工程熱力學(xué)筆記

熵：一、 任意過程嫡與熱量的關(guān)系系統(tǒng)的嫡變是可以用可逆吸熱計(jì)算的，當(dāng)實(shí)際過程不可逆時(shí)，可以采用假設(shè)可逆過程的方法。按假設(shè)可逆過程計(jì)算嫡變，即用熱溫比計(jì)算，其中的熱量度其實(shí)是包括兩部分：實(shí)際傳入的熱量和耗散熱量（可逆功-實(shí)際功）一一總熱量一個(gè)關(guān)系：（假設(shè)）可逆?zhèn)鳠?（假設(shè)）可逆功=傳熱-功（實(shí)際）=系統(tǒng)內(nèi)能變化（因?yàn)閮?nèi)能是狀態(tài)參量，是只與前后狀態(tài)有關(guān)的，與過程是否可逆無關(guān)）即：系統(tǒng)在某一溫度下的嫡變是系統(tǒng)在該溫度下所得到的總熱量除以該系統(tǒng)的溫度，與可逆與否無關(guān)。ds=5Qt=8Q+5W—8W，注意用的是系統(tǒng)溫度而不是熱源溫度，因TTT為嫡本身就是系統(tǒng)的狀態(tài)量。一一第一嫡方程二、 微觀解釋系統(tǒng)微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)能量增量與熱運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度之比（運(yùn)動(dòng)有序程度的度量）反應(yīng)了系統(tǒng)宏觀狀態(tài)對(duì)應(yīng)的微觀狀態(tài)數(shù)。注：任何不可逆過程都將一定功化為等量熱。一一效果與功生熱一樣。一一則任一不可逆過程都可能通過加功消除變化。三、嫡流與嫡產(chǎn)嫡產(chǎn)是真正的不可逆程度的度量，是不可逆的本質(zhì)，是嫡的根本來源。閉系，嫡變=嫡流+嫡產(chǎn)，任意系統(tǒng)嫡變可正可負(fù)，嫡流可正可負(fù)，但嫡產(chǎn)必然是大于閉系，嫡變=嫡流+嫡產(chǎn)，任意系統(tǒng)嫡變可正可負(fù)，嫡流可正可負(fù)，但嫡產(chǎn)必然是大于或等于0的，孤立系統(tǒng)，沒有嫡流，則嫡變就是嫡產(chǎn)，總方程:滂畔-牛,乳嚴(yán)所以有孤立系嫡增原理。?第二嫡方程嫡流嫡產(chǎn)：兩部分組成——有有限溫差溫差的傳熱和系統(tǒng)內(nèi)部功的耗散如果計(jì)算嫡流用的是系統(tǒng)溫度匝，則嫡產(chǎn)中就只有耗散項(xiàng)，而不包括溫差傳熱項(xiàng)。T兩者嫡產(chǎn)項(xiàng)不相等，是因?yàn)榭紤]的過程不同，所選擇的系統(tǒng)也不同。用熱源溫度計(jì)算嫡流時(shí)，計(jì)算的是從熱源流出的嫡流，而嫡變是系統(tǒng)的嫡變，則系統(tǒng)的嫡變理應(yīng)包括溫差傳熱帶來的嫡產(chǎn)。而用系統(tǒng)溫度計(jì)算嫡流時(shí)，計(jì)算的是流入系統(tǒng)的嫡流，而流入系統(tǒng)的嫡流已經(jīng)包括溫差傳熱的嫡產(chǎn)了?！獪夭顐鳠岬牡债a(chǎn)是最終到受熱方的，是流入的嫡流的一部分。開口系多用t計(jì)算嫡流而不用平，因?yàn)楣べ|(zhì)系統(tǒng)一般是研究對(duì)象，簡(jiǎn)單清楚。r應(yīng)用：熱機(jī)可逆熱機(jī)：Q+Q=0——以工質(zhì)為系統(tǒng)，在兩個(gè)恒溫?zé)嵩刺幍撵亓髦?1 2和為零（系統(tǒng)循環(huán)一周，也只在熱源處有吸放熱，即有熵流，所以也即循環(huán)總熵流為零，而系統(tǒng)循環(huán)一周，狀態(tài)不變，即總熵不變，則可逆熵產(chǎn)為零，實(shí)際上熵流為零是倒推的）。也即工質(zhì)、熱機(jī)為中介，熵流從熱源流到冷源W=Q+Q=（T-T）S——熵流*熱勢(shì)差。（勢(shì)差*流普遍格式）R1 2 1 2f可知，熱機(jī)做功的實(shí)質(zhì)：熵流從高的熱勢(shì)流向低的熱勢(shì)時(shí)，熱機(jī)對(duì)外做功不可逆熱機(jī)：上式＜0——熵流不守恒，同一個(gè)過程，站在不同系統(tǒng)的角度考慮流入系統(tǒng)的熵流，是不相等的，此處最好用Q的絕對(duì)值，易于理解。同理，因?yàn)榭傡夭蛔兌豢赡鎸?dǎo)致熵產(chǎn)＞0可推知。W=Q+Q=（T-T）S-TS=W-TS（熵產(chǎn)相當(dāng)于直接從1-21 2 1 2f1 g2 R g2傳遞Q2以2為系統(tǒng)考慮，熱機(jī)是一個(gè)狀態(tài)沒有變化的中介，不用考慮）四、孤立系熵增原理孤立系不可能經(jīng)過同一狀態(tài)兩次。非自發(fā)過程必須與自發(fā)過程相配合才能發(fā)生。熱力學(xué)第二定律的熵表達(dá)式：dS＞迫——其中T是系統(tǒng)的溫度，含義是熵變大于等T于流入系統(tǒng)的熵流，即有熵產(chǎn)存在，且該熵產(chǎn)是只對(duì)系統(tǒng)考慮的不算溫差傳熱的熵產(chǎn)，其實(shí)我們?cè)谟?jì)算熵變時(shí)假設(shè)狀態(tài)一樣的可逆過程，可行性就是因?yàn)楸M管過程是不可逆的，但是可以取等號(hào)，因?yàn)橛孟到y(tǒng)溫度時(shí)已經(jīng)將溫差傳熱的熵產(chǎn)考慮在內(nèi)了一一并非真的不可逆，但是等號(hào)依然成立。閉口系熵平衡方程：熵變=熵流+熵產(chǎn)（dS=￥+SS開口系控制容積熵平衡方程：進(jìn)入系統(tǒng)的熵-離開系統(tǒng)的熵+系統(tǒng)中產(chǎn)生的熵=系統(tǒng)的熵增△S=8S,1+8S,2+8S+酉m-尹一一注意熵流是矢量，只有加沒有減。微分形式：dS= -+d（ms）+8S對(duì)于穩(wěn)定流動(dòng)，m=const，可以提到微分號(hào)外。可逆的穩(wěn)定流動(dòng)（沒有內(nèi)耗散，可以有溫差傳熱）83*廣0;可逆絕熱穩(wěn)流dS=0注意：前方熵流計(jì)算都是通過傳熱計(jì)算的，開口系有質(zhì)量傳遞導(dǎo)致的熵的流動(dòng)并不是熵流，而是質(zhì)量流導(dǎo)致的熵的流動(dòng)——稱為流動(dòng)熵。