工程热力学第十章_第27-28节
工程热力学课件完整版
第三章 理想气体的性质
基本要求： 1、熟练掌握并正确应用理想气体状态方程式； 2、正确理解理想气体比热容的概念，熟练应用比热容计算理想 气体热力学能、焓、熵及过程热量； 3、掌握有关理想气体的术语及其意义； 4、掌握理想气体发生过程； 5、了解理想气体热力性质图表的结构，并能熟练应用它们获得 理想气体的相关状态参数。
T
不可逆过程的熵增（过程角度）
q
T
0
克劳休斯积分不等式（循环角度）
dsiso 0
孤立系统角度
ds sf sg 非孤立系统角度
熵、热力学第二定律的数学表达式
1. 熵的定义
ds qre
T
2. 循环过程的熵
3. 可逆过程的熵变
qre Tds
ds 0,则 q 0 可逆过程中ds 0,则 q 0
dv
q cndT Tds
T s
n
T cn
T ,定容过程 cV
T ，定压过程 cp
4个基本过程中的热量和功的计算
2
2
1、定容过程
w pdv 0 1
wt 1 vdp v( p2 p1)
2、定压过程
qv u cv (T2 T1)
2
w 1 pdv p(v2 v1)
热力学上统一规定：外界向系统传热为正，系统向外界传热为负。
可逆过程的热量
T
1
B
qre = Tds
T
A
2
q
ds qrev
T
S1
S dS S2
q “+”
q “-”
热力循环
功：工质从某一初态出发，经历一系列热力状态后，又回到原来 初态的热力过程称为热力循环，即封闭的热力过程，简称循环。
第10章 气体的压缩
第十章气体的压缩Compression of Gas学习目标：⏹压气机的工作原理；⏹不同压缩过程（绝热、定温、多变）状态参数的变化规律、压气机耗功的计算；⏹了解余隙容积对活塞式压气机工作的影响；⏹多级压气机、叶轮式压气机的分析计算。
最终目的是寻求压气机省功的方向和途径。
压气机是生产压缩气体的耗功设备压缩气体在工程实际中用途广泛：车辆的制动，驱动风动工具,制冷，化工，医用等。
单缸活塞式压气机首先了解一下压气机滚动转子式压缩机螺杆式压缩机轴流式压气机离心式压气机10-1 单级活塞式压气机2121d W p V-=⎰2C 11221d W pV p V p V =--+⎰a -1：吸气过程，推动功p 1V 11-2：压缩过程，消耗外功2-b ：排气过程，推动功p 2V 2压气机耗功：21d tV p W ==-⎰⏹压气机的耗功等于压缩过程耗功与进、排气过程推动功的代数和。
压气机的耗功为技术功，在p-V图上可用过程线与纵坐标围成的面积表示。
⏹压气机压缩过程的耗功是体积变化功，在p-V图上是过程线与横坐标围成的面积。
压气机的耗功量增压比相同的情况下，压气机耗功的大小取决于压缩过程。
压缩过程根据散热情况(并忽略摩擦）可分为:1.定温压缩过程n = 12.定熵压缩过程n =κ3.多变压缩过程1< n < κC tw w =-压气机的理论压缩功12pp 12,1111C sg p w R T p κκκκ-⎡⎤⎛⎫⎢⎥=- ⎪⎢⎥-⎝⎭⎢⎥⎣⎦12,1111n nC n g p n w R T n p -⎡⎤⎛⎫⎢⎥=- ⎪⎢⎥-⎝⎭⎢⎥⎣⎦2,11ln C T g p w R T p =可逆多变压缩可逆绝热压缩可逆定温压缩12p p =π—增压比, 也可以写成12p p 式中 压缩后气体的温度2,1122,11122,11T sn nnT T p T T p p T T p κκ--=⎛⎫= ⎪⎝⎭⎛⎫= ⎪⎝⎭三种压缩过程下的理论压缩功、压缩终温、散热量比较从同一初态压缩到某一预定压力，定温过程的耗功量最小，压缩终了的排气温度也最低，因此定温过程最好。
工程热力学第10章答案
第10章 制冷循环第10章 制冷循环10-1 在商业上还用“冷吨”表示制冷量的大小，1“冷吨”表示1吨0℃的水在24小时冷冻到0℃冰所需要的制冷量。
证明1冷吨=3.86kJ/s 。
已知在1标准大气压下冰的融化热为333.4kJ/kg 。
