械功稱為膨脹功，也稱容積功。3、軸功：系統通過機械軸與外界傳遞的機械功稱為軸功。4、流動功：開口系統因工質流動而傳遞的功。5、技術功：技術上可資利用的功，它是穩定流動系統動能、位能的增量與軸功三項之和。6、熱量：熱量學的熱量定義是，在溫差作用下系統與外界傳遞的能量稱為熱量。7、系統儲存能：系統儲存的能量稱為儲存能，它有內部儲存能和外部儲存能之分。8、內部儲存能：儲存于系統內部的能量，它與系統內工質的分子結構及微觀運動形式有關，稱為內能（或內儲存能）。9、外部儲存能：與系統整體運動以及外界重力場有關的能量,稱為外儲存能。10、焓：焓的定義式為hupv。對于流動工質，焓具有能量意義，它表示流動工質向流動前方傳遞的總能量（共四項）中取決于熱力狀態的那部分能量。對于不流動工質，因pv不是流動功，焓只是一個復合狀態參數，沒有明確的物理意義。Q11、熵：熵是一種廣延性的狀態參數。熵的定義式ds系統與外界交換的熱量與熱力學溫度的比值。

re，即熵的變化等于可逆過程中T二、公式（一）基本定律、基本方程1、理想氣體狀態方程①pvRT （1kg物量表示的狀態方程式）②PVmRT （mkg物量表示的狀態方程式）③pVM

RT （1kmol物量表示的狀態方程式）0④pVnR0

T （nkmol物量表示的狀態方程式）2、熱力學第一定律閉口系統能量方程①quw （任何工質，任何過程）②qdu（任何工質，任何過程）③qdupdv （可逆過程）2④qupdv （可逆過程）1開口系統能量方程Qh1c2gz

mh1c2

W dE2 2 2

2 2 1 2

1

net cv開口系統穩態穩流能量方程①qhwt②qdht

（任何工質，任何過程）（任何工質，任何過程）③qdhvdp （可逆過程）2qhvdp （可逆過程）13、熱力學第二定律①QT

0 （循環過程）②SQTr

（閉口系統）③S Sf g

（閉口系統）S 0 （孤立系統或閉口絕熱系統）iso（二）基本公式1、溫度tT273.152、循環效率0q① w 1q21q20qq q q1 1 1② q21 w0

2qqqq1 2 q q③ 2 w

1qq0 1 23、理想氣體比熱①cqdT②c'Mc②22.4③cMcM

c0c c R （梅耶公式）p vc⑤cv

c'c'v

Mc pMcv⑥c v⑦c p

R1R1⑧Mcv

iR2 0⑨Mcp

i22R204、系統總儲存能1eue ek p

u

2c2gz5、理想氣體內能變化①ducdT （理想氣體，任何過程）v②u

1

cdT （理想氣體，任何過程）v6、理想氣體焓變計算①dhcdT （理想氣體，任何過程）p②h

1

cdT （理想氣體，任何過程）p7、理想氣體熵變計算①scv

ln TTT1

Rln 2vvv1②scp

ln TTT1

Rln 2ppp1③s

lnv2cln 2pp v v pp1 18、膨脹功①wpdv2②wpdv （僅適用于可逆過程）19、流動功①w pvf②w pv p

（移動1kg工質進、出控制體凈流動功）f 22 1110①w t

12c21

gzw （任何工質，任何過程）s②w t

2dc2gdzws （任何工質，任何過程）③wt

vdp （可逆過程）④wt11、熱量

2vdp （可逆過程）1①qTds②q2Tds112、多變指數ln(pn 2

/p)1ln(v1

/v)213、多變比熱ncnn1cv14、活塞式壓氣機余隙百分比Vc 3 100%VVV1 315、多級壓氣機每級升壓比pzzpzzp116、卡諾循環熱效率①t,c

12TTT1②1,c

T2TT21 2q q T③ 1 1 12,c w0

qq1

TT1 217、作功能力損失①LTS0 g②Liso

TS0

iso18、熵方程①S Ssys f

（閉口系統）②s sg 2

ss1

（穩態穩流的開口系統）（三）導出公式1、多變過程的過程方程式pvnConst2、多變過程初、終狀態參數間的關系p v n① 21

（pvn

定值）p v1 2T v

n1② 2 1

（Tvn1定值）T v1 2T p

n1 T③ 2 2

（ 定值）T p1 1

n1n3、膨脹功w2pdv1 1 (p

pv)n1 1

11 22R(TT)n1

1 2 p n1nn RTn1

2 p1p1 4、技術功wnwt5、熱量

R 1q c

T)