關(guān)于符號(hào)：非狀態(tài)參數(shù)，只能用8不能用d，表示微元差分（微小的差而已，數(shù)學(xué)含義而沒有物理含義）而不是微分（量的變化一一可以表示隨自變量，如時(shí)間變化）。對(duì)照流體力學(xué)中的隨體導(dǎo)數(shù)方程：DB=竺+（V-V）B,B是任意標(biāo)量或矢量。DtdtD是強(qiáng)調(diào)質(zhì)點(diǎn)導(dǎo)數(shù)的歐拉表示法，偏是拉格朗日的當(dāng)?shù)乇硎觥?shù)學(xué)上D與偏的關(guān)系：D要對(duì)B每一項(xiàng)取偏導(dǎo)DB（x,y,z,t）,偏是只對(duì)t求導(dǎo)數(shù)，該數(shù)學(xué)定義與流體上的隨體導(dǎo)數(shù)是一致的，對(duì)內(nèi)部的xyz對(duì)t求導(dǎo)可以直接得出，流體力學(xué)的特征就是xyz對(duì)求導(dǎo)對(duì)象質(zhì)點(diǎn)是變化的就可以了。注：（1） 系統(tǒng)總能守衡與變化的觀點(diǎn)總能：機(jī)械能（動(dòng)能、勢(shì)能包括壓力勢(shì)能）、內(nèi)能、<其他能量（原子層面、電磁能等）>變化因素：外部功、傳熱、<勢(shì)場(chǎng)中的變化〉。閉口系中，只涉及內(nèi)能和功、熱，開口系中，焓比內(nèi)能好用，也可能涉及機(jī)械能。（2） 多元復(fù)相系平衡時(shí)的獨(dú)立強(qiáng)度參數(shù)個(gè)數(shù)：f=k+2-?k是每個(gè)相組分?jǐn)?shù)，？是相數(shù)（3） Q是矢量五、火用在一定環(huán)境中，系統(tǒng)所能做的最大的功，稱作可用能，簡(jiǎn)稱加，加等于功勢(shì)函數(shù)的減少。下面首先討論功勢(shì)函數(shù)。注意：區(qū)分功勢(shì)函數(shù)和有效能，閉口系的功勢(shì)函數(shù)：設(shè)系統(tǒng)處在溫度為T0壓力為p0的環(huán)境中，且只于其交換熱量。由熱平衡方程（熱一定律）Q=W+AU和第二熵方程△S>-（熱二定律，熵變大于T0等于環(huán)境流出的熵流）可推知：W<-A（U-T（S），則可定義F=U-T0S,使WW-AF對(duì)只有吸熱和對(duì)外做功的閉系統(tǒng)，引入F=U-T0S，含義是在等溫環(huán)境下，系統(tǒng)對(duì)外界做的功不大于其減少。由于環(huán)境溫度為常數(shù)，則F是一個(gè)狀態(tài)函數(shù)F（U,S，T0） 第一函數(shù)系統(tǒng)處于等溫等壓環(huán)境下,并且系統(tǒng)在狀態(tài)變化時(shí)發(fā)生了體積變化，即總功W中有一部分用來克服環(huán)境壓力做功，則實(shí)際的可用能就減少了，為此引入狀態(tài)函數(shù)G=U+P0VT°S，G=G（U,S,P0,T0）與環(huán)境G0的差值是系統(tǒng)在該環(huán)境下所能做的最大功?！诙?shì)函數(shù)，可以認(rèn)為包括了第一功勢(shì)函數(shù)根本上都是由熱平衡方程（Q=……）和小S>-推出來的。T開口系（開口穩(wěn)流，即穩(wěn)態(tài)）的功勢(shì)函數(shù)環(huán)境假設(shè)同閉口系技術(shù)功：再由熱能轉(zhuǎn)化過來的功中，除去流動(dòng)功：Wt=Q-AH=Wi+機(jī)械功（動(dòng)勢(shì)能）可得G=H-T0S=U+PV-T°S注意：此處的P與前方閉系中的P。不同，是系統(tǒng)的壓力而不是環(huán)境的?！谌?shì)函數(shù) °而有效能（exergy，最大功）一一系統(tǒng)在該環(huán)境條件下所能做的最大功，就是系統(tǒng)的功勢(shì)函數(shù)減去環(huán)境的功勢(shì)函數(shù)。如閉系：E=U+PV-TS-（U+PV-TS）x 0 0 0 00 00系統(tǒng)由一個(gè)狀態(tài)變到另一個(gè)狀態(tài)所能做的最大功：E1-E2熱力系平衡判據(jù)——自由能與自由焓（關(guān)鍵含義是變7化一一是勢(shì)）普遍的講，對(duì)于一個(gè)處在T0,P0環(huán)境中的閉系的變化方向是：第二功勢(shì)函數(shù)變化W0即：dU+P°dV-T°dS<0，系統(tǒng)總是朝向功勢(shì)函數(shù)減少的方向變化，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)功勢(shì)函數(shù)具有最小值（有效能為零）研究?jī)煞N特殊的熱力系，定溫定容系統(tǒng)和定溫定壓系統(tǒng)?；瘜W(xué)反應(yīng)通常在這兩種系統(tǒng)中進(jìn)行，所做的功也主要是非體積功。（1） 定溫定容系統(tǒng)則其并沒有發(fā)生溫差傳熱以及克服外界壓力做功，即熵不等式中溫度可以用系統(tǒng)自己的溫度（沒有溫差傳熱帶來的必然損失），也不用考慮克服壓力的必然功損。則可引入全部用系統(tǒng)狀態(tài)函數(shù)表示的可用能——自由能F=U-TS,或者換用一種表示U=F+TS，即理解為自由能是內(nèi)能的一部分，相應(yīng)可稱TS為束縛能，束縛能小容易形成有序結(jié)構(gòu)。WuWF「F2對(duì)于自發(fā)過程，0WW,即自發(fā)過程，只可能有系統(tǒng)對(duì)外做功，而不會(huì)外界對(duì)系統(tǒng)做功，u則F2-F]W0——自發(fā)過程向著自由能減少的方向進(jìn)行。換句話說，只要自由能沒有達(dá)到最小，自發(fā)過程就會(huì)發(fā)生，則達(dá)到平衡態(tài)時(shí)，系統(tǒng)的自由能最小。這就是亥姆霍茲判據(jù)。