工程熱力學(xué)總復(fù)習(xí)

2023/2/31熱力學(xué)本質(zhì)和起源thermodynamicsthermo熱dynamics↘↙動(dòng)力學(xué)熱力學(xué)

即由熱產(chǎn)生動(dòng)力，事實(shí)上，熱力學(xué)起源是源于對(duì)熱機(jī)的研究（1763～1784年間，Watt的凝汽式單缸蒸氣機(jī)）。

工程熱力學(xué)是研究熱能有效利用以及熱能與其他能量轉(zhuǎn)換規(guī)律的科學(xué)。

2023/2/32全書內(nèi)容劃分第3章氣體和蒸汽的性質(zhì)第4章氣體和蒸汽基本熱力過程及熱力學(xué)一般關(guān)系式第6章實(shí)際氣體性質(zhì)第1章基本概念及定義第2章熱力學(xué)第一定律第5章熱力學(xué)第二定律第12章理想氣體混合物及濕空氣第7章氣體和蒸汽的流動(dòng)第8章壓氣機(jī)的熱力過程第9章氣體動(dòng)力循環(huán)第10章蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)第11章制冷循環(huán)熱力學(xué)基本概念

和基本理論工質(zhì)性質(zhì)基本熱力過程以及應(yīng)用2023/2/33熱物質(zhì)功功熱物質(zhì)物質(zhì)功物質(zhì)絕熱熱力系孤立熱力系閉口熱力系開口熱力系1.閉口系—與外界無物質(zhì)交換的熱力系。

2.開口系—與外界有物質(zhì)交換的熱力系。

3.絕熱系—與外界無熱量交換的熱力系。

4.孤立系—與外界無任何聯(lián)系的熱力系。第一章基本概念及定義靈活掌握：按具體分析需要?jiǎng)澐窒到y(tǒng)2023/2/34本課程主要涉及兩類系統(tǒng)：閉口系和穩(wěn)流的開口系閉口系開口系2023/2/35第一章基本概念狀態(tài)參數(shù)具有以下特征：變化量與路徑無關(guān)。P、T、v、U、H和S;

對(duì)簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng)，熱功轉(zhuǎn)換中只存在體積變化功。?；緺顟B(tài)參數(shù)，掌握①溫標(biāo)轉(zhuǎn)換②壓力測(cè)量（轉(zhuǎn)換）③比體積與密度的轉(zhuǎn)換。

狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖：1v1Opvp12p2v2壓容圖sOTs22T21T1s1溫熵圖2023/2/36平衡與穩(wěn)定平衡與均勻第一章基本概念可逆＝準(zhǔn)平衡＋無耗散效應(yīng)＝無不平衡勢(shì)和摩擦

在不受外界影響的條件下（重力場(chǎng)除外），如果系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)不隨時(shí)間變化，則該系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。2023/2/37第一章基本概念sT1s1T12s2T2vp1v1p12v2p2功和熱是過程量，可逆過程功和熱在狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上表示。2023/2/38小結(jié)vpTT1T2abdcs1s2dbacq1q2q1q2sssT2T1Δsabwnet21qq-=wnet1.首先，（經(jīng)抽象和簡(jiǎn)化）對(duì)所需研究的對(duì)象主觀地劃分系統(tǒng)。2.將其狀態(tài)、經(jīng)歷的過程、循環(huán)表示在pv圖和Ts圖上。3.計(jì)算過程（比）功量、熱量和效率、功率等。2023/2/39各種熱工裝置的熱力學(xué)共性內(nèi)容歸納

內(nèi)燃機(jī)裝置

燃?xì)廨啓C(jī)裝置

蒸汽動(dòng)力裝置

裝置名稱工作物質(zhì)熱源冷源功水蒸汽

高溫物體

冷卻水

對(duì)外輸出功燃?xì)?/p>

燃燒煙氣

大氣

對(duì)外輸出功燃?xì)?/p>

燃燒煙氣

大氣

對(duì)外輸出功壓縮制冷裝置

制冷劑被冷卻物體

大氣

消耗功2023/2/310第二章熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律是能量守恒與轉(zhuǎn)換定律在熱力學(xué)中的應(yīng)用。確定了熱力過程中各種能量在數(shù)量上的相互關(guān)系?！盁峥梢宰?yōu)楣?，功也可以變?yōu)闊?。在熱能和機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)換時(shí)，一定量的熱消失時(shí)必產(chǎn)生相應(yīng)量的功；消耗一定量的功時(shí)必出現(xiàn)與之對(duì)應(yīng)的一定量的熱?！备髡禄局R(shí)點(diǎn)實(shí)質(zhì)是能量的收支平衡：進(jìn)入能量-離開能量=儲(chǔ)存能變化

