火电厂热工基础知识

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超过了卡诺循环的效率，故该循环不能实现。
四、水蒸气
饱和状态：水的汽化与液化速度相等，汽、液 两相共存达到动态平衡的状态。
特点：饱和温度和饱和压力一一对应 水的定压加热汽化过程：
1、二线三区五态 2、相关定义 汽化潜热：饱和水变为饱和蒸汽所需的热量 临界点：
孤立系统熵增原理：孤立系统内的熵只能够 增大或维持不变，不可能减小
三、热力学第二定律
例题7：一个热机循环工作在1000K和250K 的两个热源之间，从高温热源吸热100kJ， 做功77kJ，判断该循环是否可行，为什么？
解：根据卡诺定律，循环热效率的极值
为
，t 该1循TT12环 1的热12050效00t 率10.75qq12
基本概念
正向循环：高温热源吸热q1，向低温热源放 热q2，部分热量转换为功。效率η=w/q1
逆向循环：向高温热源放热，从低温热源吸 热，同时消耗外界的功。
热力学能:储存在系统内部的能量。 焓：H=U+pV，即热力学能加推动功。
总能:E=U+Ek+Ep
一、热力学第一定律
表述：当热能与其他形式的能量相互转换时， 能量的总量保持不变。
三、热力学第二定律
主要描述： 1、克劳修斯说法： 2、开尔文说法：
卡诺循环与卡诺定律： 1、卡诺循环（见图4.1-6）：由两个定温
过程和两个绝热过程组成的理想循环。
热效率：ηt =1 – T2/T1
三、热力学第二定律
2、卡诺定理： 定理1：相同高温热源和低温热源间工作的可 逆循环热效率相等 定理2：温度相同的高温热源和低温热源间工 作的可逆热机热效率大于不可逆热机热效率
一、导热传热
例题：一双层玻璃窗由宽1m，高1.2m，厚3mm的玻 璃和其中间的厚为5mm空气间隙组成。设空气层仅 起导热作用，导热系数为0.026 W/(m•K)，室内外 温度分别为26℃及-11℃，内外表面表面传热系数 分别为20W/(m2•K)、 15W/(m2•K)，试求该玻璃窗 的散热量。
数：压力p、温度T、比体积v、热力学能U、 焓H和熵S 。
平衡状态：热力系统不受外界影响，始终保 持不变。
基本概念
热力过程：系统从一个状态变化到另一个状 态经历的全部状态的总和。
准平衡过程：平衡被破坏后能迅速达到新的 平衡，工质偏离平衡状态极小。
可逆过程： 逆向沿原过程回到初态，相关外界回到原态 不给外界留下任何影响。
二、对流换热
3、影响因素：5方面 流动起因和状态、流体热物理性质、流体 相变、定性温度与定型尺寸 4、单相流体对流换热 ①管内受迫流动换热 ②外掠圆管流动换热 5、凝结换热与沸腾换热
三、辐射传热
辐射（热辐射）
1、定义：由热运动产生的，以电磁波（或光 子）形式传递能量的现象。
2、特点：①高于0K的任何物体，就会不停地 向周围空间发出热辐射；②可在真空中传播； ③伴随能量形式的转变；④具有强烈的方向 性；⑤辐射能与温度、波长有关；⑥辐射能 取决于温度的4次方。
湿空气：含有水蒸气的空气。 1、相对湿度： 2、含湿量： 3、湿空气焓： 4、焓-含湿图：
湿空气过程 1、加热（或冷却）过程 2、冷却去湿过程 3、干燥过程
第二节 传热学
第二节 知识结构
绪论 导热传热 对流换热 辐射传热 传热过程分析与换热器计算
一、导热传热
导热定义：温度不同的物体各部分或温度不 同的两物体间直接接触时，依靠分子、原子 及自由电子等微观粒子热运动而进行的热量 传递现象，又称热传导。
流动状态： 1、层流和紊流： 2、判据：雷诺数 公式4.3-23 圆管的临界雷诺数Recr=2000
四、流动阻力和能量损失
流体阻力计算 1、沿程阻力： 计算公式：公式4.3-20 沿程阻力系数计算： 2、局部阻力： 计算公式：公式4.3-21 局部阻力系数计算： 3、总阻力： 总阻力=沿程损失+局部损失 4、简单管道流动计算：P108例题4
解：材料1侧:q1=(t0-t1)/(δ1/λ1)=1680W/m2, 材料2侧:q2=(t0-tf)/(δ2/λ2+1/h)=975W/m2, q= q1 + q2=2655W/m2
一、导热传热
圆筒壁导热 1、第一类边界条件 图示：4.2-10 公式：4.2-12、4.2-13 2、第三类边界条件 图示：4.2-10 公式：4.2-12、4.2-13 3、应用： P75例题7
六、气体和蒸汽动力循环
气体动力循环 1、混合加热理想循环： 5个过程（2绝热2定压1定容） 2、定容加热理想循环： 4个过程（2绝热2定容）