（2） 定溫定壓系統(tǒng)溫度不變，同樣不用考慮溫差傳熱的損失，可用系統(tǒng)溫度，但是可以有克服環(huán)境壓力所做的功，不過由于壓力是恒定的，該系統(tǒng)可用能的差值要想表示最大功可以用G=H-TS稱為自由焓。Wu<Gi-G2同理，有自由焓最小的吉布斯判據(jù)。（3） 最基本的熱力學(xué)平橫判據(jù)是熵判據(jù)孤立系平衡時(shí)，熵具有最大值。熱量Exergy和冷量Exergy 熱源的做功能力熱源是一種特殊的閉系，其不對(duì)外做功，只放熱，因而其中的U可以用Q代替，簡(jiǎn)化在同樣的環(huán)境溫度T0下，系統(tǒng)溫度T>T0時(shí)所放出熱量的做功能力稱為熱量Exergy，T<T0時(shí)稱為冷量Exergy。熱量Exergy為Q（1-T0/T）（當(dāng)T恒定時(shí)，無限大熱源）.微分（有限大熱源）是：TOC\o"1-5"\h\zc c T6E=6Q（1—f）' T就是卡諾熱機(jī)效率乘熱量。熱量wu就是卡諾熱機(jī)中排到冷源（溫度T0）中的熱量。.一 T . _ ，， 、，_ …一冷量Exergy為6E=6Q（f-1）——也可用卡諾熱機(jī)算，就是Q是排到冷源中的，T「xt u做熱源溫度注：此處Q取絕對(duì)值推導(dǎo)方法：可以用熵產(chǎn)（浪費(fèi)的）也可以直接用Exergy原始公式。注意：冷量Exergy在TV0.5T。時(shí)可以大于冷量本身！并且隨著T的降低，冷量Exergy急劇上升。一一放出的能量肯定是總能，但吸收的能量不是：qi=w+q2Exergy損失對(duì)于閉口系，環(huán)境溫度T0,過程吸熱為Q實(shí)際過程：W=Q-AU理想過程：Wmax=-AEx——Wma-W可推知I=Wi=T0S開口穩(wěn)流系統(tǒng)也一樣。注意：功的損失并不等于做功能力的損失，如果是做功能力損失，用實(shí)際環(huán)境溫度代替T0即可。區(qū)別wu與exergy損失：總能=ex+wu，ex的損失可以用T°Sg計(jì)算，等于wu的增加，機(jī)械能和電能等全是exergy。6.Exergy平衡方程總方程：Ex1-Ex2=W+I(I是exergy損失)閉系：EUx「EUx2+ExQr=W+I(考慮有熱源的影響——以熱量Exergy的形式體現(xiàn))開系：開口穩(wěn)流系統(tǒng)EHx1-EHx2+ExQr=Wt+I一般方程：處在T0P0環(huán)境中由開口系、閉口系、冷熱源組成的復(fù)合系統(tǒng)。(EU-EU)+(EH-EH)+EQr+EQl=W+Lx1x2 x1x2x x功：力學(xué)上，機(jī)械功=力*位移熱力學(xué)中，做功的概念被推廣了，功定義為：功=廣義力*廣義位移，規(guī)定系統(tǒng)對(duì)外做功為正。對(duì)微元過程5W=F(x)dx，對(duì)宏觀過程W=j2F(x)dx值得注意的一點(diǎn)是：廣義力F一般是廣義位移x的函數(shù)1幾種不同形式的功：氣體體積變化功：(主力)由于氣體的熱膨脹系數(shù)比固體液體大得多，在熱力工程中，熱和功的相互轉(zhuǎn)化基本是通過氣體的體積變化功(膨脹功和壓縮功)來實(shí)現(xiàn)的。5W=pdV——P-V圖也稱示功圖。注意：膨脹功并不一定都是有用功，有一部分可能因摩擦而耗散，還有一部分用以克服大氣壓力做功。液體表面張力功：當(dāng)研究的熱力系由液體組成，在邊界上還存在液體表面張力做功的現(xiàn)象。液體表面薄膜微變過程對(duì)外做的功為：5W=-bdAc為表面張力，N/m;A為薄膜表面積。對(duì)毛細(xì)現(xiàn)象、氣液兩相系統(tǒng)相邊界運(yùn)動(dòng)的熱力學(xué)分析需要考慮表面張力做功。固體彈性力功：5W=FdL，F(xiàn)是彈性力。電極化功在由電介質(zhì)構(gòu)成的熱力系中，外電場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，為使電介質(zhì)中的電偶極子轉(zhuǎn)動(dòng)而沿一定方向排列需做極化功。系統(tǒng)對(duì)外做功為：5W=-EdPE為電介質(zhì)中的電場(chǎng)強(qiáng)度，P為總極化強(qiáng)度。磁化功在由磁性物質(zhì)組成的熱力系中，外磁場(chǎng)變化時(shí)為使磁偶極子轉(zhuǎn)向，需對(duì)系統(tǒng)做磁化功，此時(shí)系統(tǒng)對(duì)外做的功為：5W=-四0HdM，H為外磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)，M為總磁化強(qiáng)度，R0為真空磁導(dǎo)率。注意：非平衡過程中的傳熱和做功較為復(fù)雜，不能再用系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)確定，需要根據(jù)系統(tǒng)對(duì)外界的實(shí)際作用或外界對(duì)系統(tǒng)的反作用計(jì)算。第三部分熱力過程與熱力循環(huán)第八章理想氣體的熱力過程對(duì)熱力過程的分析通常包括兩方面的內(nèi)容：過程中工質(zhì)狀態(tài)的變化以及過程中能量轉(zhuǎn)換的情況。而實(shí)施過程的工質(zhì)，有的可視為理想氣體，可以采用分析計(jì)算法研究。有的不能按理想氣體處理，用圖表比較方便。以下討論理想氣體可逆過程的分析計(jì)算：實(shí)際過程理想化為四種典型熱力過程：定壓過程、定溫過程、絕熱過程（可逆絕熱就是等熵）、定容過程。稱為基本熱力過程。分析步驟：給出以基本狀態(tài)參數(shù)p，v表示的過程方程，以及過程初終態(tài)的狀態(tài)方程（p,v,T關(guān)系），然后對(duì)熱力學(xué)能、焓、熵的關(guān)系積分，計(jì)算過程中的變化。u=c（T-T）v21h=c（T-T）p21TOC\o"1-5"\h\zT v T p v ps=cIn2+Rln2=cIn2一Rln2=cIn2+cIn2vTgvpTgppvvp111111將熱力過程表示在狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上（p-v及T-s圖）結(jié)合熱力學(xué)第一第二定律，計(jì)算功熱。