T)cT) c

T)n v 2 1

n1 1 2

v 2 1

n1 v 2 1nn1

c(Tv

T)c1 n

T)1三、圖（一）多變過程在pv圖和Ts圖上的分布規律（1）pv圖pv

np（2）Ts圖

dv v多變過程線在Ts圖上的斜率：dTT

n1Tds cn

c(n)v（二）pv圖和Ts圖上各線群的大小變化趨向（三）過程中qw和u正負值的判斷wpv圖上，由同一起點出發的多變過程w為正，反之為負。Tsw0w0的過程線位于定容線的左上方。技術功wt

的正負應以過起點的定壓線為分界。pv圖上，由同一起點出發的多變過程線，若位于定壓線的下方，各過程的wt

為正，反之則負。Tswt

0的過程線位于wt

0的位于定壓線的左上方。熱量qTs線，若位于定熵線的右方，則q0；反之q0。pv圖上，若位于定熵線右上方，q0；反之q0。u(hT的正負以過起點的定溫線為分界。Tsu(hT0，反之則u(hT0pv圖上，u(h,T)0的過程位于定溫線的右上方；反之則位于定溫線的左下方。（四）pv圖和Ts圖上表示該過程pv圖和Ts圖上。步驟如下：pv圖和Ts3-4pvTs3-41③找出工質吸熱的區域。pvTs42④找出工質降溫的區域。pvTs43pv圖、Ts3又降溫的區域。從a點向該區域畫一條線ab3-4所示。四、過程多變過程pvnConst1、n0時，pConst，表示定壓過程；2、n1時，pvConst，表示定溫過程；3、npvConst4、nvConst，表示定容過程。第二部分水蒸氣一、概念1指液體表面的汽化過程，通常在任何溫度下都可以發生，沸騰是指液體內部的汽化過程，它只能在達到沸點溫度時才會發生。2、凝結：物質由氣相轉變為液相的過程，稱為凝結。3、水蒸氣的飽和狀態：液體汽化和氣體凝結的動態平衡狀況稱為水蒸氣的飽和狀態。4、汽化潛熱：將1kg飽和液體轉變成同溫度的干飽和蒸汽所需要的熱量。5、干度：單位質量濕蒸汽中所含干飽和蒸汽的質量叫作濕飽和蒸汽的干度。6、臨界點：當溫度超過一定值t時，液相不可能存在，而只可能是氣相。t稱為臨界溫c c度，與臨界溫度相對應的飽和壓力p稱為臨界壓力。所以，臨界溫度和壓力是液相c與氣相能夠共存時的最高值。當壓力高于臨界壓力時，液汽兩相的轉變不經歷兩相平衡共存的飽和狀態，在定壓下液汽兩個相區不存在明顯的、確定的界線。臨界參數是物質的固有常數。二、公式1、干度vmxm mvmf v2、濕飽和蒸汽的參數值①yxy''(1x)y'y'x(y"y')②x

yy'yy3、汽化潛熱rTs

(s"s')h"h'三、圖1、水蒸氣的pv圖和Ts圖2、水蒸氣的焓熵圖四、過程1、定壓過程qqhh h2 1uh hp(v v)2 1 2 1wqu或wp(v v)2 1w vdp0twpdv0quuh hv(p p)2 1 2 113PAGEPAGE20w vdpv(pt 1

p)23、定溫過程qqT(s s)2 1wquwqhtuh h(pv pv)2 1 22 11q0wuwhtuh h(pv pv)2 1 22 11第三部分濕空氣一、概念1、未飽和空氣：由干空氣與過熱水蒸氣（狀態點a）所組成的濕空氣稱為未飽和空氣。2、飽和空氣：由干空氣與飽和水蒸氣組成的濕空氣稱為飽和空氣。3、干球溫度：指用普通溫度計（又稱干球溫度計）測得的溫度就是干球溫度。4、露點溫度：露點溫度tp下的飽和溫度，簡稱露點。d v5、絕熱飽和溫度：在絕熱的條件下對濕空氣加入水分，并盡其蒸發而使濕空氣達到飽和狀態時所對應的溫度。6、濕球溫度：指用濕紗布包裹的濕球溫度計測得的濕紗布中水的溫度。7、絕對濕度：每立方米濕空氣中所含有的水蒸氣質量，稱為濕空氣的絕對濕度。8、相對濕度：濕空氣的絕對濕度與同溫度下飽和空氣的飽和絕對濕度的比值，稱為相v s對濕度。9、含濕量：在含有干空氣的濕空氣中，所混有的水蒸氣質量稱為濕空氣的含濕量（稱比濕度）。10、飽和度：濕空氣的含濕量d與同溫下飽和空氣的含濕量d，的比值稱為飽和度。11、濕空氣的容積：濕空氣的容積是干空氣為基準定義的，它表示在一定溫度T和總壓p下，1kg干空氣和水蒸氣所占有的容積，即12、濕空氣的焓值：濕空氣的焓是以1kg干空氣為基準來表示的，它是1kg干空氣的焓和0.001dkg水蒸氣的焓的總和。13、熱濕比：為了說明過程中焓和含濕量的變化，可以用狀態變化前后的焓差和含濕量差的比值來描繪過程。它反映了過程的方向與特征。這個比值稱為熱濕比。其定義式是121000hh12dd2 1

