工程热力学 湖南科技大学

第一章1、往复式内燃机的四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、燃烧和膨胀冲程、排气冲程（p3-p4） 开始活塞自上向下移动，进气阀打开，排气阀关闭，新鲜空气吸入气缸，此为吸气冲程然后活塞向上移动，进、排气阀关闭，气缸内空气被压缩，其压力和温度升高，为为压缩冲程当活塞运动到上止点附近时，燃油从喷油嘴喷入气缸，遇到高温高压的空气迅速燃烧，释放也大量热能，使得燃烧形成的燃气压力、温度急剧升高，发生膨胀，推动活塞往下运动而对外作功，此为燃烧和膨胀冲程 最后排气阀打开，活塞由下向上运动将做完功的废气排出气缸，完成排气冲程 2、制冷装置的四大部件：压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器 第二章：1、工质：实现热能和机械能转化的媒介物质。

2、选取某一范围内的物质或某特定的空间作为研究对象，以研究其热力学规律，这种被人为划分出来的研究对象称为热力系统，简称热力系或系统。

系统之外的物体称为外界或环境，系统与外界的分界面称为边界3、常见的四种热力学系统闭口系统：系统与外界之间没有物质交换，只有能量交换。

开口系统：系统与外界之间有物质交换。

可有热和功的交换，也可以没有。

绝热系统：系统与外界之间完全没有热量交换。

孤立系统：系统与外界之间既无物质，又无能量交换。

4、平衡态：一个热力系统，如果在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。

热平衡：组成热力系统的各部分之间没有热量传递。

条件：是否存在温度差是判断系统处于热平衡的条件。

力平衡：组成热力系统的各部分之间没有相对位移。

条件：是否存在压力差是判断系统处于力平衡的条件。

化学平衡：化学反应宏观上停止。

条件：反应物和生成物的化学位相等是实现化学平衡的充要条件。

5、描述系统宏观状态的物理量称为系统的热力状态参数，简称状态参数。

6、路径参数：其变化量不仅与系统的初始状态有关，还与变化的过程和途径有关。

如功和热量。

7、强度量：与系统的质量无关的物理量。

如：温度，压力。

尺度量：与系统的质量呈正比，具有可加性的物理量。

如：体积，热力学能，焓，熵。

强度量加比，尺度量不加比8、温度、压力、比容可以直接用仪表测定，称基本状态参数。

常见基本状态参数：温度、压力、比容、内能、焓和熵等。

9、单位面积上所受的垂直作用力称为压力（即压强）（单位换算）P9-P10有一题1MPa=1×106Pa 1KPa=1×103Pa 1bar=1×105Pa 1mmHg=133.3Pa 1mmH 2O=9.8Pa 1at=1kgf/cm 2=104kgf/m 2=9.8×104Pa 1atm=1.01325×105Pa=1.03323at=760mmHg=10.33mH 2O 绝对压力：是以绝对真空为基准计量得到的压力。

是工质的真实压力。

表压力：是以大气压为基准测量得到的压力，用 Pg 表示 真空度：是以大气压为基准测量得到的压力，用 Pv 表示。

10、温度的含义：是标志物体冷热程度的参数。

微观上，温度标志着物质分子热运动的激烈程度。

是衡量系统是否处于热平衡的状态参数。

11、衡量温度的标尺称为温标，常见的温标有：华氏温标：规定标准大气压下纯水的冰点为32度，沸点为212度，在这两点之间均分180等份，取其中一分为华氏1度。

记作10F ，华氏温标用t 0F 表示摄氏温标：规定标准大气压下纯水的冰点为0度，沸点为100度，在这两点之间均分100等份，取其中一分为华氏1度。

记作1℃，摄氏温标用t ℃表示热力学温标：以摄氏零下273.15度作为绝对温标的零度，每度的间隔与摄氏温标相同。

绝对温标1度记作1K ，开氏温标用TK 表示()273.15C t TK 32-F 95C t 32C 59F 00000+==+=t t t12、准静态过程：假设过程中系统所经历的每一个状态都无限接近于平衡状态的过程。

又称准平衡过程。

13、可逆过程：当热力系统完成某一过程后，如果全过程沿相同的路径逆行，能使过程中所涉及的一切（系统，环境）都恢复到原来的状态而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程。

14、实现条件可逆过程的条件：（1）系统状态所经历的过程必须是准静态过程； （2）系统中不存在摩擦、温差传热等耗散效应，即没有任何能量的不可逆损耗。

15、容积功（知道怎么算P15-P16）kgJpdvw ⎰=21例题2-1 某油舱辅助锅炉产生蒸汽的表压力为13 bar ，凝汽器中的真空度为710 mmHg ，当时大气压力为735 mmHg ，试计算两设备的绝对压力（用国际单位表示）。

