热工基础(张学学--第三版)复习知识点

热工基础（第三版）张学学复习提纲第一章基本概念1.工程热力学是从工程角度研究热能与机械能相互转换的科学。

2.传热学是研究热量传递过程规律的一门科学。

3.工质：热能转换为机械能的媒介物。

4.热力系统：选取一定的工质或空间作为研究对象，称之为热力系统，简称系统。

5.外界（或环境）：系统之外的一切物体。

6.边界：系统与外界的分界面。

7.系统的分类：（1）闭口系统：与外界无物质交换的系统。

（2）开口系统：与外界有物质交换的系统。

（3）绝热系统：与外界之间没有热量交换的系统。

（4）孤立系统：与外界没有任何的物质交换和能量（功、热量）交换。

8.热力状态：系统中的工质在某一瞬间呈现的各种宏观物理状况的总和称为工质（或系统）的热力状态，简称为状态。

9.平衡状态：在不受外界影响的条件下，工质（或系统）的状态参数不随时间而变化的状态。

10.基本状态参数：压力、温度、比容、热力学能（内能）、焓、熵。

11.表压力Pg、真空度Pv、绝对压力PP g = P - P b P v = P b - P12.热力学第零定律(热平衡定律) ：如果两个物体中的每一个都分别与第三个物体处于热平衡，则这两个物体彼此也必处于热平衡。

13.热力过程：系统由一个状态到达另一个状态的变化过程。

14.准平衡过程（准静态过程）：热力过程中，系统所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态的过程。

15.可逆过程：一个热力过程完成后，如系统和外界能恢复到各自的初态而不留下任何变化，则这样热力过程称为可逆过程。

16.不可逆因素：摩擦、温差传热、自由膨胀、不同工质混合。

17.可逆过程是无耗散效应的准静态过程。

18.系统对外界做功的值为正，外界对系统做功的值为负。

系统吸收热量时热量值为正，系统放出热量时热量值为负。

第二章热力学第一定律1.热力学第一定律：在热能与其它形式能的互相转换过程中，能的总量始终不变。

也可表述为：不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能制造成功的。

进入系统的能量－离开系统的能量=系统储存能量的变化。

2.闭口系统的热力学第一定律表达式：Q =∆U +W微元过程：δQ =dU +δW可逆过程：Q =∆U +⎰1pdV δQ =dU +pdV2s 2( 单位质量工质的微元过程： q = ∆u + wδq = du +δw单位质量工质的可逆过程： q = ∆u + ⎰1 3.比焓h = u + pvpdvδq = du + pdv4.技术功：W t = 1m ∆c 2f 2 + mg ∆z + W 5.开口系统的稳定流动能量方程式：Q = ∆H +1m ∆c 2f 2 + mg ∆z + W ，即Q = ∆H + W t单位质量工质： q = ∆h +1∆c 2f2 + g ∆z + w，即q = ∆h + w t6.膨胀功、流动功、技术功与轴功的区别和联系。

q - ∆u = w = ( p 2v 2 - p 1v 1 ) + w tw = 1 ∆c t2 f2 + g ∆z + w当 p 2v 2 = p 1v 1时，技术功等于膨胀功。

当忽略工质进出口处宏观动能和宏观位能的变化，技术功就是轴功；且技术功等于膨胀功与流动功之差。

在工质流动过程中，工质作出的膨胀功除去补偿流动功及宏观动能和宏观位能的差额即为轴功。

7.可逆过程的技术功： w t = -⎰1 vdp ，负号表示技术功的正负与 dp 相反。

8.稳定能量方程的应用。

（1）换热器q = h 2 - h 1（2）喷管和扩压管1 c2 2f 22 )= h - h 22ss s 1- c f 1R（3）汽轮机W s = h 1 - h 2（4）泵和压缩机-W s = h 2 - h 1（5）绝热节流 h 1 = h 2第三章 理想气体的性质与热力过程1.理想气体：理想气体分子的体积忽略不计；理想气体分子之间无作用力；理想气体分子之间以及分子与容器壁的碰撞都是弹性碰撞。