解：1冷吨=333.4 kJ/kg ×1吨/24小时=333.4×1000/(24×3600) kJ/s=3.86kJ/s压气机入口T 1= 263.15K 压气机出口 K T T kk 773.416515.2634.114.1112=×==−−π冷却器出口T 3=293.15K 膨胀机出口 K T T kk 069.185515.2934.114.1134===−−π制冷量 ()()kg kJ T T c q p c /393.78069.18515.263004.141=−×=−= 制冷系数第10章 制冷循环()()()()71.1069.18515.26315.293773.416069.18515.263413241=−−−−=−−−−==T T T T T T w q net c ε10-4 压缩空气制冷循环中，压气机和膨胀机的绝热效率均为0.85。
若放热过程的终温为20℃，吸热过程的终温为0℃，增压比π=3，空气可视为定比热容的理想气体，c p =1.004kJ/（kg·K ），k =1.4。
求：（1）画出此制冷循环的T-s 图；（2）循环的平均吸热温度、平均放热温度和制冷系数。
433'4循环的平均吸热温度 ()K T T T T s q T cc 887.248986.22515.273ln 986.22515.273ln 414114=−=−=∆=′′′ 循环的平均放热温度 ()K T T T T s q T 965.33915.293638.391ln 15.293638.391ln32322300=−=−=∆=′′′第10章 制冷循环循环的制冷系数921.0)896.22515.293()15.273638.391(986.22515.273)()(/431/2/41=−−−−=−−−−=T T T T T T ε10-5 某压缩蒸气制冷循环用氨作制冷剂。
工程热力学(第五版)课后习题答案(全章节)
工程热力学(第五版)习题答案工程热力学（第五版）廉乐明 谭羽非等编 中国建筑工业出版社第二章 气体的热力性质2-2.已知2N 的M ＝28，求（1）2N 的气体常数；（2）标准状态下2N 的比容和密度；（3）MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积Mv 。
解：（1）2N 的气体常数2883140==M R R ＝296.9)/(K kg J ∙（2）标准状态下2N 的比容和密度1013252739.296⨯==p RT v ＝0.8kg m /3 v 1=ρ＝1.253/m kg（3）MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积MvMv ＝pT R 0＝64.27kmol m /3 2-3．把CO2压送到容积3m3的储气罐里，起始表压力301=g p kPa ，终了表压力3.02=g p Mpa ，温度由t1＝45℃增加到t2＝70℃。
试求被压入的CO2的质量。
当地大气压B ＝101.325 kPa 。
解：热力系：储气罐。
应用理想气体状态方程。
压送前储气罐中CO2的质量 压送后储气罐中CO2的质量 根据题意容积体积不变；R ＝188.9Bp p g +=11 （1） Bp p g +=22（2） 27311+=t T（3） 27322+=t T（4）压入的CO2的质量)1122(21T p T p R v m m m -=-=（5）将（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得 m=12.02kg2-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送300 m3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 m3，问鼓风机送风量的质量改变多少？ 解：同上题1000)273325.1013003.99(287300)1122(21⨯-=-=-=T p T p R v m m m ＝41.97kg2-6 空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15℃、压力为0.1MPa 的空气3 m3，充入容积8.5 m3的储气罐内。
工程热力学课件
稳态
描述最简单
系统内的状态参数不随时间而变化
均匀态 系统内的状态参数在空间的分布均匀一致
第四节 热力学状态参数
一、常见的状态参数
1、压力 2、温度 3、比容 4、内能 5、焓 6、熵
可直接观察和测量的状态参数：基本状态参数