解：由题知，大气压力pb=735mmHg=(735/760)×1.01325×105=0.98×105 Pa 锅炉的表压力 pg=13 bar=13×105 Pa凝汽器的真空度 pv=710mmHg=0.95×105 Pa 所以，锅炉中绝对压力 p1=pb+pg=1.4MPa 凝汽器中绝对压力 p2=pb-pv=13kPa课本P17 5、某电厂锅炉山口的蒸汽压力由压力计读得为13.6MPa ，汽轮机进口的蒸汽压力计指示为13.3MPa ，冷凝器的真空度为718mmHg ，炉膛内烟气的真空度为10mmH 2O ，送风机出口的表压力为350mmH 2O ，若当时当地的大气压为755mmHg ，试求各处的绝对压力为多少（bar ）? 解：由题知，大气压力pb=755mmHg=(755/760)×1.01325×105=1.01×105 Pa=1.01 bar 锅炉进口表压力 pg=13 .6MPa=13.6×106 Pa=136 bar锅炉进口绝对压力：P=Pb+Pg=1.01×105 Pa+13×106 Pa=137.01 bar冷凝器的真空度 Pv=718mmHg=(718/760)×1.01325×105=0.96×105 pa=0.96 bar 冷凝器绝对压力：P=Pb-Pv=1.01 bar-0.96 bar炉膛内真空度Pv=10mmHg=10×9.8Pa=98Pa=0.00098 bar 炉膛内绝对压力：P=Pb-Pv=1.01bar-0.00098bar=1.00902bar 出口表压力：Pg=350×9.8Pa=3430Pa=0.034 bar出口绝对压力：P=Pb+Pg=1.01bar+0.034bar=1.044bar7、用华氏温度计没得某低温冷库温度为-3o F,，试换算成摄氏温度，再换算成绝对温度。

解：t ℃=95（t ℉-32）=95（-3-32）=-19.44℃ T K=-19.44℃+273.15K=253.71K第三章热力学第一定律：热能与机械能在转移和转换时，能量的总量必定是守恒。

闭口系统的第一定律：q=∆u+w (W 对外做功 ∆u 工质内能的变化 ) q>0 吸热 q<0 放热W>0 系统对外作功 W<0 外界对系统作功 ∆u>0 内能增加 ∆u<0 内能减少稳定流动：开口系统内任一点的状态参数和流速均不随时间而变化。

一元稳定流动：在稳定流动中，假设工质的状态参数和流速只沿着流动方向发生变化，与流动方向垂直的横截面上，各点状态参数和流速相同。

一元稳定流动满足以下条件：（1）任意一点的状态参数不随时间变化；（2）系统内质量无积聚，流进工质等于流出工质（3）系统内储存能量不改变，流进等于流出。

稳定流动能量方程式：=q ∆h+21∆(W 2g )+g ∆z+W s 对于M kg 工质，稳定流动能量方程为=q ∆h+21m ∆(W 2g )+mg ∆z+W s焓：m kg 工质的内能和流动功之和 h=u+pV 技术功Wt=21m ∆(W 2g )+mg ∆z+W s 定义技术功后，稳定能量方程也可以写成q=∆h+W t对于换热器有q=∆h=h 2-h 1 对于喷管和扩压管有：21（∆W 2g2-W 2g1）=h 1-h 2 对于喷管wg2>wg1，所以h1>h2。

工质在喷管中增加的动能全部来自工质焓值的减少； 对于扩压管Wg2<wg1，所以h1<h2。

工质在喷管中焓值的增加全部来自工质动能的减少；节流：工质流经小孔前后流动断面突然收缩和扩大，流动工质中产生大量漩涡，因而工质内摩擦剧烈，压力不能恢复到原来的数值，这种现象称为节流当工质流过小孔时，工质流速增大，压力降低。

当工质流过小孔后，工质流速降低，压力升高。

例3-1 有一定质量的工质从状态1沿1A2到达终态2，又沿2B1回到初态1，并且Q 1A2=50kJ U 2-U 1=10kJ W 2B1=-5kJ ，试判断沿过程1A2工质是膨胀还是压缩？求工质 沿1A2B1回到初态时的净吸热量和净功？解：（1）W 1A2=Q 1A2-（U 2-U 1）=50-10=40 kJ（2）⎰=0dU⎰==+=kJ 355-40W WW 1B 22A 1δ ⎰⎰==kJ 35W Q δδ例 3-2 某汽轮机的喷管入口处蒸汽的比焓 h1=2780 kJ/kg ，出口处的比焓焓 h2=2780 kJ/kg 。

设蒸汽在喷管内进行绝热膨胀，蒸汽的入口流速为wg1=20m/s ，求蒸汽的出口流速wg2为多少？应用公式s g W z g w h q +∆+∆+∆=)(212 s m W h W g g /3.9382122=+∆=例 3-3 在以R134a 为制冷剂的蒸气压缩制冷装置中，膨胀阀前工质的比焓h1=438kJ/kg ，工质经膨胀阀进行节流后流入装在冷库中的蒸发器，工质在蒸发器中吸收冷库的热量使其比焓增加，工质在离开蒸发器时比焓h2=568kJ/kg ，如果工质在蒸发器中每小时的吸热量为41800 kJ ，试求该制冷装置的质量流量为每小时多少千克？解：蒸汽在喷管中绝热膨胀故q=0 ； 喷管与外界没有轴功交换，ws=0； 蒸汽位能不发生变化，△z=0 解：首先取膨胀阀为开口系统，工质在其内流动为节流过程，所以kg kJ h h /43821==再取蒸发器为开口系统，则q=h 2-h 2=568-438=130kJ/kg 所以质量流量为h kg q m /5.32113041800q Q ===第四章热力循环：分为可逆循环和不可逆循环可逆循环：组成循环的所有热力过程都是可逆过程；不可逆循环：在循环中有一个过程不可逆。

无论正循环，还是逆循环，都具有以下特点：循环中工质的任意一个状态参数的净变化量都为零；循环过程中工质与外界交换的净功w 等于其与外界的净传热量q 。

Q=∆U+W=W正循环：工质将高温热源的部分热能，连续不断地转变为机械能；比循环净功w=q=q 1-q 2 正循环用循环热效率ηt 来评价正循环的经济性221211-1-q q q q q q w t ===η逆循环分为制冷循环和热泵循环。