20150611_热工基础期末复习(简要版)

w q q q t 1 2 1 2 q1 q1 q1
t,C
T2 s2 s1 T 1 1 2 T1 s2 s1 T1
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3、逆向卡诺循环 制冷系数：
qc qc c wnet q0 qc
Tc s23 Tc T0 Tc s23 T0 Tc
（1）可逆=准静态+没有耗散效应
（2）一切实际过程不可逆
（3）可逆过程可用状态参数图上实线表示
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七、功和热量
1、功的热力学定义：通过边界传递的能量其全部效果可表现为举起重物； 除热以外而传递的能量统称为功。
可逆过程功的计算
W p dV
1
2
▲功是过程量 ▲功可以用p-v图上过程线 与v轴包围的面积表示 ▲系统对外作功为“+” 外界对系统作功为“-”
t
收益 净功 Wnet Q1 Q2 Q 1 2 代价 吸热 Q1 Q1 Q1

收益 吸热 Q2 Q2 代价 耗功 Wnet Q1 - Q2
收益 放热 Q1 Q1 代价 耗功 Wnet Q1 - Q2
1
10
第二章 热力学第一定律和第二定律
c混 wi ci
Cmp CmV R
xi ci c混
Cm混 xiCmi
2.热力学能
U 混 U i
u混
U mi ui ( wiui ) m m
3.焓
H混 Hi Ui pV i Ui V pi U pV H混
一、热力学第一定律及其解析式
实质：能量守恒与转换定律在热现象中的应用。 表述：热是能的一种，机械能变热能，或热能变机械能的时候，他 们之间的比值是一定的。 热可以变为功，功也可以变为热；一定量的热消失时必定产 生相应量的功；消耗一定量的功时，必出现与之相应量的热。
第一定律第一解析式
Q U W q u w
e u ek ep
gz
1 2 c 2
外部储存能
1 2 E U mc mgz 2
6
2、焓与熵 焓 1）定义：H = U + pV h = u + pv 单位：J（kJ） J/kg（kJ/kg） 2）焓是状态参数。 物理意义：引进或排出工质而输入或排出系统的总能量。
熵
δq 1） 定义： ds T
2 1
T2 p2 s c p ln Rg ln T1 p1 T v cV ln 2 Rg ln 2 T1 v1 p2 v2 cV ln c p ln p1 v1
P.106可逆过程计算公式
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三、压气机的热力过程
1、单级活塞式压气机工作原理
2、压气机可能的压气过程
3、三种压气过程功的计算
2、 可逆过程热量 定义：仅仅由于温差而通过边界传递的能量。 可逆过程热量的计算 ▲热量是过程量 ▲ 热量可以在T-s图上表示 ▲系统吸热“+”；放热“-”。
9
Q T ds
1
2
八、热 力 循 环
1、 动力循环（正向循环） 正循环：顺时针方向 2、逆向循环 逆循环：逆时针方向 3、热力循环的经济评价指标
δQ dU δW δq du δw
热
功的基本表达式
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二、稳定流动能量方程式
流入系统的能量 – 流出系统的能量 = 系统内部储能增量: ΔECV 考虑到稳流特征： ΔECV=0 m1=m2=m; 及h=u+pv
cf22 cf21 Q m h2 h1 m mg z2 z1 WS 2 2 1 q h2 h1 cf22 cf21 g z2 z1 ws 2
( A) (B)
1 2 q u ws p2v2 p1v1 cf 2 cf21 g z2 z1 （C） 2 1 2 wt ws cf g z 2
可逆过程
δwt pdv d pv vdp
2
q h wt δq dh δwt
H 混 H i mi hi h混 ( wi hi ) m m m
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第四章 气体的热力过程
一、基本热力过程
pv n
n0
常数
p 常数
定压过程
定温过程
n 1 pv 常数 n pv 常数 n v 常数
pv
n
=常数 多变过程
定熵过程
定容过程
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h h T
du cV dT
dh c p dT
T2 v Rg ln 2 T1 v1 T p c p ln 2 Rg ln 2 T1 p1 cV ln
s ds
1
2
定比热
c p ln
v2 p cV ln 2 v1 p1
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三、 水蒸气
1、水的相图
汽化线