热量和功量 ——非状态参数
p
第四节 热力学状态参数
一、常见的状态参数 二、状态参数的特性
一、状态 ：系统在某一瞬间所处的宏观状况
二、状态参数 ：描述系统宏观状态的物理量
三、平衡态（热力学平衡状态）
热平衡：热力系统的温度均匀一致，且不随时间而变 平衡态
力平衡：热力系统的压力均匀一致，且不随时间而变
平衡态：在无外界影响的条件下，热力学系统内部工质的温度和
压力到处是均匀一致的且不随时间变化。
第一篇 工程热力学
第01章 第02章 第03章 第04章 第05章
工程热力学的基本概念 热力学第一定律 热力学第二定律 理想气体 水蒸气
第06章 第07章
气体和蒸汽的流动 压缩机的热力过程
第08章 第09章 第10章
气体动力循环 蒸气压缩制冷循环 湿空气
第01章 工程热力学的基本概念
第一节 工质的概念及应用 第二节 热力学系统 第三节 热力学平衡态 第四节 热力学状态参数 第五节 准静态过程和可逆过程
边界
可以是真实的、也可以是虚拟的； 可以是固定的、也可以是活动的。 系统与外界通过边界相互作用； 有三种交换：①物质；② 功量；③ 热量
第二节 热力学系统
一、（热力学）系统、外界、边界 二、系统与外界的类型 划分依据：物质、功量、热量交换
1、系统的类型
开口系统：与外界有物质交换
2024年度-工程热力学全部课件pptx
理想气体混合物的热力学性质
具有加和性
20
理想气体基本过程
01
等温过程
温度保持不变的过程，如等温膨胀 和等温压缩
等容过程
体积保持不变的过程，如等容加热 和等容冷却
03
02
等压过程
压力保持不变的过程，如等压加热 和等压冷却
绝热过程
系统与外界没有热量交换的过程， 如绝热膨胀和绝热压缩
04
21
05 热力过程与循环 分析 22
与外界没有物质和能量交 换的系统。
孤立系统
封闭系统
开放系统
4
热力学基本定律
热力学第零定律
如果两个系统分别与第三个系统处于热平衡状态，那么这两个系统也必定处于热平衡状态。
热力学第一定律
热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持 不变。
热力学第二定律
其中，Δ(mv^2)/2表示系 统动能的变化量；
开口系统能量方程可表示 为：Q = ΔU + Δ(mv^2)/2 + Δ(mgh) + Δ(mΦ)。
Δ(mgh)表示系统势能的 变化量；
11
03 热力学第二定律
12
热力学第二定律表述
不可能从单一热源取热，使之完全转 换为有用的功而不产生其他影响。
热力学系统内的不可逆过程总是朝着 熵增加的方向进行。
性能评价指标
介绍蒸汽轮机的功率、效率等 性能评价指标及其计算方法。
性能影响因素
分析影响蒸汽轮机性能的主要 因素，如蒸汽参数、汽轮机结 构等。
优化设计策略
探讨提高蒸汽轮机性能的优化 设计策略，如改进叶片形状、
提高蒸汽参数等。
工程热力学
基本概念
工质：把实现热能和机械能相互转化的媒介物质 热源：把工质从中吸取热能的物质 热力系统：人为分割出来以作为热力学分析的对象叫做热力系统， 周围物体统称外界。系统和外界之间的分界面叫做边界。
基本状态参数
把工质在热力变化过程中的某一瞬间所呈现的宏观物理状况称为 工质的热力学状态。 温度是标志物体冷热的程度。 国际上规定热力学温标作为测量温度的最基本温标 热力学温度单位是开尔文，符号为开（K） 热力学摄氏温标 t=T-273.15
热力学第一定律
热力学第一定律是能量守恒与转化定律在热现象上的应用。在工 程热力学的范围内可表述如下：热是能的一种，机械能变热能， 或热能变机械能的时候，它们间的比值是一定的。 物体因热运动而具有的能量叫做内热能。在热力学中把物体的内 热能叫做内能。内能是热力状态的单值函数。 焓是内能与推动功之和。公式H=U+Pv
理想气体的性质
理想气体是一种实际上不存在的假想气体，其分子是 些弹性的、不占据体积的质点，分子相互之间没有作 用力。 理想气体状态方程式（克拉贝隆方程式）：pv=RT R——气体常数 单位物量的物体温度升高1度所需的热量叫比热。 比热是与过程特性有关的量。Cv——定容比热 Cp — —定压比热 绝热指数k= Cp/ Cv 熵是状态参数：ds=dq/T 温熵坐标图
湿空气