2023/2/311第二章熱力學(xué)第一定律各章基本知識(shí)點(diǎn)焓=熱力學(xué)能+推動(dòng)功技術(shù)功=容積功-流動(dòng)功(推動(dòng)功之差)

對(duì)流動(dòng)工質(zhì)(開口系統(tǒng))，焓表示隨工質(zhì)流動(dòng)而攜帶的，取決于熱力狀態(tài)的能量。2023/2/312第二章熱力學(xué)第一定律閉口系能量平衡方程式：各章基本知識(shí)點(diǎn)只有對(duì)可逆過程，有穩(wěn)定流動(dòng)開口系統(tǒng)能量方程式：vp1v1p12v2p20P1v1P2v2膨脹功w技術(shù)功wt2023/2/313第二章熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律的能量方程式在工程上應(yīng)用很廣，但首先要對(duì)其不同的形式有較為全面的認(rèn)識(shí)：從閉口系推導(dǎo)，與開口系方程形式不同，實(shí)質(zhì)相同在閉口、開口系均成立，應(yīng)用于閉口系時(shí)，不存在推動(dòng)功p1v1、p2v2，軸功wi要變?yōu)榕蛎浌，開口、閉口系統(tǒng)；穩(wěn)定、不穩(wěn)定流動(dòng)；可逆、不可逆過程。2023/2/314第二章熱力學(xué)第一定律一、動(dòng)力機(jī)：wi=-△h=h1-h2=wt工質(zhì)在其中膨脹，其對(duì)外輸出的凈功等于工質(zhì)進(jìn)出口焓降二、壓氣機(jī)：wC=-wi=△h=h2－h(huán)1=－wt工質(zhì)在其中被壓縮，外界對(duì)其做功全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣べ|(zhì)焓增。三、換熱器：q=△h=h2-h1工質(zhì)與外界交換的熱量主要用于改變其的焓值。四、管道：1/2（cf22－△cf12）=h1-h2工質(zhì)的焓降用于增加其自身動(dòng)能。五、節(jié)流：h1=h2節(jié)流前后工質(zhì)的焓值保持不變。各章基本知識(shí)點(diǎn)2023/2/315第三章氣體和蒸汽的性質(zhì)理想氣體的概念：微觀模型＋現(xiàn)實(shí)應(yīng)用模型：①分子本身不占體積，②分子間沒有作用力?，F(xiàn)實(shí)應(yīng)用：工程中常用的氧氣、氮?dú)?、空氣、燃?xì)獾裙べ|(zhì)，在通常使用的溫度、壓力下都可作為理想氣體處理。實(shí)際氣體：氨、氟里昂、水蒸氣……各章基本知識(shí)點(diǎn)2023/2/316第三章氣體和蒸汽的性質(zhì)各章基本知識(shí)點(diǎn)四種形式的理想氣體狀態(tài)方程：2023/2/317理想氣體的比熱容比熱容是過程量各章基本知識(shí)點(diǎn)定容比熱容定壓比熱容一般關(guān)系式，適用于任何工質(zhì)2023/2/318比值γ＝cp/cv稱為比熱容比(＝絕熱指數(shù))，非定值邁耶公式2023/2/319比熱應(yīng)用的4種形式<1>真實(shí)比熱容(多項(xiàng)式擬合)：<2>平均比熱容(區(qū)域平均)-查表，準(zhǔn)確<3>平均比熱容直線關(guān)系式<4>定值比熱容：給定、查表、按分子運(yùn)動(dòng)理論導(dǎo)出(絕熱指數(shù))2023/2/320理想氣體熱力學(xué)能和焓只是溫度的單值函數(shù)，與p、v無關(guān)熵是描述熱力系的狀態(tài)參數(shù)，與途徑無關(guān)。2023/2/321理想氣體熵方程雖從可逆過程推導(dǎo)而來，但只涉及狀態(tài)量或狀態(tài)量的增量，因此不可逆過程同樣適用即理想氣體的熵變?chǔ)1-2完全取決于初態(tài)和終態(tài)，∴熵為狀態(tài)參數(shù)理想氣體熵方程2023/2/322水蒸氣水的相圖和三相點(diǎn)、臨界點(diǎn)；水定壓加熱汽化過程的圖示；水蒸氣熱力性質(zhì)圖表的熟悉和使用。