工程热力学

目录

第一章基本概念

1-1 热力系 (4)

1-2 状态和状态参数 (5)

1-3 平衡状态 (9)

1-4 状态方程和状态参数坐标图 (9)

1-5 过程和循环 (10)

第二章热力学第二定律

2-1 热力学第一定律的实质及表达式 (12)

2-2 功和热量的计算及其在压容图和温熵图中的表示 (14)

第三章气体的热力性质和热力过程

3-1 实际气体和理想气体 (16)

3-2 理想气体状态方程和摩尔气体常数 (16)

3-3 理想混合气体 (17)

3-4 气体的热力性质 (18)

3-5 定容过程、定压过程、定温过程和定熵过程 (21)

第四章热力学第二定律

4-1 热力学第二定律的任务 (24)

4-2 可逆过程和不可逆过程 (25)

4-3 状态参数 (25)

4-4 热力学第二定律的表达式——熵方程 (26)

4-5 热力学第二定律各种表述的等效性 (28)

4-6 卡诺定理和卡诺循环 (28)

4-12 热力学第二定律对工程实践的指导意义 (31)

第五章气体的流动和压缩

5-1 一元稳定流动的基本方程 (31)

5-2 喷管中气流参数变化和喷管截面变化的关系 (32)

5-3 气体流经喷管的流速和流量 (33)

第九章水蒸气性质和蒸汽动力循环

9-1 水蒸气的饱和状态 (34)

9-2 水蒸气的产生过程 (36)

9-3 水蒸气的图表 (40)

9-4 水蒸气的热力过程 (42)

9-5 基本的蒸汽动力循环——朗肯循环 (43)

9-6 蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响 (44)

9-7 蒸汽在热循环 (45)

9-8 抽汽回热循环 (46)

第一章基本概念

1—1热力系

1、热能：组成世界的物质，每时每刻都在做不规则的热运动。

2、工质：指实现热能、机械能相互转换的媒介物质。

3、热力系统：指人为地分割出来，由界面包裹作为研究目的的研究对象的总会。

4、火电厂利用水作工质的优点：

（1）良好的膨胀性；（2）良好的流动性；

（3）热性质稳定；（4）无腐蚀、无毒、无害、无污染。

5、分类：

（1）根据热力系内部情况的不同，可以分为:

单元系——由单一的化学成分组成；

多元系——由多种化学成分组成；

单相系——由单一的相（如气相或液相）组成；

复项系——由多种相(如气—液两相或气—液—固三相等)组成；

均匀系——各部分性质均匀一致；

非均匀系——各部分性质不均匀。

（2）根据热力系和外界相互作用情况的不同，可以分为:

闭口系——和外界无物质交换；

开口系——和外界有物质交换；

绝热系——和外界无热量交换；

孤立系——和外界无任何相互作用。

1—2状态和状态参数

状态指某一物质在热力系中宏观性质的总称。从各个不同方面描写这种宏观状态的物理量便是各个状态参数。

1、压力

（1）压力是指单位面积上承受的垂直作用力： A

F =p 式中 P ——压力；

F ——垂直作用力；

A ——面积。

（2）气体的压力是组成气体的大量分子在紊乱的热运动中对容器壁频繁碰撞的结果。

（3）压力计所指示的绝对压力超出大气压力的部分，称为表压力或表压（g p ）

b g p p p -=

式中 b p ——大气压力，可用气压计测定。

绝对压力低于大气压力的部分，称为真空度（v p ）。

p p b v -=p

用U 形管压力计（或真空计）通过液柱高度差测定表压力（或真空度）时，其换算关系如下:

z g p v g ∆=ρ)(p 或

式中 ρ——液体的密度；

g ——重力加速度；

z ∆——液柱高度差。

国际单位制中压力的单位是∂p (帕），并有

2/11m N Pa =

由于“∂p （帕）”这个单位过小，工程中也常用∂MP 作为压力单

位。

a a P MP 6101=

下表为某些压力单位的换算关系。其中标准大气压和工程大气压与其他压力单位的换算靠关系可以表示为

1atm=760mmHg=1.03323at=1.01325bar=0.101325MPa

1at=735.559mmHg=0.967841atm=0.980665bar=0.0980665MPa 某些其他压力单位与SI 压力单位的换算关系

单位名称

单位符号 换算关系

MPa 1MPa=610Pa 标准大气压

atm 1atm=101325Pa 工程大气压

（公斤力每平方厘

at （kgf/2cm ) 1at=1kgf/2cm =98066.5Pa

米）

毫米汞柱

mmHg 1mmHg=133.3224Pa 毫米水柱

mm O H 2 1mm O H 2=9.80665Pa

2、比体积

比体积就是单位质量的物质所占有的体积：

ννm m ==

V V ， 式中 ν——比体积；

V ——体积；

M ——质量。

比体积的倒数称为密度（ρ）。密度是单位体积的物质所具有的质量： ν

ρ1m ==V 比体积的单位为kg m 3；密度的单位为3m kg

3、温度

温度：表示物体的冷热程度。

国际单位制中采用热力学温标，也叫开尔文温标或绝对温标，用T 表示，单位为K （开）。摄氏度温标或百度温标用t 表示，单位为c 。（摄氏度）。它们之间的换算关系如下：

0T T t -=

式中，K T 15.2730=