湿空气是指含有水蒸汽的空气，而干空气则是指完全不含有水蒸 汽的空气。 湿度指湿空气中所含水蒸汽的分量。 绝对湿度是指每一立方米湿空气中所含水蒸汽的质量（千克）。 相对湿度就是湿空气中实际所包含的水蒸汽量和同温度下最大可 能包含的水蒸汽质经过一系列的状态变化，重新回复到原来状态的全 部过程，就叫做一个循环。 将热能转化为机械能的循环叫正向循环，它使外界得到功； 正向循环也叫做热动力循环。是从高温热源得到的热能q1，其中 只有一部分可以转化为功，在这部分热能（q1-q2）转化为功的同 时，必有另一部分q2传向低温热源，后者是使热能经过循环转化 成为功的必要条件，或称补充条件。 热效率：ηt=1- q2/ q1 将机械能转化为热能的循环叫逆向循环. 全部由可逆过程组成的循环就是可逆循环。 热力学第二定律是说明与热现象有关的各种过程进行的方向、条 件、以及进行的限度或深度的定律，其中方向性是其根本内容。 热不可能自发地、不付代价地、从低温物体传至高温物体。
热力学复习大纲
复习大纲绪论重点：了解工程热力学的主要内容及研究方法第一章基本概念及定义重点：工质热力系统、边界、热力系统的类型工质的热力学状态、参数 6个基本状态参数状态方程、坐标图平衡状态、准平衡（静态）过程过程功和热量、热力循环第二章热力学第一定律重点：实质热力学能、总能、推动功流动功、焓第一定律的基本能量方程热量的符号、功量的符号开、闭口系统能量方程第三章气体和蒸气的性质重点：理想气体状态方程比热容、热力学能、焓和熵水蒸汽1点2线3区 5态第四章气体和蒸气的基本热力过程重点：可逆多变过程、定温、定压、定容、定熵过程综合分析第五章热力学第二定律重点：表述卡诺循环克劳休斯积分熵方程孤立系统熵增原理火用第六章实际气体的性质及热力学一般关系式一般了解：范德瓦尔方程对应态原理通用压缩因子图麦克斯韦关系热系数热力学能、焓和熵、比热容的一般关系式第七章气体与蒸气的流动重点：稳定流动的基本方程：连续性方程、能量方程、过程方程、声速方程滞止参数的意义及其计算促使流速改变的条件：力学条件几何条件喷管形状的确定及计算临界压力比背压变化对喷管流动、出口参数的影响第八章压气机的热力过程重点：余隙容积产生、影响多级压缩、中间冷却第九章气体动力循环重点：混合加热理想循环热效率定压、定容加热理想循环热效率比较及分析燃气轮机装置循环热效率提高燃气轮机循环热效率的措施第十章蒸汽动力装置循环重点：朗肯循环由来热效率分析再热循环热效率回热循环热效率第十一章制冷循环重点：压缩空气制冷循环组成、设备、制冷系数压缩蒸汽制冷循环组成、设备、制冷系数两种循环的异同热泵循环第十二章理想气体混合物及湿空气重点：混合气体分压力、分体积定律成分：质量分数、摩尔分数、体积分数，三者的关系湿空气、干空气饱和、不饱和、露点相对湿度、含湿量干、湿球温度h-d图及其应用复习题(题中涉及的有关水蒸汽的数据，考试时均会给出，不用自己查表。
复习题中所需要的数据，需要自己找相关图表查数）习题：课本上的例题、课后思考题、留的作业题第一章基本概念及定义1、热力平衡状态2、准静态过程3、热力系统4、功量与热量第二章热力学第一定律1、热力学第一定律2、技术功3、课后思考题2-4、2-5.（P56）4、一蒸汽锅炉每小时生产P1 = 20 bar , t1= 350℃的蒸汽10吨,设锅炉给水温度t2= 40℃，锅炉效率ηK = 0．78，煤的发热值QL= 29700 KJ/Kg，求锅炉的耗煤量。
工程热力学第10章
h3 ws. p h3 0.0251 121.30 121.3251kJ kg
（1）循环的加热量：
q1 h1 h3 3490 121.3251 3368 .6 kJ kg
22
12 汽轮机，过热水蒸汽 s 膨胀
s2 s1 1 x2 s x2 s
2
6 b 1′
a
2′
2
2
x2
x2
4
x2 x2
s
3
32
二、再热对循环效率的影响
忽略泵功：
T
5 4 1 1′ 6 2′ 3
wnet h1 h6 h1 h2
q1 h1 h3 h1 h6
热效率：
2
x2
x2
wnet (h1 h6 ) (h1 h2 ) t q1 (h1 h3 ) (h1 h6 )
ps p3 4 kPa 0.004Mpa
3
且，3点为饱和水态，查饱和水与饱和水蒸汽表（按压力排列）