TOC\o"1-5"\h\zq=f2cdT=f2Tds（兩個(gè)直接計(jì)算q的關(guān)系式）結(jié)合過程積分可得1 1能量方程可逆過程膨脹功：w=f2pdv結(jié)合過程方程積分可得一一p-v圖下方面積開口穩(wěn)流技術(shù)功 1普遍的非穩(wěn)流開口能量平衡方程（對(duì)控制體積）：普遍的6Q=dE+6m（h+一c2+gz） -§m（h+一c2+gz）+§Wc,v out 2f out in 2f in net相變和臨界現(xiàn)象連續(xù)相變的相變點(diǎn)稱為臨界點(diǎn)。相變共有兩種：第一類相變和連續(xù)相變（第二類相變），第一類相變是指相變過程有明顯的過程，有潛熱，相變時(shí)兩相有明顯的不同。有明顯的休積變化和熱量的吸放（潛熱），有“過冷”或“過熱”的亞穩(wěn)狀態(tài)和兩相共存現(xiàn)象.第二類相變沒有休積變化和潛熱，不容許過冷、過熱和兩相共存;比熱和其他一些物理t隨溫度的變化曲線上出現(xiàn)趨向無窮的尖峰.從熱力學(xué)函數(shù)的性質(zhì)看，第一類相變點(diǎn)不是奇異點(diǎn)，它只是對(duì)應(yīng)兩個(gè)相的函數(shù)的交點(diǎn)，交點(diǎn)兩側(cè)每個(gè)相都可能存在，通常是能量較低的那個(gè)相得以實(shí)現(xiàn).二類相變點(diǎn)則對(duì)應(yīng)熱力學(xué)函數(shù)的奇異點(diǎn)（它的奇異性質(zhì)目前并不完全清楚），在相變點(diǎn)每側(cè)只有一個(gè)相能夠存在。在OK曲線的任一點(diǎn)（K點(diǎn)除外）處，氣液兩相的化學(xué)勢(shì)連續(xù)，而兩相的比熵s與比容v存在突變，即氣相與液相之間存在著明顯的差異.一一第一類相變而在接近臨界點(diǎn)K時(shí)，氣液兩相的性質(zhì)將逐漸變得越來越相似.到達(dá)臨界點(diǎn)處時(shí)，氣相和液相不僅化學(xué)勢(shì)連續(xù)，其比容以及比熵也相等，兩相之間在宏觀上的差別不復(fù)存在.系統(tǒng)所發(fā)生的相變將不再伴有比容和比嫡的突變，物質(zhì)在臨界點(diǎn)處連續(xù)地從一個(gè)相轉(zhuǎn)變到另一個(gè)相，而不經(jīng)過兩相平衡共存的階段，一一此時(shí)發(fā)生的相變屬于第二類相變連續(xù)相變的圖象是在T=0K時(shí)自旋都排列在同一方向，在T趨近Tc時(shí)，體內(nèi)出現(xiàn)一些自旋排列方向相反的區(qū)域，稱之為“斑”（Patoh）。這種斑與第一級(jí)相變的“晶核”不同，斑是彼此套圍地出現(xiàn)，沒有較確定的邊界。它的平均尺寸以Z表示（Z是關(guān)聯(lián)長度）。斑的存在可以用中子散射的實(shí)驗(yàn)證實(shí)。當(dāng)T=Tc，Z—8時(shí)，關(guān)聯(lián)長度增大到宏觀尺度，空間各點(diǎn)一致行動(dòng)轉(zhuǎn)人新相?？梢园礋崃W(xué)函數(shù)及其導(dǎo)數(shù)的連續(xù)性進(jìn)行相變分類:凡是第K一1階以內(nèi)導(dǎo)數(shù)連續(xù)，而第K階導(dǎo)數(shù)出現(xiàn)不連續(xù)的狀態(tài)突變，稱為第K類相變.除了二維體系外，自然界中只看到了第一、二類（包括臨界點(diǎn)）相變.第一類相變包括固液氣轉(zhuǎn)化等第二類相變包括鐵磁性在超過居里點(diǎn)時(shí)磁性消失，液氦超流、以及氣液轉(zhuǎn)換中的臨界點(diǎn)。鎳的磁化強(qiáng)度隨溫度的變化與二氧化碳在臨界點(diǎn)附近的密度一溫度變化曲線極其相似.一一都是第二類相變，相應(yīng)的熱力學(xué)函數(shù)就分別是磁化強(qiáng)度隨溫度及密度一溫度。在緩慢降溫的過程中，每當(dāng)一種相互作用能量足以和熱運(yùn)動(dòng)能量kT（k是玻耳茲曼常數(shù)，T是絕對(duì)溫度）相比時(shí)，物質(zhì)的宏觀狀態(tài)就可能發(fā)生突變.多種多樣的相互作用導(dǎo)致豐富多采的相變現(xiàn)象：氣一液相變、合金有序化和液體混合物出現(xiàn)有限溶解度的轉(zhuǎn)變等，都與經(jīng)典的相互作用如分子間的范德瓦爾斯力有關(guān).鐵磁、反鐵磁相變，本質(zhì)上來自量子相互作用，但通常仍可用準(zhǔn)經(jīng)典方法描述.至于某些金屬或合金突然失去電阻成為“超導(dǎo)”體，液氮突然失去粘滯性轉(zhuǎn)人“超流”狀態(tài)，則完全是宏觀里子現(xiàn)象，不可能在經(jīng)典物理的范圍內(nèi)得到解釋.相變是宏觀上有序和無序的相互轉(zhuǎn)化。通常，低溫相的對(duì)稱度較低，有序度較高;高溫相的對(duì)稱度較高，而有序度較低?？梢杂眯騾⒘棵枋鲇行虻某潭?，從而衡量相變，不同的相變過程對(duì)應(yīng)的序參量是不同的。以鐵磁體為例：T<Tc時(shí)，其內(nèi)部自旋呈有序排列，物體具有自發(fā)的磁化強(qiáng)度m，使物體表現(xiàn)出磁性;T>Tc時(shí)，自旋處于無序狀態(tài)m=0，物體成順磁體。因此m可以被取為描述狀態(tài)有序化程度的參量一簡(jiǎn)稱序參量。對(duì)于一般的氣液固相變，認(rèn)為臨界等溫線是連續(xù)相變的必經(jīng)之路，是氣液兩相的分界，是兩相不可區(qū)分的狀態(tài)所在。即連續(xù)相變發(fā)生在系統(tǒng)經(jīng)過臨界等溫線時(shí)。臨界壓力以上的臨界等溫線是連續(xù)相變點(diǎn)的集合一一連續(xù)相變曲線。當(dāng)壓力超過臨界壓力時(shí)，氣液兩相轉(zhuǎn)變連續(xù)進(jìn)行，人們通常將臨界等溫線作為臨界壓力以上氣液兩相的分界。

