工程熱力學(xué)期末總復(fù)習(xí)

工程熱力學(xué)期末總復(fù)習(xí)1考試安排

2014-01-09(18周星期四)09:00-11:00[ME04008]工程熱力學(xué)A綜404機(jī)自1101機(jī)自1102機(jī)自1103機(jī)自1104[ME04008]工程熱力學(xué)A綜406機(jī)自1101機(jī)自1102機(jī)自1103機(jī)自1104[ME04008]工程熱力學(xué)A綜408機(jī)自1101機(jī)自1102機(jī)自1103機(jī)自1104[ME04008]工程熱力學(xué)A綜417機(jī)自1105機(jī)自1106機(jī)自1107機(jī)自1108[ME04008]工程熱力學(xué)A綜418機(jī)自1105機(jī)自1106機(jī)自1107機(jī)自1108[ME04008]工程熱力學(xué)A綜419機(jī)自1105機(jī)自1106機(jī)自1107機(jī)自11082第3章氣體和蒸汽的性質(zhì)第4章氣體和蒸汽的熱力過(guò)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章基本概念第2章第一定律第5章第二定律第１２章濕空氣第７章氣體和蒸汽的流動(dòng)第８章壓氣機(jī)的熱力過(guò)程第１３章化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)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)工程熱力學(xué)熱力學(xué)基本概念

和基本理論工質(zhì)性質(zhì)應(yīng)用基本熱力過(guò)程3復(fù)習(xí)方法看教材例題、課后思考題和平時(shí)習(xí)題，通過(guò)題目反過(guò)來(lái)理解知識(shí)點(diǎn)；根據(jù)知識(shí)點(diǎn)瀏覽全書(shū)，并弄清楚各章節(jié)（部分）的聯(lián)系；重在理解和應(yīng)用。4研究能量轉(zhuǎn)換、特別是熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的規(guī)律和方法，以及提高轉(zhuǎn)化效率的途徑，以提高能源利用的經(jīng)濟(jì)性。這門課的目的5第一章基本概念及定義復(fù)習(xí)要點(diǎn)（知識(shí)點(diǎn)）：1、熟練掌握熱力學(xué)的基本概念、名詞和術(shù)語(yǔ)；2、掌握狀態(tài)參數(shù)的特征，基本狀態(tài)參數(shù)的定義和單位；3、掌握熱量和功量過(guò)程量的特征，會(huì)計(jì)算可逆過(guò)程功和熱量，并能夠看懂坐標(biāo)圖。6熱力系統(tǒng)：人為分割出來(lái)作為熱力學(xué)分析對(duì)象的有限物質(zhì)系統(tǒng)。外界（環(huán)境）：熱力系以外的與系統(tǒng)發(fā)生質(zhì)能交換的物體。邊界：熱力系與外界的分界面（系統(tǒng)與外界的作用都通過(guò)邊界）熱力學(xué)的基本概念、名詞和術(shù)語(yǔ)真實(shí)的、固定的、封閉的假想的、運(yùn)動(dòng)的、開(kāi)口的邊界特點(diǎn)熱交換功交換質(zhì)量交換熱力系統(tǒng)與外界的相互作用7熱力系統(tǒng)分類匯總以系統(tǒng)與外界關(guān)系劃分：