t s 28.9533o C , v3 v 0.0010041 m 3 kg , h3 121.30 kJ kg s 0.4221kJ kg K , s 8.4725kJ kg K h 121.30 kJ kg , h 2553.45 kJ kg
h
5 4 1
5 2
s
3’
3
2 s
23 凝汽器，湿蒸汽
p
T 放热
12 汽轮机，过热水蒸汽 s 膨胀
33’给水泵，凝结水 s 压缩
8
第十九次课
第十章 蒸汽动力装置循环
•复习：
10-1 水蒸气朗肯循环原理
10工程热力学第十章2-2018——工程热力学课件PPT
11 7 2
对比9-10-11-12
•11点x太小,不利于汽机 强度； • 12-9两相区难压缩； s • wnet卡诺小
4如何提高朗肯循环的热效率
T
Tm1
5
4
3
1
t
h1 h1
h2 h3
6 影响热效率的参数？
2
p1 t1 p2
s
蒸汽初压对朗肯循环热效率的影响
t1 , p2不变，p1
T
5'
5
4'
工程热力学
Engineering Thermodynamics
北京航空航天大学
§ 9-3 喷管中流速及流量计算
三、临界压力比及临界流速
C1= 0, !!!
C1>50m/s
k 1.4
0.528
pc 0.528 p1
k 1.4
0.528
pc 0.528 p0
第十章 动力循环
动力循环研究目的和分类
动力循环的分类
按结构
活塞式 piston engine 汽车，摩托，小型轮船
叶轮式
Gas turbine cycle 航空，大型轮船，电站
第十章 动力循环
§10-1 蒸汽动力基本循环
回热循环和再热循环
热电循环
§10-2 内燃机循环
§10-3 燃气轮机循环
为什么研究水蒸气？---朗肯循环
为什么研究水蒸气？-有机朗肯循环
3
2 2'
左右
v• 2' 汽机出口尺寸大
s
乏汽压力对朗肯循环热效率的影响
p1 , t1不变，p2
T 1
5
4
4' 3 3'
工程热力学
第二节 热力过程及过程量
一、热力过程
热力系统从一个平衡状 态到另一个平衡状态的变 化历程。 化历程。
P-V图上,一个点表示 图上, 气体的一个热力状态; 气体的一个热力状态; 一条曲线表示一个热 力过程。 力过程。 膨胀功Ｗ 二、膨胀功Ｗ（Ｊ）
气体在热力过程中由于体 积发生变化所做的功（ 积发生变化所做的功（又 称为容积功 容积功） 称为容积功）
四.熵和温熵图
熵S的增量等于系统在 过程中交换热量除以传 热时绝对温度所得的商
ds=δq/T
1Kg工质的熵的单位J/kgK Kg工质的熵的单位J/kgK 工质的熵的单位 mKg工质熵的单位 工质熵的单位Ｊ mKg工质熵的单位Ｊ/K
吸热,Q>0 吸热
放热Q<0 放热
熵s是一个状态参数 ds>0,Q>0,吸热 吸热; ds>0,Q>0,吸热; ds<0,Q<0,放热 放热; ds<0,Q<0,放热; ds=0,无热量交换 无热量交换. ds=0,无热量交换. 比容ν的变化量标志着有无做功， ※比容ν的变化量标志着有无做功，熵s的变化 量标志着有无传热。 量标志着有无传热。
对于一个热力系统： 对于一个热力系统：
进入系统的能量进入系统的能量-离开系统的能量 =系统内部储存能量的变化量
热力学第一定律是能量转换与守恒定律在热力学上的具体应用， ※热力学第一定律是能量转换与守恒定律在热力学上的具体应用， 它阐明了热能和其它形式的能量在转换过程中的守恒关系。 它阐明了热能和其它形式的能量在转换过程中的守恒关系。 它表达工质在受热作功过程中，热量、 它表达工质在受热作功过程中，热量、作功和内能三者之间的平 衡关系。 衡关系。
在保持系统容积不变的加热过程中，加热量为： 在保持系统容积不变的加热过程中，加热量为：
工程热力学WORD版第10章气体动力循环
第10章气体动力循环一、教案设计教学目标：使学生掌握分析动力循环的一般方法；了解活塞式内燃机实际循环的分析方法；了解燃气轮机循环的分析方法。
知识点：分析动力循环的一般方法；活塞式内燃机实际循环的简化；活塞式内燃机的理想循环；活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较；燃气轮机装置循环；燃气轮机装置的定压加热实际循环。
重点：分析动力循环的一般方法；活塞式内燃机循环分析；燃气轮机装置循环的分析方法，提高燃气轮机装置循环效率的方法和途径。