各章基本知識(shí)點(diǎn)一定的飽和溫度對(duì)應(yīng)于一定的飽和壓力，反之也成立，即兩者間存在單值關(guān)系。2023/2/323未飽和水狀態(tài)飽和水狀態(tài)濕飽和蒸汽狀態(tài)干飽和蒸汽狀態(tài)過熱蒸汽狀態(tài)過熱階段水蒸汽的定壓生成過程飽和水的汽化階段水的預(yù)熱階段水蒸汽的定壓加熱氣化過程干度x2023/2/324一點(diǎn)、二線、三區(qū)、五態(tài)各章基本知識(shí)點(diǎn)加熱汽化過程在p－v圖和T－s圖上可歸納為：一點(diǎn)：臨界點(diǎn)；二線：飽和水線和飽和蒸汽線；三區(qū)：過冷水區(qū)、濕蒸汽區(qū)及過熱蒸汽區(qū)；五態(tài)：過冷水、飽和水、濕飽和蒸汽、干飽和蒸汽及過熱蒸汽。pTa’’b’’c’’d’’e’’a’’b’’c’’d’’e’’abcdeabcdea’b’c’d’e’a’b‘c’d’e’飽和水線飽和水線飽和蒸汽線飽和蒸汽線臨界點(diǎn)臨界點(diǎn)pcr=22.064MPaTcr=647.14K2023/2/325第四章氣體和蒸汽的基本熱力過程典型過程：定容、定壓、定溫和絕熱；<1>根據(jù)系統(tǒng)平衡的性質(zhì)及過程中系統(tǒng)與外界熱傳遞和功傳遞的特定條件，建立過程方程式p=f(v)。<2>借助過程方程和狀態(tài)方程,找出不同狀態(tài)間的參數(shù)關(guān)系,進(jìn)而相互確定之（對(duì)于實(shí)際氣體，常采用圖表計(jì)算）。<3>在p-v圖和T-s圖中畫出過程曲線,直觀地描述過程中參數(shù)的變化規(guī)律及能量轉(zhuǎn)換情況。<4>計(jì)算熱力過程始、末狀態(tài)間的比熱力學(xué)能,比焓和比熵的變化量（△u、△h、△s）。<5>確定1kg工質(zhì)對(duì)外作出的功和過程熱量。分析熱力過程的一般步驟2023/2/326第四章理想氣體的熱力過程定容過程：過程方程式p,v,T關(guān)系u,h,s計(jì)算能量交換各章基本知識(shí)點(diǎn)V=Constant公式都只給出定比熱容的形式，對(duì)于變比熱容的情況，請(qǐng)自行變換。參照P101，注意k值也非定值。2023/2/327第四章理想氣體的熱力過程定壓過程：過程方程式p,v,T關(guān)系u,h,s計(jì)算能量交換各章基本知識(shí)點(diǎn)p=Constant2023/2/328第四章理想氣體的熱力過程定溫過程：過程方程式p,v,T關(guān)系u,h,s計(jì)算能量交換各章基本知識(shí)點(diǎn)T=Constant2023/2/329第四章理想氣體的熱力過程定熵過程：過程方程式p,v,T關(guān)系u,h,s計(jì)算能量交換各章基本知識(shí)點(diǎn)2023/2/330第四章理想氣體的熱力過程多變過程：過程方程式p,v,T關(guān)系u,h,s計(jì)算能量交換各章基本知識(shí)點(diǎn)2023/2/331第四章理想氣體的熱力過程各章基本知識(shí)點(diǎn)四個(gè)基本熱力過程在p-v,T-s圖上的表示。各種特征多變過程在p-v和T-s圖上表示（習(xí)題4-12）。vpsT定壓,n=0定壓,n=0定容,n=∞定容,n=∞定溫,n=1定溫,n=1定熵,n=k定熵,n=k0<n<10<n<11<n<k1<n<kn>kn>k圖4-3各種過程的p-v圖和T-s圖2023/2/332熱力學(xué)第二定律可以概括為：一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際自發(fā)過程都是不可逆的。第五章熱力學(xué)第二定律