蒸汽动力循环 1、郎肯循环：4个过程（2绝热2定压） 2、再热循环：朗肯循环的改进 3、回热循环
七、理想气体混合物和湿空气
理想气体混合物 1、分压力： 2、分压力定律：混合物总压力等于各组分 分压力之和
解：A=1×1.2=1.2m2,
k=1/（1/h1+δ1/λ1+δ2/λ2+δ3/λ3+1/h2）=3.2 W/(m2•K)
Δt=26-(-11)=37℃, φ=k*A*Δt=141W
一、导热传热
例题：导热系数分别为λ1=0.08W/(m•K)， λ2=0.03W/(m•K)的材料，厚度分别为2mm和1mm, 中间紧夹一层厚度可以不计的加热膜,加热膜的温 度维持在70℃,材料1一侧维持在t1=28℃，材料2 一侧与维持在tf=18℃的表面传热系数h为 50W/(m2•K)的气流相通，假设过程为稳态,试计算 加热膜所施加的热流密度大小。
闭口系统表达式： q=Δu+w
P51例题1
Q U W
一、热力学第一定律
例题1：气体在某一过程中吸收了60kJ的热 量，同时热力学能增加了86kJ，问此过程 是膨胀还是压缩过程？做功是多少？
解：根据闭口系统能量方程 Q U W 可得 W Q U 60 86 26kJ
动量方程：公式4.3-17 伯努利方程：能量守恒定律流体力学的应用
1、公式4.3-18 动能+位势能+压强势能=机械能=常数 2、伯努利方程应用：P103例题3
四、流动阻力和能量损失
产生原因：实际流体存在粘性，流动中产生 摩擦阻力，为了克服摩擦阻力，流体中一部 分机械能不可逆地损失掉
流动阻力和损失：2部分 1、沿程阻力与沿程损失 2、局部阻力与局部损失
第一节 第二节 第三节 第四节
工程热力学 传热学 流体力学 热工测量技术
第一节 工程热力学
第一节 知识结构
一、热力学第一定律 二、理想气体性质及热力过程 三、热力学第二定律 四、水蒸气 五、气体和蒸汽流动 六、气体和蒸汽动力循环 七、湿空气
基本概念
工质：生产过程中工作物质的简称。 热源：工质从中吸收热能的物体或系统。 冷源：接受工质排出热能的物体。 状态参数：描述系统状态的物理量。常用参
二、对流换热
对流 1、定义：流体（气体或液体）中温度不
同的各部分之间，由于发生相对宏观运动 而把热量由一处传递到另一处的现象，又 称热对流。
2、基本公式：牛顿冷却公式
Φ hA(tw t)
二、对流换热
对流换热 1、定义：流体与温度不同的固体壁面接触时 所发生的传热过程 2、特点： ①导热与对流同时存在的复杂过程； ②必须有直接接触面、宏观运动和温差； ③紧贴壁面会形成速度梯度较大的边界层。
一、基本概念
例题：动力黏度μ=0.065N·s/m2的油充满在活塞 和气缸间隙中，气缸直径D=12mm，间隙δ=0.4mm， 活塞长度L=14cm，如对活塞施以F=8.6N的力，使 其匀速运动。求活塞运动速度。
解：活塞匀速运动说明：F等于摩擦阻力 F=μAU/h，A=π（D-2δ）L=0.05243m2 h= δ=0.0004m, μ=0.065N·s/m2,F=8.6N U=Fδ/(μA)=1.0095m/s
温度ts为374.15℃，压力Ps为22.212MPa
四、水蒸气
水和水蒸气表
四、水蒸气
水和水蒸气焓-熵图
五、气体和蒸汽的流动
基本方程： 促使流速改变的条件：
Ma<1时，若使流速增大，应有dA<0，横截 面积应逐步缩小；
Ma>1时，若使流速增大，应有dA>0，横截 面积应逐步增大。
3、基本公式：斯蒂芬-波尔兹曼定律
AT 4
三、辐射传热
辐射换热： 1、定义：物体间靠热辐射进行的热量传递 2、特点： ①不需要冷热物体直接接触； ②先有热能变为电磁波而后变为热能； ③物体相互间辐射能量，最终热能由高温物 体传到低温物体 3、基本概念 黑体、辐射力、单色辐射力、角系数
对外做功为负，表明此过程被压缩，对外 做功-26kJ，即消耗外界功26kJ。
一、热力学第一定律
开口系统表达式：P51例题2

q

(h2

h1)

1 2
(c22

c12
)

(gz2

gz1)

wiHale Waihona Puke hwt
二、理想气体性质及热力过程
理想气体模型：对实际气体的简化，忽略分 子容积，忽略分子间作用力。
导热特点： ①必须有温差； ②物体直接接触； ③依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热 运动传递热量； ④引力场下单纯导热只发生在密实固体中。
一、导热传热
一维稳态导热傅里叶公式：
Φ

tw1 tw2


t Rλ
A
导热过程的单值性条件：是导热微分方程确
定唯一解的附加补充说明条件。包含几何、