难点:实际循环简化成理想循环的方法；提高内燃机和燃气轮机装置循环效率的方法和途径。
教学方式：讲授+多媒体演示+课堂讨论师生互动设计：提问+启发+讨论问：你知道汽车为什么会走？问：你以前知道内燃机吗？有哪些装置组成？又是怎么工作的？问：你知道柴油机与汽油机的区别吗？问：你知道燃汽轮机发电是怎么回事吗？学时分配：4学时二、基本知识第一节动力循环分析的目的与一般方法一、分析的目的在热力学基本定律的基础上分析循环过程中能量转换的经济性，寻求提高经济性的方向及途径。
二、分析方法与步骤1. 将实际循环抽象和简化为理想循环2. 将简化好的理想可逆循环表示在p-v、T-s图上3. 对理想循环进行分析计算：计算循环中有关状态点（如最高压力点、最高温度点）的参数，与外界交换的热量、功量以及循环热效率或工作系数。
动力循环的热效率：-W net _ 1q2q i q i4、定性分析各主要参数对理想循环的吸热量、放热量及净功量的影响，进而分析对循环热 效率（或工作系数）的影响，提出提高循环热效率（或工作系数）的主要措施。
平均温度分析法：—5、 对理想循环的计算结果引入必要的修正6、 对实际循环进行热力学第二定律分析：熵分析 火用分析第二节 内燃机动力循环的分类一、分类按工作方式不同可分为：活塞式内燃机，叶轮式燃气轮机，喷气发动机汽油机 点燃式内燃机煤气机I 压燃式内烘机一岂油机二，汽油机1模型简化实际彳盾环的简化、理想化① 空气与燃气理想化为定比热客的理想气体; ② 开式循环理想化为闭式循环：③ 燃烧、排气过殺理想化为工质的吸、放热过程; ④ 压缩与膨胀过程理想彳匕为可逆绝热过程G2、汽油机理论循环一定容加热循环（奥托循环）活塞式内燃机:^JX?Ju n rs.u.吸建鼻9产3爲一⑪放热量6 = 4'石-兀1S环净功珂二如一心AS环删率SWtvT4=1飞3二g则T3T4 -TT3 J "唔"川2tv定窖加驷环的计算v影响发动机的正常工作。
朗肯循环
•定容加热理想循环 •定压加热理想循环 •混合加热理想循环 特点、计算
燃气轮机循环：
定压加热理想循环
55
第十章
完
56
2 2’
p0 0
1 V
40
四冲程高速柴油机工作过程
3—4 边喷油，边膨胀 近似 p 膨胀 p 3 4
t4可达1700~1800℃ 4 停止喷柴油 4—5 多变膨胀 p0 0 p5=0.3~0.5MPa t5500℃ 5—1’ 开阀排气， V 降压
2 2’
5 1’ 1 V
1—0 活塞推排气,完成循环
第十章 动力循环
1
动力循环研究目的和分类
动力循环：工质连续不断地将从高温热源取 得的热量的一部分转换成对外的净功 研究目的：合理安排循环，提高热效率
按工质
气体动力循环：内燃机 燃气(空气) 按理想气体处理
蒸汽动力循环：外燃机 水蒸气等 可实现定 实际气体 温过程
可使用 任何形 态燃料
2
蒸汽动力循环
1
对比5678
7点x太小,不利于汽 机强度(大于0.85)； 蒸汽过热,提高作功能 力,提高热效率; 8-5两相区难压缩； s wnet卡诺< wnet 朗肯15
如何提高郎肯循环的热效率
T 5 4 3
1 6 2 s
影响热效率 的参数？
p1, t1, p2
16
蒸汽初压对郎肯循环热效率的影响
3
第一节
蒸汽动力基本循环 ——朗肯循环
汽轮机 四个主要装置： 锅炉 汽轮机 凝汽器 给水泵
4
锅 炉
发电机 给水泵
凝汽器
大型坑口电站(陕西韩城电厂)
5
德国1.35MW核电站
工程热力学
功的大小不仅与过程的初、终状态有关，还 与工质所经历的过程有关，所以说功不是状态参 数，只是一个过程量。
二、热量功与t-s图
1.热量：热力系与外界之间仅仅由于温度不同而通过 边界所传递的能量。 2.热量符号和单位：用符号Q表示，单位J或kJ。单位 物质所做的体积变化功用q表示，单位J/kg或kJ/kg。 是一个过程量 系统吸热 热量为正
单位质量工质：
1 2 q h c gz ws 2
在上式中，后三项实际上都属于机械能，故把此三项合并在 一起称技术功（Wt）。 单位质量工质：
1 2 wt c gz ws 2
故开口系统的稳定流动能量方程还可以写为：
q h wt
可逆过程技术功的大小可以在p-v图上用过程线以左和纵坐 标围成的面积表示。
第三章
理想气体的热力 性质
理想气体的热力性质
理想气体状态参数间的关系
理想气体比热