開爾文:不可能制造出從單一熱源吸熱、使之全部轉(zhuǎn)化為功而不留下其他任何變化的循環(huán)工作的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。

克勞修斯:熱不可能自發(fā)地、不付代價(jià)地從低溫物體傳至高溫物體。2種表述的相互證明。2023/2/333第五章熱力學(xué)第二定律各章基本知識(shí)點(diǎn)p圖5-3卡諾循環(huán)定溫吸熱定溫放熱絕熱膨脹絕熱壓縮卡諾循環(huán)：吸熱與放熱過程中熱源與工質(zhì)間T=0時(shí)，熱效率最高--定溫吸、放熱+絕熱壓縮、膨脹。2023/2/334第五章熱力學(xué)第二定律各章基本知識(shí)點(diǎn)卡諾循環(huán)效率：卡諾定理定理一:在兩個(gè)不同溫度的恒溫?zé)嵩撮g工作的任一不可逆循環(huán)，其熱效率必小于可逆循環(huán)。定理二:在兩個(gè)不同溫度的恒溫?zé)嵩撮g工作的一切可逆循環(huán)，其熱效率相等，與可逆循環(huán)的種類無關(guān)，與工質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。2023/2/335回?zé)崾翘岣邿嵝实囊环N行之有效的方法，被廣泛采用。概括性卡諾循環(huán)多熱源可逆循環(huán)

bcdafeT1T2Tsnnbcda321456T2T1Ts2023/2/336第五章熱力學(xué)第二定律克勞修斯法導(dǎo)出狀態(tài)參數(shù)--熵各章基本知識(shí)點(diǎn)PVO任意可逆循環(huán)看作無數(shù)個(gè)微元卡諾循環(huán)組成。微元卡諾循環(huán)圖5-7熵參數(shù)導(dǎo)出用圖熵S狀態(tài)參數(shù)，變化量與路徑無關(guān)，只與初終態(tài)有關(guān)，Tr1、Tr2是換熱時(shí)的熱源溫度，統(tǒng)一用T表示。2023/2/337熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式：￡òrTQd01、卡諾定理:

ηT≤ηC2、判斷循環(huán)是否可逆的克勞修斯積分不等式3、判斷過程是否可逆的熱二律表達(dá)式4、孤立系統(tǒng)熵增原理：dSiso=Sg≥02023/2/338孤立系熵增原理及其應(yīng)用孤立系統(tǒng)的熵只能增大，或者不變，絕不能減小，各章基本知識(shí)點(diǎn)熱源熵變工質(zhì)熵變冷源熵變由卡諾定理二可知：＜dS=0>01、熱功過程2023/2/339第七章氣體和蒸汽的流動(dòng)熟悉當(dāng)?shù)芈曀佟⒔^熱滯止、馬赫數(shù)、噴管的類型、擴(kuò)壓管等概念；噴管的計(jì)算（狀態(tài)判斷、出口面積、出口速度）和選型；了解背壓變化時(shí)噴管內(nèi)流動(dòng)過程、有摩阻的絕熱流動(dòng)和絕熱節(jié)流等。各章基本知識(shí)點(diǎn)2023/2/340穩(wěn)定流動(dòng)的基本方程式：四、聲速方程三、過程方程式二、穩(wěn)定流動(dòng)能量方程一、連續(xù)性方程狀態(tài)參數(shù)，各截面聲速不斷變化2023/2/341促使流速改變的條件1、力學(xué)條件2、幾何條件壓力降低時(shí)技術(shù)功為正，故氣流動(dòng)能增加，流速增加；相反，如壓力升高，則流速必降低。反過來，要使氣流速度增加，必須膨脹以降低其壓力。符合幾何條件則膨脹或壓縮過程的不可逆損失減少，截面面積的變化規(guī)律與Ma的高低有關(guān)，也與是膨脹還是壓縮有關(guān)（是噴管還是擴(kuò)壓管）。2023/2/342各章基本知識(shí)點(diǎn)圖8-3噴管(dp<0,dv>0,dcf>0)Ma<1Ma>1Ma<1Ma>1Ma＝1dA<0