2.理想气体状态方程式（克拉贝龙方程式）PV = mR g T或 PV = nRT其中R = 8.314 J /(mol • K )，3.定容比热与定压比热。

R g = M定容比热c V =δq VdT定压比热c p =δq pdT对于理想气体， c p - c V = R g 或 C p ,m - C V ,m = R (迈耶公式）定义比热容比k = c p，则cc V=kR k -1 g ， c V = 1R k -1 g4.理想气体的定值摩尔热容。

pgp5.理想气体的熵。

⎧∆s = c ln T 2 + R ln v2⎪V⎪T 1 v 1 当比热容为定值时， ⎪∆s = c ln T 2 - R ln p 2⎨ p ⎪ ⎪ ∆s = cT 1 ln p 2 + c p 1ln v 2⎪ V⎩ p 1v 16.各种热力过程的计算公式。

gp7.三种压缩过程。

（理想状态下压气机所消耗的功即为技术功）（1）定温压缩： w t ,T = p 1v 1 ln1p 2T 2，T = T 1⎡ k -1⎤n -1k⎢ ⎛ p 2 ⎫ k⎥⎛ p 2 ⎫ n（2）定熵（绝热）压缩： w t ,s =k -1p 1v 1 ⎢1- p⎪⎥ T 2，n = T 1 p ⎪⎢⎣⎡ n -1 ⎤ ⎝ 1 ⎭ ⎥⎦ ⎝ 1 ⎭k -1n⎢ ⎛ p 2 ⎫ n ⎥ ⎛ p 2 ⎫ k（3）多变压缩： w t ,n =n -1 p 1v 1 ⎢1- p ⎪ ⎥T 2，s = T 1 p ⎪⎣⎢⎝ 1 ⎭ ⎥⎦ ⎝ 1 ⎭比较：w t ,s > w t ,n > w t ,TT 2,s > T 2,n > T 2,T1 ⎛ p z +1 ⎫ z8.多级压缩每级的增压比 π= ⎝ ⎪ p 1 ⎭9.多级活塞式压气机的特点：每级压气机压气轴功相等； 每级压气机排气温度相同； 每级压气机散热量相等； 每级压气机的容积效率相等，且大于单级压缩的容积效率。

10.喷管：使流体的压力降低，流速升高的管道称为喷管。

11.扩压管：使流体的压力升高，流速降低的管道称为扩压管。

2k k +1 p v1 12kk +1R Tg 12⎪2k ⎛ 2⎫k -1 p112.喷管和扩压管流速变化与截面变化的关系。

13.喷管中气体的流速和流量。

⎡k -1 ⎤⎢⎛p2 ⎫k ⎥对于理想气体，出口流速 cf 2 p1v1 ⎢1-p ⎪⎥⎣⎢⎝ 1 ⎭⎥⎦ν=p cr =⎛k 2 ⎫k -1临界压力比cr p ⎪k +11 ⎝⎭注：当当p2/ p1≥νcr 即p2/ p1<νcr 即p2≥pcrp2<pcr时，应选择渐缩喷管；时，应选择缩放喷管。

临界流速cf ,cr==质量流量：1）渐缩喷管q m =A22k k -12）缩放喷管q m,max =A min⎪14.绝热滞止。

（1）滞止焓h= h + 1c 2 02 fc 2（2）滞止温度T = T +f 2c p（3）滞止压力 0k= p ⎛ T 0 ⎫ k -1 T ⎝ ⎭第四章热力学第二定律1.机械能可以自发的转化为热能，而热能却不能自发的转化为机械能。