2、 几个名词 饱和液、干饱和蒸汽、未饱和液、 过热蒸汽、过热度、过冷液、湿饱 和蒸汽、 干度等 使未饱和液达饱和状态的途径：
理论意义：1）提高热机效率的途径：可逆、提高T1，降低T2； 2）提高热机效率的极限。
5、循环热效率归纳：
wnet q2 t 1 q1 q1
1 TL TH
适用于一切工质，任意循环 适用于卡诺循环，任意工质
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五、熵方程和孤立系统熵增原理
1. 克劳修斯积分不等式 可逆部分+不可逆部分
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第三章 气体的热力性质
一、比热容定义
q δq 1、定义： c lim T 0 T dT
2、定压比热容cp和定容比热容cV 3、 cp- cV c与过程有关 c是温度的函数 温度的函数
c p cV Rg
迈耶公式
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二、 理想气体热力学能、焓、熵
u uk u T
2） 熵是状态参数
可逆
J/(kg K)
h c p
wt vdp
1 2
J /(mol K)
3、可用的公式：
u cV
2 1
t2 t1
T
t2 t1
T
w pdv
q Tds
1
2
q u w
q h wt
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六、 准平衡过程和可逆过程
1、准平衡过程 定义：偏离平衡态无穷小，随时恢复平衡的状态变化过程。 准平衡过程可在状态参数图上用连续实线表示 2、可逆过程：系统可经原途径返回原来状态而在外界不留下任何变化 的过程。
闭口系：
δm j 0
s sf sg
s sg 0
可逆“=” 不可逆“>”
闭口绝热系： q 0 5.稳定流动开口系熵方程 稳流开系：
s2 s1 sf sg
sf 0 s2 s1 sg 0
绝热稳流开系：
A140155
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6. 熵方程和孤立系统熵增原理
dSiso Байду номын сангаасSg 0
可逆取 “=” 不可逆取“>”
【孤立系统熵增原理】 孤立系熵增意味机械能损失 孤立系内一切过程均使孤立系统熵增加，（其极限）一切过程均可逆时系 统熵保持不变。 1）孤立系统熵增原理ΔSiso=Sg ≥ 0，可作为第二定律的又一数学表达式，而 且是更基本的一种表达式； 2）孤立系统的熵增原理可推广到闭口绝热系； 3）一切实际过程都不可逆，所以可根据熵增原理判别过程进行的方向； 4）孤立系统中一切过程均不改变其总内部储能，即任意过程中能量守恒。 但各种不可逆过程均可造成机械能损失，而任何不可逆过程均是ΔSiso>0， 所以熵可反映某种物质的共同属性。
δq 0 Tr
可逆 “=”
δq q 0 0 Tr Tr
克劳修斯不等式
不可逆“<”
2.热力学第二定律的数学表达式
s2 s1 δq ds Tr δq Tr 0
2
1
δq Tr
可逆“=” 不可逆，不等号
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3.熵流和熵产
d ssys sf sg
热二律表达式之一
4、 活塞式压气机的余隙影响 5、两级压缩中间冷却工作过程 6、最佳压力比的推导 7、多级压缩讨论
p 2 T 2 n 2s
p2
p1
1
2s p2
2T 2n
v
p1
四、水蒸气的等压过程及绝热过程
1、定压过程的热量 2、定熵过程的功
T
1
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s
第五章 热力循环
可逆
q h vdp
1
δq dh vdp
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三、稳定流动能量方程式应用
1) 蒸汽机、燃气轮机 2) 压气机、水泵类
h1 h2 ws wt
wC wt h2 h1 q
h4 h3 qm1 qm2
3）换热器（锅炉、加热器等）
h1 h2
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其中
T w w' sg T
sf
q
'
（热）熵流
吸热 “+” 放热 “–” 绝热 “0”
系统与外界换热造 成系统熵的变化。
熵产，非负
不可逆 “+” 系统进行不可逆过程 造成作功能力损失使 可逆 “0” 系统熵的增加
结论：熵产是过程不可逆性大小的度量。
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4.闭口系熵方程
δmi 0
c可大于，小于，或等于1
供暖系数：
c'
q1 q1 TR s41 TR wnet q1 q2 TR T0 s41 TR T0
c ' 1