漸縮dA>0

漸擴(kuò)dA<0dA=0dA>0

縮放

Ma<1Ma=1Ma>1Ma<1→Ma>1噴管dA<0dA=0dA>0dA<0→dA>0dcf>0漸縮臨界截面漸擴(kuò)縮放（拉伐爾）擴(kuò)壓管是使工質(zhì)流過后，速度降低而壓力升高的設(shè)備。氣體在擴(kuò)壓管中的能量轉(zhuǎn)換過程，正好和噴管中的過程相反2023/2/343噴管兩種計(jì)算各章基本知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)計(jì)算校核計(jì)算已知進(jìn)口參數(shù)(p1、t1)、出口背壓(pb)、流量qm

噴管形狀、尺寸(A2、Acr)、進(jìn)口參數(shù)(p1、t1)、出口背壓(pb)求噴管形狀、尺寸(A2)、出口參數(shù)(t2、cf2)出口參數(shù)(t2、cf2)、流量qm

關(guān)鍵

p2=pb

p2≥pcr

漸縮噴管

p2＜pcr

縮放噴管縮放噴管p2=pb

漸縮噴管p2=pcr

(p2＜pcr)；p2=pb

(p2＜pcr）

2023/2/344*了解背壓變化時(shí)噴管內(nèi)流動(dòng)過程：漸縮噴管1.pb>pcr，氣體能夠完全膨脹，p2=pb。AB2.pb＝pcr，剛好完全膨脹，p2=pb=pcr。達(dá)到當(dāng)?shù)芈曀賑f,cr，和最大流量qm,max。AC3.pb<pcr，膨脹不足。p2=pcr和cf,cr、qm,max。ACD各章基本知識(shí)點(diǎn)DpABCp0p2pbpcrDp0p2pbpABCGEFp0縮放噴管1.pb＝設(shè)計(jì)出口壓力p2:ABC。2.pb<p2，膨脹不足:CD。3.pb>p2:過度膨脹:EG。2023/2/345絕熱節(jié)流的特點(diǎn)

節(jié)流過程不可逆

節(jié)流前后流體的焓不變

節(jié)流后壓力下降、比體積增大速度變化曲線壓力變化曲線節(jié)流的溫度效應(yīng)理想氣體節(jié)流溫度零效應(yīng)，其他大多數(shù)氣體節(jié)流后變冷2023/2/346第八章壓氣機(jī)的熱力過程單級(jí)活塞式壓氣機(jī)的工作原理：三種理想壓縮過程的耗功和做功量的比較；多級(jí)壓縮和級(jí)間冷卻的圖示及其優(yōu)點(diǎn)（安全性、耗功）；余隙容積的影響、容積效率；等溫壓縮效率和絕熱壓縮效率等概念；葉輪式壓氣機(jī)工作過程的圖示分析；各章基本知識(shí)點(diǎn)2023/2/347單級(jí)活塞式壓氣機(jī)的工作原理f－1：進(jìn)氣過程；1－2：壓縮過程；2－g：排氣過程。圖9-1活塞式壓氣機(jī)示功圖WcH1H2Q≈?VpP11P22gfV1V2壓氣機(jī)不是動(dòng)力機(jī)，壓氣機(jī)內(nèi)進(jìn)行的不是熱力循環(huán)。mn2023/2/348三種理想壓縮過程兩個(gè)極限的壓氣過程：即絕熱壓縮和等溫壓縮。+多變壓縮過程（1<n<k），壓縮過程有熱量傳出，氣體溫度也有所升高。特點(diǎn)：各章基本知識(shí)點(diǎn)vpP11P22T2s2nsTP11P22s2n2T圖9-2壓縮過程的p-v圖和T-s圖2023/2/349余隙容積和容積效率