2.自发过程是不可逆的。

3.热力学第二定律。

克劳修斯表述：不可能将热从低温物体传至高温物体而不引起其他变化。

开尔文—普朗克表述：不可能从单一热源取热，并使之完全转变为功而不产生其他影响。

（或：第二类永动机是不可能制造成功 的。

）4.热机循环效率η =w net= 1-q 2，适用于一切热力过程。

q 1 q 15.卡诺循环0 p t1→2 为定温膨胀过程；2→3 为定熵膨胀过程；3→4 为定温压缩过程；4→1 为定熵压缩过程。

卡诺循环热效率η = 1-q2 =T2 (s2 -s1 ) = 1-T2q 1 T1(s2-s1) T1结论：（1）卡诺循环的热效率只取决于高温热源的温度T1与低温热源的温度T2，而与工质的性质无关。

提高T1，降低T2，可以使卡诺循环的热效率提高。

（2）卡诺循环的热效率总是小于1，不可能等于1，因为T1→∞ 或T2＝0K 都是不可能的。

这说明通过热机循环不可能将热能全部转变为机械能。

（3）当T1=T2时，卡诺循环的热效率等于零，这说明没有温差是不可能连续地将热能转变为机械能，只有一个热源的热机（第二类永动机）是不可能的。

6.逆卡诺循环。

卡诺制冷循环的制冷系数εC =T2T -T1 2卡诺热泵循环的供热系数ε'=T1C T -T1 2C⎰⎰ 7.卡诺定理。

定理一：在相同的高温热源和低温热源间工作的一切可逆热机具有相同的热效率，与工质的性质无关。

定理二：在相同高温热源和低温热源间工作的任何不可逆热机的热效率都小于可逆热机的热效率。

8.熵流（ΔS f ）：熵流是由于系统和外界进行热量交换和物质交换而引起的熵变化。

∆S f > 0 ∆S f < 0 ∆S f = 0 吸热或工质流入放热或工质流出 绝热或无工质流入流出熵产（ΔS g ）：熵产是由于过程中系统内部存在不可逆因素造成 作功能力的损失而引起熵的变化。

∆S g = 0 ∆S g > 0 可逆过程 不可逆过程对于一个不可逆过程， ∆S = ∆S f + ∆S g9.克劳修斯不等式。

克劳修斯积分等式 δQ= 0 ，用于可逆循环T克劳修斯不等式 δQ< 0，用于不可逆循环T10.孤立系统熵增原理：孤立系统的一切实际热力过程总是向着熵增加的方向进行。

即熵只能增大，或者不变，绝不能减少。

孤立系统， ∆S f = 0 从而∆S iso = ∆S g ≥ 0第五章水蒸气与湿空气1.水蒸气的定压发生过程（1）水定压预热（2）饱和水定压汽化（3）干蒸汽定压过热水蒸气的定压形成过程经历了预热、汽化和过热3 个阶段，并先后经历未饱和水、饱和水、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽和过热蒸汽5 种状态。

2.一点、两线、三区、五状态一点（临界点C）、两线（上界线d1d2d3…、下界线b1b2b3…）、三区（液相区（未饱和水区）、汽液两相区（湿蒸汽区）、汽相区（过热蒸汽区））、五状态（未饱和水、饱和水、湿蒸汽、干蒸汽、过热蒸汽）3.水蒸气的基本热力过程2定容过程： w = 0, w t = v ( p 1 - p 2 )q = u 2 - u 1 = (h 2 - h 1 ) - ( p 2 - p 1 )v 定压过程：w = p (v 2 - v 1 ), w t = 0q = h 2 - h 1定温过程： w = q - ∆u = T (s 2 - s 1 ) - (h 2 - h 1 ) + ( p 2v 2 - p 1v 1 )w t = q - ∆h = T (s 2 - s 1 ) - (h 2 - h 1 ) q = ⎰1 Tds = T (s 2 - s 1 )定熵过程：w = u 1 - u 2 , w t = h 1 - h 2 ,q = 04.露点温度（T d ）：湿空气中水蒸气分压力 p V 所对应的饱和温度， 称为露点温度，简称露点。