有無(wú)是否傳質(zhì)開(kāi)口系閉口系是否傳熱非絕熱系

絕熱系是否傳功非絕功系

絕功系是否傳熱、功、質(zhì)非孤立系

孤立系8熱力學(xué)狀態(tài)：熱力系在某一瞬時(shí)所呈現(xiàn)的宏觀物理狀況。狀態(tài)參數(shù)：描述系統(tǒng)狀態(tài)的宏觀物理量。（1）狀態(tài)狀態(tài)參數(shù)：?jiǎn)沃祵?duì)應(yīng)（2）狀態(tài)參數(shù)是點(diǎn)函數(shù)（狀態(tài)函數(shù)）（3）狀態(tài)參數(shù)變化量與路徑無(wú)關(guān)，只與初終態(tài)有關(guān)。常用狀態(tài)參數(shù)（6個(gè)）：p、v、T、u、h、s注意：壓力：絕對(duì)壓力p、表壓力pg、真空度pv、環(huán)境壓力pb的關(guān)系溫度：攝氏溫度和熱力學(xué)溫度的關(guān)系9狀態(tài)方程式：簡(jiǎn)單可壓縮系僅有2個(gè)獨(dú)立狀態(tài)參數(shù)，反映3個(gè)基本狀態(tài)參數(shù)p、v、T之間關(guān)系的函數(shù)關(guān)系式。形式取決于工質(zhì)的種類。簡(jiǎn)單可壓縮系：只交換熱量和一種準(zhǔn)靜態(tài)的容積變化功狀態(tài)坐標(biāo)圖：以任意兩個(gè)獨(dú)立變量為坐標(biāo)的平面圖，常用的有：p-v,T-s,h-s,p-h注意：在坐標(biāo)圖上只有平衡態(tài)的熱力參數(shù)才有實(shí)際意義，才有確定的值。理想氣體狀態(tài)方程

10平衡狀態(tài)：在不受外界影響（重力場(chǎng)除外）的條件下，系統(tǒng)宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間改變（狀態(tài)保持不變）的狀態(tài)。熱力過(guò)程：系統(tǒng)從一個(gè)狀態(tài)向另一個(gè)狀態(tài)變化時(shí)所經(jīng)歷的全部狀態(tài)的總和。準(zhǔn)平衡過(guò)程（準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程）：過(guò)程進(jìn)行的相對(duì)緩慢，工質(zhì)在平衡被破壞后自動(dòng)恢復(fù)平衡所需的時(shí)間，即弛豫時(shí)間又很短，工質(zhì)有足夠的時(shí)間來(lái)恢復(fù)平衡，隨時(shí)都不致顯著偏離平衡狀態(tài)。破壞平衡所需時(shí)間（外部作用時(shí)間）恢復(fù)平衡所需時(shí)間（馳豫時(shí)間）>>可逆過(guò)程：系統(tǒng)（工質(zhì)）在完成某一過(guò)程后，如能使過(guò)程逆行而使系統(tǒng)及外界回復(fù)到原始狀態(tài)，不留下任何變化，則此過(guò)程稱為可逆過(guò)程。實(shí)現(xiàn)條件：可逆過(guò)程=準(zhǔn)平衡過(guò)程+無(wú)耗散效應(yīng)11功：系統(tǒng)與外界間在力差的推動(dòng)下，通過(guò)宏觀有序（有規(guī)則）運(yùn)動(dòng)方式傳遞的能量，用W表示。過(guò)程量，大小不僅與初、終狀態(tài)有關(guān)，而且與過(guò)程進(jìn)行的性質(zhì)、路徑等有關(guān)。熱力學(xué)中規(guī)定，系統(tǒng)對(duì)外做功取正值，外界對(duì)系統(tǒng)做功取負(fù)值?？赡孢^(guò)程的膨脹功（體積變化功）可逆過(guò)程的技術(shù)功12熱量：系統(tǒng)與外界之間在溫差的推動(dòng)下，通過(guò)微觀粒子無(wú)序運(yùn)動(dòng)的方式與外界交換的能量，用Q表示。過(guò)程量，大小不僅與初、終狀態(tài)有關(guān)，而且與過(guò)程進(jìn)行的性質(zhì)、路徑等有關(guān)。熱力學(xué)上統(tǒng)一規(guī)定：外界向系統(tǒng)傳熱為正，系統(tǒng)向外界傳熱為負(fù)。13循環(huán)：工質(zhì)從某一初態(tài)出發(fā)，經(jīng)歷一系列熱力狀態(tài)后，又回到原來(lái)初態(tài)的熱力過(guò)程稱為熱力循環(huán)，即封閉的熱力過(guò)程。根據(jù)循環(huán)效果及進(jìn)行方向不同，循環(huán)分為正向循環(huán)和逆向循環(huán)。正循環(huán)（熱－機(jī)）活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán)逆循環(huán)（機(jī)－熱）制冷循環(huán)熱泵循環(huán)14