增壓比π↑,ηV↓;Vc/Vh↑,ηV↓。即余隙容積的存在限制了增壓比的提高。各章基本知識(shí)點(diǎn)圖9-3有余隙容積時(shí)的示功圖H1H2Vp4132gf06V=V1-V4·Vh=V1-V3VcV4-V6有效吸氣容積(V1-V4)/活塞排量(V1-V3)耗功量仍為：2023/2/350多級(jí)壓縮和級(jí)間冷卻的優(yōu)點(diǎn)：耗功↓、終溫↓、高壓氣缸比體積↓，直徑↓。

<1>每級(jí)壓氣機(jī)所需的功相等。<2>每個(gè)氣缸中氣體壓縮后所達(dá)到的最高溫度相同（T2=T3）。<3>每級(jí)向外排熱量相等，而且每一級(jí)的中間冷卻器向外排熱量也相等。各章基本知識(shí)點(diǎn)圖9-4兩級(jí)壓縮、中間冷卻壓氣機(jī)示意圖（b）多級(jí)壓縮和級(jí)間冷卻

省功2023/2/351活塞式壓縮機(jī)的評(píng)價(jià)指標(biāo)：葉輪式壓氣機(jī)的評(píng)價(jià)指標(biāo)：各章基本知識(shí)點(diǎn)定溫效率絕熱效率可逆定溫壓縮過程耗功實(shí)際壓縮過程耗功可逆絕熱壓縮過程耗功實(shí)際壓縮過程耗功2023/2/352第九章氣體動(dòng)力循環(huán)活塞式內(nèi)燃機(jī)的三種理想加熱循環(huán)；三種理想加熱循環(huán)的熱經(jīng)濟(jì)性的計(jì)算比較；布雷頓(Brayton)循環(huán)的圖示及其熱效率計(jì)算。各章基本知識(shí)點(diǎn)2023/2/353圖10-4混合加熱理想循環(huán)（1）壓縮比：壓縮前、后比體積之比，表征內(nèi)燃機(jī)工作體積大小。（2）定容增壓比:

定容加熱后與加熱前壓力之比，表示內(nèi)燃機(jī)定容燃燒情況。（3）定壓預(yù)脹比:

定壓加熱后與加熱前比體積之比，表示內(nèi)燃機(jī)定壓燃燒情況。pv12345Tsv12345pvss混合加熱循環(huán)2023/2/354圖10-4混合加熱理想循環(huán)pv12345Tsv12345pvss混合加熱循環(huán)循環(huán)中工質(zhì)從高溫?zé)嵩次盏臒崃縬1為：向低溫?zé)嵩捶懦龅臒崃縬2為：循環(huán)凈功wnet為：據(jù)循環(huán)熱效率定義有：定容和定壓吸熱2個(gè)過程2023/2/3553-4是定壓過程，有:

2-3是定容過程，有:

1-2是定熵過程，有:

由于5-1是定容過程，所以:2023/2/356上式說明：

<1>ηt隨壓縮比ε和定容增壓比λ的增大而提高。

<2>ηt隨定壓預(yù)脹比ρ的增大而降低。混合加熱循環(huán)的熱效率為:ε=v1/v2↑,T2↑λ=p3/p2↑,T3↑平均吸熱溫度升高因?yàn)槎ㄈ菥€比定壓線陡，平均放熱溫度的提高比平均放熱溫度的提高要大pv12345Tsvε=v1/v2↑,T2↑2023/2/357各章基本知識(shí)點(diǎn)定容加熱循環(huán)（汽油機(jī)）絕熱膨脹絕熱壓縮定容放熱定容吸熱3241pvss絕熱膨脹絕熱壓縮定容吸熱定容放熱3241Tsvv2023/2/358定壓加熱循環(huán)（低速柴油機(jī)）絕熱膨脹絕熱壓縮定壓吸熱定容放熱3241pvss絕熱膨脹絕熱壓縮定壓吸熱定容放熱3241Tspv2023/2/359各種理想循環(huán)的熱力學(xué)比較壓縮比ε相同、q1相同的比較：各章基本知識(shí)點(diǎn)Ts3’122’4’343’’4’’abb’b’’定壓混合定容最高壓力和溫度相同時(shí)的比較：定壓混合定容33’2”2’21564T0sTmaxpmaxT1V,mT1m,mT1p,mT2mTminpmin2023/2/360燃?xì)廨啓C(jī)布雷頓循環(huán)各章基本知識(shí)點(diǎn)絕熱膨脹3214pfe0v絕熱壓縮定壓吸熱定壓放熱3n214msT0p2p1絕熱壓縮定壓吸熱定壓放熱絕熱膨脹布雷頓循環(huán)的特性參數(shù)是循環(huán)增壓比π和循環(huán)增溫比τ，分別表示循環(huán)壓力和溫度的最大值與最小值之比。2023/2/361由于燃?xì)廨啓C(jī)裝置實(shí)際循環(huán)各過程都伴隨有不可逆損失，主要是壓縮過程和膨脹過程存在的摩擦等不可逆性→熵增、焓（溫）升。燃?xì)廨啓C(jī)裝置的定壓加熱實(shí)際循環(huán)分析：壓氣機(jī)實(shí)際耗功wC=h2－h(huán)1＝(h2－h(huán)1)/C,s(10-16)

燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)際作功wT=h3－h(huán)4＝T(h3－h(huán)4) (10-17)利用兩個(gè)效率參數(shù)

，可把循環(huán)內(nèi)部熱效率表示為：

3h122’44’Toefgs圖10-19燃?xì)廨啓C(jī)裝置實(shí)際循環(huán)的T-s圖壓氣機(jī)的絕熱效率燃?xì)廨啓C(jī)的相對(duì)內(nèi)效率2023/2/362第十章蒸汽動(dòng)力循環(huán)裝置為什么不能采用工質(zhì)為水蒸氣的卡諾循環(huán)？朗肯循環(huán)，以及蒸汽參數(shù)對(duì)其熱效率的影響；再熱循環(huán)的目的及其熱效率各章基本知識(shí)點(diǎn)2023/2/363為什么不能采用工質(zhì)為水蒸氣的卡諾循環(huán)？1、工質(zhì)處于低干度的濕汽狀態(tài)（點(diǎn)8）!水汽混合物的壓縮（狀態(tài)8）有困難，壓縮機(jī)工作不穩(wěn)定，而且8點(diǎn)的濕蒸汽比容比水大得多（通常大成千上萬倍），需用比水泵大得多的壓縮機(jī)，使得輸出的凈功大大減少，同時(shí)對(duì)壓縮機(jī)不利。2、循環(huán)僅限于飽和區(qū)，上限T1受臨界溫度的限制，即使是實(shí)現(xiàn)卡諾循環(huán)，其理論效率也不高。3、膨脹末期，濕蒸汽所含的水分太多，不利于動(dòng)力機(jī)的安全。To43(2’)856127s2023/2/364各章基本知識(shí)點(diǎn)因?yàn)檠h(huán)的熱效率為略去水泵消耗比軸功，h3=h2’蒸汽動(dòng)力裝置的熱效率為一般很小，占0.8-1%，新蒸汽焓乏汽焓凝結(jié)水焓朗肯循環(huán)熱效率2023/2/3651、初溫T1對(duì)熱效率的影響。四、蒸汽參數(shù)對(duì)熱效率的影響優(yōu)點(diǎn)：循環(huán)吸熱溫度，，有利于汽機(jī)安全。缺點(diǎn)：

對(duì)耐熱及強(qiáng)度要求高，目前最高初溫一般在550℃，很少超過600℃;

汽機(jī)出口尺寸大1T2’x2’vthηt%0300350400450500550353637383940初溫t℃32145T1T1’sT2023/2/3662、初壓p1對(duì)熱效率的影響th1T1p2’v2’x

提高初壓將使絕熱膨脹終點(diǎn)的干度下降。因?yàn)樘岣叱鯗啬芴岣叻ζ母啥?所以提高初壓和提高初溫應(yīng)同步進(jìn)行。s325411`TT1550℃500℃400℃350℃0.480.440.400.36ηT036912151821p12023/2/3673、背壓p2對(duì)熱效率的影響優(yōu)點(diǎn)：

局限：受環(huán)境溫度限制，現(xiàn)在大型機(jī)組p2為0.0035~0.005MPa，相應(yīng)的飽和溫度t2約為27~33℃

，已接近事實(shí)上可能達(dá)到的最低限度。冬天環(huán)境溫度較低，可以達(dá)到較低的凝結(jié)溫度，p2↓，熱效率較高。此外，降低p2若不提高t1，亦會(huì)引起乏汽干度x2a降低，其后果與單獨(dú)提高p1類似。2TthT561233aO78s2a2023/2/368再熱循環(huán)P1234BCT