1000h (kJ/kg。熱濕比在hd圖上反映了過程線的傾斜d度，因此，也稱角系數。二、公式1、濕空氣的總壓力pp pa v2、濕空氣的分子量及氣體常數p

p Bp pMrMa a

rMv

aB

M vMa B

B

M vMa B v3、絕對濕度p① mv v (kg/m3)pv V RTvp② s

s (kg/m3)RTv4、相對濕度pv vp ps s5、含濕量（比濕度）p pd622 vBpv

622Bs

(g/kg(a))6、飽和度Ddds

BpBpsvs7、濕空氣的容積Rv aT(10.001606d) (m3/kg(a))Rp8、濕空氣的密度1v9、濕空氣的焓值h(25011.85t) (kJ/kg(a))10、濕空氣中干空氣的質量pV (Bp(Bpma v va RT RT a a11、熱濕比 hh

hh h 2 1 10002 11000 (kJ/kg)0.001(d2

d) dd d1 2 1三、 濕空氣的焓濕圖定含濕量線定d線是一組垂直線，自左向右d值逐漸增加，縱坐標為d0的定d上方或下方畫一個水平軸來標出含濕量d的值。定焓線定h線作成一組與縱坐標軸夾角為135的平行直線。沿縱坐標軸的零點以上焓為正值；焓值。定溫（干球溫度）線根據h(25011.85t的關系式，可以看出，當th與d成線性關系，其斜率0.001(25011.85t為正值并隨t條定溫線的斜率不等，所以各定溫線不是平行的。但斜率中的2501遠遠大于1.85t的值，所以各定溫線又幾乎是平行的。定相對濕度線p根據d622Bsp 的關系式。在一定的大氣壓力B下，當值一定時，含濕量d與水sps

之間有一系列的對應值，而ps

又是溫度t的單值函數。因此，當為某一p定值時，把不同溫度t的飽和分壓力ps

值代入式d

Bsp ，就可得到相應溫度t下的s一系列d值。在hd圖上可得到相應的狀態點，連接這些狀態點，就可得出某一條向上凸出的定相對濕度線。顯然，0的定相對濕度線就是干空氣，亦即縱坐標軸；100相對濕度線是飽和濕空氣線，也稱臨界線。它將hd圖分成兩部分，上部為未飽和濕空氣區域，1；線上各點是飽和濕空氣；下部沒有實際意義，因為達到100和，再冷卻則水蒸氣凝結為水析出，濕空氣仍保持100%B105PaB壓力的水蒸氣飽和溫度t99.63C。當濕空氣溫度t99.63C時，定線是向上凸出的曲線，它表征，在一定值下，隨著溫度（或焓值）的增加，濕空氣中的含濕量相應增加。當濕空氣溫度t99.63力p能達到的極限值是B，這時d622

622 B 622

，說明相對濕度與s Bps

BB 1t無關，僅與d（或pv

）有關。因此，在hd圖上，定B相應的飽和溫度線之后變成一條與等d線平行垂直向上的直線。由于在空調工程中，高溫空氣不常采用，附錄中給出的hd圖未示出這種情況。但在干燥工程中所應用hd圖，濕空氣的溫度往往超過100C，所給出的hd圖中定線就包括上述的垂直線段。水蒸氣分壓力線由d

pv

Bd B

僅與含Bpv

v 622d v濕量d有關，即pv

f(dB常數的hddpv

不是相互獨立的兩個狀態參數。當d

622p與d近似成直線關系。因此，可以在hd圖上給出dp之間v v的變換線。可利用100曲線下面的空檔，將與dp值表示在圖右下方的縱軸v上，也可以表示在橫坐標軸上，如附錄圖2所給出的hd圖。6．定濕球溫度線在工程計算中完全可用定焓線來代替定濕球溫度線，定焓線與100%線的交點所通過的定溫線的溫度值，就是這條定濕球溫度線的濕球溫度值，此時tw露點溫度

t'。w露點是指在水蒸氣分壓力不變的情況下冷卻到飽和狀態時的溫度，也就是在含濕量不變的情況下冷卻到飽和狀態時的溫度。在hd圖上如圖86 所示：從初態點1向下作垂直線與100%的飽和曲線相交得點2，通過點2的定溫線的讀數就是狀態點1的