、T臨界等溫線（相同溫度下，熵越小壓力越大）\cS量的定義：COP:代表裝置的性能系數(shù)（收益與代價(jià)之比）根本上可以分為兩種：正循環(huán)（做功循環(huán)，吸熱是總能）和逆循環(huán)（耗功循環(huán)，放熱是總能），總能用Q1表示。逆循環(huán)：制冷系數(shù)：Q2/W，供暖系數(shù)Q/W，正循環(huán)：代表做功效率：W/Q1也即1-Q2/Q1。任何循環(huán)熱機(jī)裝置都是一樣的原理（冷源、熱源、功的輸出或輸入）只是具體循環(huán)方向和循環(huán)配置的差異。都滿足：W=Q「Q2（W是循環(huán)涉及的總功，包括泵功、透平做功或壓縮機(jī)功）熱力學(xué)坐標(biāo)系坐標(biāo)系中每一個(gè)點(diǎn)表示熱力系的一個(gè)狀態(tài)，每一條曲線代表一個(gè)準(zhǔn)靜過程，如果不帶箭頭就是可逆過程?？赡孢^程中，系統(tǒng)與外界交換的熱量可以用q=jTds計(jì)算，即過程線下方面積，而實(shí)際非可逆過程也可以，只是計(jì)算出的是總熱量（包括耗散熱）而不僅僅是外界傳入的。熵的變化可以說明熱量的傳遞方向。狀態(tài)公理每一種平衡將對(duì)應(yīng)一種不平衡勢(shì)的消失，系統(tǒng)的不平衡勢(shì)包括各種功和熱交換，則系統(tǒng)的獨(dú)立狀態(tài)參數(shù)為n+1（n為功的形式數(shù)）——對(duì)于簡(jiǎn)單可壓縮系（最普遍討論的，可以是混合物、兩相等，是無關(guān)緊要的，關(guān)鍵是做功方式）一一只有體積膨脹功，就只有2個(gè)獨(dú)立狀態(tài)參數(shù)。區(qū)分吉布斯相率：多元復(fù)相系平衡時(shí)的獨(dú)立強(qiáng)度參數(shù)個(gè)數(shù)：f=k+2-?k是每個(gè)相組分?jǐn)?shù)，？是相數(shù)。（強(qiáng)度參數(shù)是指：溫度、壓力以及比體積、比熵、比焓等比參數(shù)）例如：水蒸氣和水平衡共存的單元系統(tǒng)，有兩個(gè)獨(dú)立狀態(tài)參數(shù)，如T-S，但只有一個(gè)獨(dú)立的強(qiáng)度狀態(tài)參數(shù)，如一旦知道了其溫度，那么其壓力、水的比參數(shù)和蒸汽的比參數(shù)就都確定了?！獌烧吒髯缘谋褥厥嵌ǖ模强偙褥厥遣欢ǖ?，因?yàn)楦啥炔欢?。?zhǔn)平衡過程和可逆過程過程進(jìn)行時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部的不平衡勢(shì)為無限小，從而可以認(rèn)為系統(tǒng)內(nèi)部在過程中時(shí)時(shí)平衡的過程成為準(zhǔn)靜態(tài)過程。實(shí)際中，系統(tǒng)內(nèi)部壓力、溫度趨于均勻的速度是很高的，一般情況下將實(shí)際過程視為準(zhǔn)靜態(tài)是可以的，當(dāng)然某些情況下會(huì)有較大誤差。熱力系的一切變化都是在不平衡勢(shì)的推動(dòng)下進(jìn)行的，不平衡勢(shì)無限小時(shí)稱為準(zhǔn)平衡過程。（1） 準(zhǔn)平衡過程的每一個(gè)狀態(tài)都有確定的狀態(tài)參數(shù)，可以在狀態(tài)圖上用連續(xù)的曲線表示。（2） 準(zhǔn)平衡過程才能用系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)表示膨脹功（準(zhǔn)靜功）等。非平衡時(shí)，系統(tǒng)沒有確定的狀態(tài)參數(shù)，只能通過實(shí)際測(cè)量出壓力來確定。（3） 不可逆過程：存在使功變成熱的耗散效應(yīng)。準(zhǔn)靜而同時(shí)無耗散（摩擦、磁滯、電阻等）就是可逆，含義是如果通過某種方法使其過程反向進(jìn)行而使系統(tǒng)及外界回復(fù)到原始狀態(tài)不遺留下任何變化。

第四章熱力學(xué)一般關(guān)系式勒讓德變換（絕對(duì)普適的）：直接從各種量的定義推出的微分關(guān)系，是狀態(tài)參數(shù)間的本質(zhì)關(guān)系，廠du關(guān)系，廠du=Td-spdidh=Td^svdpdf=—sd—Pcdg=—sdTVdV第一個(gè)是最基本的，其他都是其換了變量的表達(dá)。也可以由以上式子直接得到ds。(du_1='ah、偵(du_1='ah、偵s/Ws/如=TV p其中每一個(gè)導(dǎo)數(shù)都是由suv，hsp，ftv，gtp——特征函數(shù)構(gòu)成的。特征函數(shù)的意義是只要知道任意一個(gè)特征函數(shù)，如F（s，u，v）=0，就可以以其中的兩個(gè)變量（如，s，v）為自變量（獨(dú)立狀態(tài)參數(shù)）表示出其他所有熱力學(xué)量。問題是所有特征函數(shù)都包括焓、內(nèi)能等不可測(cè)量量，不能直接通過測(cè)量的方法得到特征函數(shù)。麥克斯韋關(guān)系（普適）根據(jù)二階混合偏導(dǎo)值與求導(dǎo)順序無關(guān)，應(yīng)用于上方微商關(guān)系可得。其中最常用的是:色1=色1='ap、及'空=—‘生1lavJ<atJlapJlatJT V T的狀態(tài)方程的偏微商關(guān)聯(lián)起來。，它們的意義在于將不可測(cè)的熵的偏微商與可測(cè)熱系數(shù)（各種可測(cè)、有物理含義的系數(shù)）一一以下都是對(duì)簡(jiǎn)單可壓縮系成立（1）狀態(tài)函數(shù)的偏微商，狀態(tài)方程是由三個(gè)可測(cè)的基本狀態(tài)參數(shù)構(gòu)成的（P,VT）,是可以用實(shí)驗(yàn)測(cè)定的，因此，這些熱系數(shù)也是可以由實(shí)驗(yàn)測(cè)定的：｛體膨脹系數(shù)av三-（斜）,K-1等溫壓縮率（等溫壓縮系數(shù)）k=-—^―） ,Pa-1壓力的溫度系數(shù)0=-（詈），K-1等熵壓縮率（絕熱壓縮系數(shù)）K三--（f） ,Pa-1注意幾點(diǎn)：每一個(gè)系數(shù)都要消除絕對(duì)量大小的影響，而是變化率的形式；每個(gè)系數(shù)都是正的。單位就是分母。（2）比定容、比定壓熱容