為了使x2↑,可采用再熱循環(huán):當(dāng)新汽膨脹到某一中間壓力后撤出汽輪機(jī)，導(dǎo)入鍋爐中特設(shè)的再熱器R或其他換熱設(shè)備中，使之再加熱，然后再導(dǎo)入汽輪機(jī)繼續(xù)膨脹到背壓p2。設(shè)備簡(jiǎn)圖如右圖所示。SR2023/2/369再熱循環(huán)再熱后膨脹到相同背壓時(shí)干度x2增高，給提高初壓創(chuàng)造了條件。 再熱初衷是解決濕度問題。現(xiàn)在的初溫提高了，初壓力比較小的都不需要再熱，而且再熱的管道耗費(fèi)、散熱嚴(yán)重、控制困難。循環(huán)熱效率與再熱壓力有關(guān)各章基本知識(shí)點(diǎn)Ts0543(2`)6b1ac2圖11-9再熱循環(huán)的T-s圖即分子、分母均加上（ha-hb）。2023/2/370回?zé)嵫h(huán)利用蒸汽回?zé)嵯士涎h(huán)中水在較低溫度下吸熱的不利影響,提高熱效率,實(shí)際上是不同能級(jí)的熱量的合理利用。各章基本知識(shí)點(diǎn)q2P113(2’)BSq16CTR2P240’2022actR1P3010’1α1kgα2kg(1-α1

-α2)kg(1-α1

)kg1

kg1

kg2023/2/371(1)回?zé)嵫h(huán)的ηt大于單純朗肯循環(huán)的ηt；(2)鍋爐熱負(fù)荷減低，可減少鍋爐受熱面積，節(jié)省金屬材料；(3)汽耗率增大使高壓端蒸汽流量增加，而抽汽減少了低壓端的排汽流量，于是，解決了第一級(jí)葉片太短而末級(jí)葉片太長的矛盾。(4)可減少冷凝器換熱面積，節(jié)省銅材?；?zé)嵫h(huán)的優(yōu)點(diǎn):回?zé)嵫h(huán)的特點(diǎn):循環(huán)中工質(zhì)自熱源吸熱量q1，向冷源放熱量q2及循環(huán)凈功wnet都比原朗肯循環(huán)的對(duì)應(yīng)量要小。但由于工質(zhì)平均吸熱溫度提高，平均放熱溫度不變，故循環(huán)熱效率提高。回?zé)嵝侍岣叩幕驹碓谟跓崮艿姆旨?jí)、合理利用。2023/2/372第十一章制冷循環(huán)逆向循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)；壓縮空氣制冷循環(huán)可視為逆向布雷頓循環(huán)，對(duì)應(yīng)的回?zé)崾窖h(huán)的優(yōu)點(diǎn)；壓縮蒸汽制冷循環(huán)的圖示及其制冷系數(shù)的表達(dá)。各章基本知識(shí)點(diǎn)壓氣機(jī)qcq01234冷庫冷卻器膨脹機(jī)2023/2/373第十二章制冷循環(huán)各章基本知識(shí)點(diǎn)制冷系數(shù)：熱泵系數(shù)：逆向卡諾循環(huán)工程上把制冷系數(shù)稱為制冷裝置的工作性能系數(shù)，用COP表示。1423T1T2TsT0制冷循環(huán)熱泵循環(huán)制冷量q2耗凈功w0耗凈功w0吸熱量q2供熱量q1sT2023/2/374第十二章制冷循環(huán)工程上氣體的定溫加熱和定溫排熱不易實(shí)現(xiàn)，故用定壓加熱和定壓排熱代替，可視為布雷頓循環(huán)的逆循環(huán)，各章基本知識(shí)點(diǎn)3vo142p9`44`s1`o3T20T71cT9658定壓放熱定壓加熱絕熱膨脹絕熱壓縮2023/2/375第十二章制冷循環(huán)各章基本知識(shí)點(diǎn)把空氣理想化成定比熱容的理想氣體,則有：循環(huán)增壓比π↓、ε↑，但π↓會(huì)導(dǎo)致循環(huán)制冷量減少。制冷系數(shù)和制冷量是一