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第一节 理想气体及其状态方程
一、实际气体与理想气体
1.理想气体：是一种假象的气体模型，气体分子是一些弹性的、 不占体积的质点，分子之间没有相互作用力。工程中常用的氧 气、氮气、氢气、一氧化碳等及其混合气体等工质，在通常使 用的温度、压力下都可作为理想气体处理。 2.实际气体：不符合上述理想气体两个微观假设条件的，则称为 实际气体。如：水蒸气等，它们距离液体较近，不能忽略分子 本身的体积和分子间的作用力。
二、基本状态参数 (一)、压力
1.压力：单位面积上所承受的垂直作用力，以
p 表示
F p A
注意： 物理学： 压强 工程： 压力
绝对压力
对应
压力 总压
2.表压与真空： 工程上，工质的压力常用压力表或真空表来测量
工程热力学大总结大全
第一章基本概念热力系统：用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔的研究对象，称为热力系统，简称系统。
边界：分隔系统与外界的分界面，称为边界。
外界：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境。
闭口系统：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统，也称控制质量。
开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统，又称控制体积，简称控制体，其界面称为控制界面。
绝热系统：系统与外界之间没有热量传递，称为绝热系统。
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。
单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。
复相系：由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三相系统。
单元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系。
多元系：由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。
均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。
非均匀系：成分和相在整个系统空间呈非均匀分布，称非均匀系。
热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态。
平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变化，系统内外同时建立了热的和力的平衡，这时系统的状态称为热力平衡状态，简称为平衡状态。
状态参数：描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。
如温度〔T〕、压力〔P〕、比容〔υ〕或密度〔ρ〕、内能〔u〕、焓〔h〕、熵〔s〕、自由能〔f〕、自由焓〔g〕等。
根本状态参数：在工质的状态参数中，其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来，称为根本状态参数。
温度：是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量，其物理实质是物质内部大量微观分子热运动的强弱程度的宏观反映。
热力学第零定律：如两个物体分别和第三个物体处于热平衡，那么它们彼此之间也必然处于热平衡。
压力：垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强。
相对压力：相对于大气环境所测得的压力。
如工程上常用测压仪表测定系统中工质的压力即为相对压力。
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Engineering Thermodynamics
北京航空航天大学
第十章 动力循环
回热循环和再热循环 热电循环 内燃机循环 燃气轮机循环 空气制冷循环