定義式：%=（玲）如上定義的熱容滿足熱容的含義:以上兩個(gè)熱容的值可以通過在定壓或定容條件下通過測(cè)量吸熱量（可測(cè)，內(nèi)能和焓不可）和溫度變化測(cè)定。J/（Kg.K）（4） 絕熱節(jié)流系數(shù)p（T,P）三（竺），K/Pa，焓值不變時(shí)，溫度隨壓力的變化率?？梢酝ㄟ^焦耳-湯姆遜j aph實(shí)驗(yàn)（絕熱節(jié)流實(shí)驗(yàn)測(cè)定）測(cè)定。u,h,s的微分式（依據(jù)熱力學(xué)基本關(guān)系導(dǎo)出以可測(cè)參數(shù)為自變量，直接來自狀態(tài)方程和熱系數(shù)）（1）熱力學(xué)能u（T,v）的微分式全微分的一般表達(dá)式：du=（）dT+（蟲）dv上式第一個(gè)偏導(dǎo)是cv將含有u而不是熱容的偏導(dǎo)通過基本熱力關(guān)系化成用熵表示的形式，而用熵表示的形式可以用麥克斯韋關(guān)系化成用可測(cè)狀態(tài)參數(shù)表示的。au as ap（7）T=T（■）T-P=T（新）v-p可得熱力學(xué)能的微分式為du=cdT+p（Tp-1）dv其他微分式推導(dǎo)過程同上。可得dh=cdT-v(Ta-1)dpap c廠ds及熵<dsc=pdTT+( )dv=廠ds及熵<dsc=pdTTavc一( )dp=pdT一vadpaTpT Vc at c atds=-v( )dp+—^(—)dv以上三個(gè)方程可以用來直接代入基本熱力學(xué)關(guān)系，得到u，h的關(guān)于任兩個(gè)可測(cè)量的關(guān)系?！氐奈⒎质娇梢宰鳛闃屑~。（壓力負(fù)，溫度正）熱系數(shù)之間的一般關(guān)系（1）比熱容偏微分與狀態(tài)方程的關(guān)系用途：a.可以驗(yàn)證用實(shí)驗(yàn)測(cè)定的熱容和狀態(tài)方程的吻合程度。b.如果有比較準(zhǔn)確的狀態(tài)方程(要保證p，v對(duì)T的二階偏導(dǎo)準(zhǔn)確)和已知某一壓力下的比熱容數(shù)據(jù)，可以積分求出c(T,p)：C(T,p)=c(T)-Tjp(*E)dp和cp p p0 p0dT2p Vc.已知準(zhǔn)確的比熱數(shù)據(jù)，可以根據(jù)上述關(guān)系積分得出狀態(tài)方程。這是實(shí)驗(yàn)得出狀態(tài)方程的途徑之一。比熱容差與狀態(tài)方程的關(guān)系同樣來自熵的微分式T(H)=c，c=T(N)+T(也)(邊)atv vp atvatpatv例：等壓過程定壓熱容的關(guān)系(注意定壓熱容是一個(gè)工質(zhì)的熱力參數(shù)，而定壓過程是一個(gè)熱力過程，定壓過程中，計(jì)算吸熱量使用低壓熱容，但是定壓過程中也一樣可以討論過程中工質(zhì)的定容熱容)，由上式，過程定壓可得第二項(xiàng)等于0(上式既是熱力學(xué)參數(shù)間的關(guān)系，也是可逆過程方程)比較可得：c-c=T(*)(業(yè))=竺t一比熱容的差值完全取決于狀態(tài)方程，可由pvatpatvkT狀態(tài)方程或其熱系數(shù)求得。由上式也可得到如下結(jié)論：Cp恒大于CV液體和固體的v和av都很小，因此在一般溫度下，液體和固體可以不區(qū)分Cp和CV(二者差值很小)。但是在很高溫度下有明顯區(qū)別。比熱容間相互換算，如某些情況下，特別是對(duì)于液體和固體，CV是很難測(cè)定的?？梢詼y(cè)Cp來算。絕熱節(jié)流系數(shù)的一般關(guān)系式由焓的偏微分式可得：口=—(Ta-1)——絕熱節(jié)流系數(shù)與定壓比熱容及狀態(tài)方程Jcv之間的關(guān)系。用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)定工質(zhì)狀態(tài)方程的方法(通過熱系數(shù))測(cè)定工質(zhì)的體積膨脹系數(shù)和等溫壓縮率作為T，P的函數(shù)，通過積分得到v與T，P的函數(shù)關(guān)系一一狀態(tài)方程因?yàn)閐v=(*■)dT+(*^)dp即=adT-kdp對(duì)此全微分積分可得atp apTvvt「也=jTadT-jKdpvovT0V P0T測(cè)出定壓比熱容cp(T,P)利用前方提到的比熱容的偏微分關(guān)系，二重積分。

1dcv=—jj—(~)dT2+T9(p)+9(p),9(p)和9(p)為積分常數(shù)。（3）利用絕熱節(jié)流系數(shù)七（T,P）和Cp（T,P）利用絕熱節(jié)流系數(shù)的關(guān)系式一次積分可得:第五章氣體的熱力性質(zhì)第四章為一般性的方程，本章目的是通過結(jié)合一般性方程和氣體的特點(diǎn)，通過氣體狀態(tài)方程得到氣體的性質(zhì)。1.理想氣體性質(zhì)（1.理想氣體性質(zhì)（1）狀態(tài)方程：pV=nR0T特定氣體的氣體常數(shù)。J/（Kg.K）（2）理想氣體的熱系數(shù):是普遍的摩爾氣體常數(shù)=8.314J/（mol.K） pv=RTR是R=R0/M （摩爾質(zhì)量）1KTpp=1T比熱都是溫度的單值函數(shù)。c=c（T），Cp-Cv=RCpm-Cvm=R0——理想氣體的摩爾熱容差與氣體種類無關(guān)（邁耶公式）。 「vPmR=R=0 理想氣體絕熱節(jié)流溫度不變（3）du=CvdT dh=CpdT——都是溫度的單值函數(shù)。（4）d dTrdvdT（4）VTgvPTgp（5（5）實(shí)驗(yàn)測(cè)定時(shí)通常整理成如下形式Cpm=a0+a]T+a2T2+...（6）平均比熱容：是按吸熱量/溫差定羅的2、實(shí)際氣體狀態(tài)方程可以從熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)出發(fā)組成狀態(tài)方程，而本節(jié)主要從理論分析角度對(duì)理想氣體方程做出修正。（1）范德瓦爾狀態(tài)方程（p+*-）（V-b）=RTm范德瓦爾狀態(tài)方程中a，b的實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法：通過其余臨界點(diǎn)的關(guān)系a='R2?。籦=四而實(shí)驗(yàn)中可以觀察臨界乳光現(xiàn)相發(fā)生從而測(cè)得臨界點(diǎn)參數(shù)。64p 8pC C（2） 維里狀態(tài)方程：幕級(jí)數(shù)表示：pV=RT（1+—+C+孔+...）〃匕匕°7式中系數(shù)只是溫度的函數(shù)，稱為維里系數(shù)，維里方程的項(xiàng)數(shù)可以按照方程要求的精度來選定。各維里系數(shù)可由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合。利用統(tǒng)計(jì)力學(xué)可以計(jì)算到第三維里系數(shù)C。（3） 對(duì)比狀態(tài)方程各種物質(zhì)的熱力性質(zhì)存在一定相似性，稱為熱力學(xué)相似，表現(xiàn)在用無量綱對(duì)比參數(shù)表達(dá)熱力性質(zhì)時(shí)，各種物質(zhì)的熱力性質(zhì)可以用一個(gè)方程表達(dá)，方程中不包含任何與物質(zhì)種類有關(guān)的常數(shù)。我們用臨界參數(shù)進(jìn)行無量綱化：無量綱壓力pK，溫度T=—，比體積V=—pC C C同時(shí)引入壓縮因子：z=也，壓縮因子實(shí)際上表示了實(shí)際工質(zhì)與理想氣體的偏差。ZRT離1越遠(yuǎn)，工質(zhì)性質(zhì)偏離理想氣體越遠(yuǎn)。壓縮因子具有如下實(shí)驗(yàn)規(guī)律z=z（Pr，Tr）——對(duì)比狀態(tài)方程?？梢砸詚為縱坐標(biāo)，Pr為橫坐標(biāo)Tr為參變量繪制通用壓縮因子圖，偏差0.05以內(nèi)。結(jié)果：在P<0.1、T>0.9時(shí)，z與1的偏差小于0.05rr當(dāng)Tr=2.5時(shí)，Pr<2.5的較大范圍內(nèi)z與1非常接近，此溫度稱為波義耳溫度在臨界點(diǎn)附近z「值最小，遠(yuǎn)小于1，與理想氣體偏差最大P>9.5的高壓區(qū)，z值恒大于1r注意：對(duì)比狀態(tài)方程只是近似，不是精確結(jié)果，可以有較多無量綱參數(shù)組成的精度較高的對(duì)比方程。實(shí)際氣體的比熱及熵焓函數(shù)：狀態(tài)方程+比熱積分可得熱力學(xué)函數(shù)。十一章蒸汽動(dòng)力循環(huán)一、 蒸汽卡諾循環(huán)（圖p274）一定溫度范圍內(nèi)，卡諾循環(huán)的效率最高?！昝姥h(huán)對(duì)于水來說，不能采取卡諾循環(huán)的幾大理由：壓縮機(jī)不能在汽水混合物階段工作：耗費(fèi)壓縮功、不利于壓縮功工作（可以改變壓縮機(jī)的工作方式，也可以換工質(zhì)一一如近似等熵的飽和液線）水的臨界溫度是374°C遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于目前金屬材料允許的600^以上，更遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于熱源可以提供的溫度，造成溫度的浪費(fèi)（可以換工質(zhì)，如采用混合物）透平中也盡量不能有水，但是可以近似是等熵的。從理論上講，我可以在T-S圖上任何一個(gè)位置實(shí)現(xiàn)卡諾循環(huán)。理論上的難度就是定溫減熵/增熵，即定溫吸放熱過程，定溫等熵就意味著在溫度不變的情況下實(shí)現(xiàn)無序度的減小，可能不用傳統(tǒng)的傳熱實(shí)現(xiàn)，但必定要吸放能量。目前可想的也只有相變。二、 朗肯循環(huán)（圖p275）1、對(duì)卡諾循環(huán)的改變：（1）將低壓蒸汽完全凝結(jié)為水，以便用水泵完成壓縮過程（2）為了提高循環(huán)效率，充分利用熱源溫度，采用過熱的方式，提高了平均吸熱溫度。2、 蒸汽參數(shù)對(duì)效率的影響（三大獨(dú)立參數(shù)）（1） 透平進(jìn)口壓力（初壓）的影響（初溫和終壓不變）：正相關(guān)，并且壓力越低，正向影響越顯著。但是，如果單純的提高初壓，會(huì)導(dǎo)致透平出口乏汽的干度下降，降低汽輪機(jī)最后幾級(jí)的工作效果，也會(huì)危害汽輪機(jī)。（2） 透平進(jìn)口溫度（初溫）的影響：正相關(guān)，但是溫度提高會(huì)帶來一系列設(shè)備投資提高的問題。（3） 透平出口壓力（終壓）：明顯負(fù)相關(guān)，由于乏汽在冷凝器中向冷卻水放熱而凝結(jié)，為了充分利用冷卻水的溫度以降低平均放熱溫度，出口壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度應(yīng)比冷卻水的溫度略高。通常為0.003到0.004MPa（負(fù)壓）。該壓力的降低受到環(huán)境溫度的限制。3、 再熱循環(huán)（圖p281）：為了解決提高蒸汽初壓引起的乏汽干度下降問題。結(jié)果是可以提高乏汽的干度，也可以在一定程度上提高平均吸熱溫度從而提高效率。先膨脹至某一中間壓力，在導(dǎo)入再熱器中再次加熱，然后繼續(xù)做功。綜合考慮再熱壓力對(duì)熱效率和干度的影響，存在一個(gè)最佳的再熱壓力。一一在允許的干度下將效率達(dá)到最大值?？梢圆捎枚啻卧贌幔话阒挥靡淮?，因?yàn)闀?huì)導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜，投資增加、運(yùn)行不便等其他不利影響，一般只有超臨界的機(jī)組才考慮二次再熱。初壓低于10Mpa的一般不采用再熱。4、回?zé)嵫h(huán)（工熱P283）回?zé)峋褪菍⒁徊糠直驹搨鹘o冷源的熱量傳給循環(huán)中其他部分的工質(zhì)，用來減少他們需要從熱源中的吸熱。