热力装置
动力装置：将热量通过能量的传递和转换，转变成人们所 需要的功的装置。 —正循环
t
wnet q 1 2 q1 q1
T1
空气压缩制冷循环
Brayton逆循环
空气压缩制冷循环制冷系数
q2 q2 w q1 q2 cp (T1 T4 ) cp (T2 T3 ) cp (T1 T4 ) 1 T2 T3 1 T1 T4
1－2，3－4为定熵过程：
1
1 T2 1 T1
例3
两个质量相等、比热容相同且为定值的物体，A物体初温为Ta， B物体初温为Tb，用它们作可逆热机的有限热源和有限冷源， 热机工作到两物体温度相等时为止。 （1）证明平衡时的温度Tm=（Ta*Tb）0.5 （2）求热机做出的最大功量 （3）如果两物体直接接触进行热交换到温度相等时，求平衡温度 及两物体总熵的变化量。
燃气轮机循环
简单燃气轮机定压加热循环——Brayton循环
Brayton循环热效率
T4 T1 1 T1 T4 T1 1 t 1 T3 T3 T2 T2 1 T2
T 2 1 s 3 4
因为：1－2，3－4为定熵过程
T3 p3 所以： T4 p4
pb p vcr cr p0 p0
pb p vcr cr p0 p0
选渐缩喷管 选缩放喷管
例2
如图所示，一渐缩喷管经一可调阀门与空气罐连接。气罐中参 数恒定为pa=500kPa，温度ta=43℃，喷管外大气压力pb=100kPa， 温度为t0=27℃，喷管出口截面面积为68cm2。空气的 Rg=287J/(kg•K)，κ=1.4。 试求：（1）阀门A完全开启时（假设无阻力），求流经喷管的 空气流量qm1是多少？ （2）关小阀门A，使空气经阀门后压力降为150kPa，求流经喷 管的空气流量qm2 ，以及因节流引起的作功能力损失为多少？并将 此流动过程及损失表示在T-S图上
简化程序是：先绘制出工质的工作流程简图，然后根据每一设备的工 作特点，将其中的实际工作过程用近似地或等效的可逆过程来表征。
研究内容和研究Biblioteka 法2、将简化好的理想可逆循环表示在p-v图和T-s图上 3、对理想循环进行分析和计算 4、定性分析各主要参数对理想循环的吸热量、放热量、 净功量的影响，进而分析对循环热效率的影响，并提 出提高热效率的措施。 5、对理想循环的计算结果引入必要的修正 6、对实际循环进行热力学第二定律分析
制冷装置：将热量不断地从系统排向环境以使系统温度降 低到所要求的某一低于环境温度的水平，并使 该系统温度保持不变的装置。 —逆循环
t
q2 q2 wnet q1 q 2
热泵装置：将热量不断地传给系统以使系统温度提高到所 要求的某一高于环境温度的水平，并使该系统 温度保持不变。 —逆循环
t
t 1
1
k 1 k
改变循环形式
再热 回热 多级压缩，中间冷却
增压比对循环净功量的影响
布雷顿循环的净功量：
T3 T4 T2 wnet q1 q 2 c p T1 1 T T T 1 1 1 T3 T4 c p T1 T T 3 1 T3 T2 1 T1 T1
1 p2 p1
k 1 k
增压比越小，制冷系数越大， 循环中单位工质的制冷量也 越小。
例1
由不变气源来的压力p1=1.5MPa，温度t1=27℃的空气，流 经一喷管进入压力保持在pb=0.6MPa的某装置中，若流过 喷管的流量为3kg/s，来流速度可忽略不计，试设计该喷管？ 若来流速度cf1=100m/s，其他条件不变，则喷管出口流速 及截面面积为多少？ 喷管设计问题，可以按设计步骤进行
wnet q1 q2 c p T3 T2 c p T4 T1
T 3 T1
wnet c pT1 1 / 1 1
2
opt / 2 1
wnet, max c p
T3
q1 q1 wnet q1 q 2
研究内容和研究方法
研究内容：分析各种循环的热力性能，揭示能量利用的完 善程度和影响其性能的主要因素，给出评价和 改进这些装置热力性能的方法。 工程热力学研究方法：先对实际动力循环进行抽象和理想 化，形成各种理想循环进行分析，最后进行修正。 1、将实际循环抽象和简化为理想循环
k 1 k
p2 p1
k 1 k
T2 T1
T1 1 1 t 1 1 1 k 1 T2 T2 p2 k T1 p1
p2 定义压比： p1
t 1
1
k 1 k
提高Brayton循环热效率的途径
改变循环参数