原理就是：^2> n1-^-2<1一 —，即冷熱源都減少等21Q1-AQQ1Q1-AQ量換熱（工質(zhì)內(nèi)部換熱的結(jié)果）時(shí)，效率會(huì)提高。改善非相變吸熱段的方法，壓縮濕蒸汽是難以實(shí)現(xiàn)的，因此采用回?zé)岬姆椒?。?） 理想回?zé)幔和钙脚蛎浀角胺綄?duì)應(yīng)的飽和溫度后開始邊膨脹邊回?zé)?，使其放出的熱量正好等于非相變吸熱量。（完全通過內(nèi)部換熱消除非相變吸熱）一一理想回?zé)峋褪窃跓崃W(xué)第二定律允許的范圍，以及考慮了朗肯循環(huán)必須過熱時(shí)，AQ盡量大的換熱。一一就是對(duì)全部工質(zhì)，使所有非相變吸、放熱全部消除，將所有非相變的放熱全部用于加熱非相變的吸熱（要求溫度是匹配的，高溫的吸熱要滿足，低溫的放熱也要滿足）。（工熱P283）關(guān)鍵難點(diǎn)是要在膨脹的同時(shí)放熱給冷流體。（變壓做功換熱）冷流體是等壓的。因此，目前可以實(shí)現(xiàn)的換熱必然都是等壓（沒有膨脹功）換熱，盡量讓換熱量更大就可以了。（2） 分級(jí)抽氣回?zé)幔╬284）在不同的蒸汽壓力下，從汽輪機(jī)中抽出部分已經(jīng)做過一些功的蒸汽，在回?zé)崞鲀?nèi)加熱給水，稱為抽氣回?zé)?。抽氣回?zé)峥梢暈槌闅獾亩▔悍艧岷退亩▔何鼰??；責(zé)釗Q熱器有兩種，一種是表面換熱式，一種是直接混合式，一般用直接混合式。理想抽氣回?zé)幔ɑ旌鲜剑┮灰粚?shí)際就是給定壓力下的最佳抽氣比例；理想狀態(tài)：將水加熱到抽氣壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度（水必須是從過冷到飽和，如果不是從過冷開始，換熱后又變成蒸汽了，完全失敗，而為了實(shí)現(xiàn)過冷，只能放熱或加壓，放熱更無意義，唯一辦法就是在換熱前適度加壓）。理想狀態(tài)本質(zhì)上就是換熱量盡量大的狀態(tài)，一旦抽氣的壓力確（前提），在該理想情況下就可以根據(jù)能量平衡求得理想抽氣比例一一抽氣系數(shù)。1-抽氣系數(shù)=凝氣系數(shù)鍋爐進(jìn)水口的溫度，即回?zé)峒訜岬淖罡邷囟确Q為給水回?zé)釡囟龋ê?jiǎn)稱給水溫度）在已知初終壓和初溫時(shí)，一般是先確定回?zé)峒?jí)數(shù)和給水溫度（how?），再根據(jù)水在各級(jí)回?zé)崞髦袦厣嗟鹊脑瓌t確定抽氣壓力和抽氣系數(shù)，計(jì)算順序由高壓到低壓。抽氣回?zé)岬男Ч篈、 提高熱效率；B、 減輕了鍋爐的熱負(fù)荷，使鍋爐的受熱面，尤其是省煤器的換熱面積減少，節(jié)省了金屬材料；C、 冷凝器換熱面積減少；D、 汽耗率的增加使汽輪機(jī)高壓段的蒸汽流量增大，抽氣又使低壓段的流量減少，使汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)更加合理。5、熱電聯(lián)供循環(huán)（圖p288）（1） 可以采用背壓式汽輪機(jī)：冷凝器直接是用戶，特殊的要求是背壓不能過低，才能滿足用戶的要求，一般應(yīng)在0.1Mpa以上?！硥菏窖h(huán)這種循環(huán)的缺點(diǎn)是供熱和供電相互影響，并且不能同時(shí)滿足對(duì)熱力參數(shù)有不同要求的熱用戶。（2） 抽氣供熱式：可以解決上述問題，熱效率要更高。三、蒸汽動(dòng)力循環(huán)的理想工質(zhì)性質(zhì)在目前金屬材料的容許工作溫度（約600D和環(huán)境溫度（約20°C）的范圍內(nèi)運(yùn)行的卡諾熱機(jī)效率約為65%，蒸汽動(dòng)力循環(huán)對(duì)循環(huán)配置采用各種優(yōu)化后只能到約50%。這是由于受到蒸汽熱力性質(zhì)的限制，盡管循環(huán)放熱溫度接近環(huán)境溫度，但平均吸熱溫度比金屬的容許溫度低的多。（當(dāng)然，如果金屬的容許溫度能進(jìn)一步提高，循環(huán)效率就更高了）為接近理想卡諾循環(huán)，蒸汽應(yīng)具有如下性質(zhì)：（1） 臨界溫度較大的超過金屬材料的容許溫度。對(duì)應(yīng)金屬的容許溫度，飽和壓力不太高，氣化潛熱足夠大。（高溫氣段：先確定最高溫度，同時(shí)對(duì)應(yīng)不高的壓力）（2） 三相點(diǎn)溫度低于環(huán)境溫度。對(duì)應(yīng)于環(huán)境溫度的飽和壓力不過低，避免放熱在高真空下進(jìn)行。補(bǔ)充：最好環(huán)境溫度對(duì)應(yīng)一個(gè)大氣壓正好飽和。（低溫氣段：環(huán)境溫度是定的，選擇壓力）（3） 工作溫度范圍內(nèi)飽和液的比熱容較小，在T-S圖上的飽和液線較陡，以使液體吸熱過程接近絕熱過程，補(bǔ)充：v、av較小，使得泵的溫度貢獻(xiàn)增加。（4） 蒸汽在膨脹過程中體積的增長倍率不宜過大（造成管路的龐大，要求cv小，大），膨脹終點(diǎn)的干度不應(yīng)過?。ǖ褥亓黧w很好）。（5） 經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、環(huán)境、腐蝕性、安全性等其他問題。有的工質(zhì)在低溫段能很好的符合理想工質(zhì)的性質(zhì)要求，而在高溫段就差的多，如水蒸氣，有的在高溫段性質(zhì)較好，低溫段則不能使用，如汞蒸氣、鉀蒸汽。為此有一種兩氣循環(huán)裝置，在高溫段和低溫段采用不同工質(zhì)，將一個(gè)工質(zhì)的蒸發(fā)器作為另一個(gè)工質(zhì)的冷凝器。目前技術(shù)可能還不成熟。第十二章氣體動(dòng)力循環(huán)一、燃?xì)廨啓C(jī)裝置定壓加熱理想循環(huán)1、最簡(jiǎn)單的組成：壓氣機(jī)（從環(huán)境吸收空氣壓縮送入燃燒室）、燃燒室（燃料和壓縮空氣燃燒再和冷空氣混合至燃?xì)廨啓C(jī)葉片允許的溫度）、燃?xì)廨啓C(jī)（透平做功，同時(shí)帶動(dòng)軸流壓縮

機(jī)）（圖p297）整個(gè)循環(huán)也是理想