動(dòng)力循環(huán)：熱效率(thermalefficiency)逆向循環(huán)：制冷系數(shù)(coefficientofperformancefortherefrigerationcycle)供暖系數(shù)(coefficientofperformancefortheheat-pumpcycle)循環(huán)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)15第二章熱力學(xué)第一定律復(fù)習(xí)要點(diǎn)（知識(shí)點(diǎn)）：1、理解熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)；2、掌握內(nèi)部?jī)?chǔ)存能（熱力學(xué)能）、外部?jī)?chǔ)存能和總能的概念；3、掌握熱力學(xué)第一定律表達(dá)式，特別是閉口系及穩(wěn)定流動(dòng)開(kāi)口系能量方程；4、靈活應(yīng)用熱力學(xué)第一定律表達(dá)式對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行分析計(jì)算；5、掌握體積變化功、推動(dòng)功、流動(dòng)功、軸功和技術(shù)功的概念及計(jì)算式；6、理解焓的定義；16熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)：能量守恒與轉(zhuǎn)換定律在熱現(xiàn)象中的應(yīng)用一般關(guān)系式進(jìn)入系統(tǒng)的能量－離開(kāi)系統(tǒng)的能量=系統(tǒng)能量的增量表述熱是能的一種，機(jī)械能變熱能，或熱能變機(jī)械能時(shí)，它們間的比值是一定的?；颍簾峥梢赞D(zhuǎn)變?yōu)楣?，功也可以轉(zhuǎn)變?yōu)闊?；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。17熱力學(xué)能：物質(zhì)內(nèi)部微觀粒子具有的能量的總和。U=Uk+Up總（儲(chǔ)存）能總能熱力學(xué)能，內(nèi)部?jī)?chǔ)存能外部?jī)?chǔ)存能宏觀動(dòng)能宏觀位能18推動(dòng)功：由于工質(zhì)的進(jìn)出，外界與系統(tǒng)之間所傳遞的一種機(jī)械功，表現(xiàn)為流動(dòng)工質(zhì)進(jìn)出系統(tǒng)時(shí)所攜帶和所傳遞的一種能量。功的形式除了膨脹功或壓縮功這類與系統(tǒng)的界面移動(dòng)有關(guān)的功外，還有因工質(zhì)在開(kāi)口系統(tǒng)中流動(dòng)而傳遞的功。流動(dòng)功：使工質(zhì)流入和流出系統(tǒng)所做的推動(dòng)功的代數(shù)和，維持工質(zhì)流動(dòng)所需的功（代價(jià)）。19焓定義：H=U+pV

比焓h=u+pv單位：J（kJ）J/kg（kJ/kg）焓是狀態(tài)參數(shù)。物理意義：1kg工質(zhì)通過(guò)一定的界面流入熱力系統(tǒng)，同時(shí)帶入系統(tǒng)的是其儲(chǔ)存于內(nèi)部的熱力學(xué)能u，以及從外部功源獲得的推動(dòng)功pv，因此引進(jìn)1kg工質(zhì)獲得的總能量是熱力學(xué)能與推動(dòng)功之和，即比焓。因此，焓是引進(jìn)或排出工質(zhì)而輸入或排出系統(tǒng)的總能量。20閉口系統(tǒng)能量方程式

Q=△U+W是熱力狀態(tài)變化過(guò)程的核心，是最基本的能量方程式。21穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)能量方程式22功的類型及其區(qū)別和聯(lián)系熱能轉(zhuǎn)變成功部分輸出軸功流動(dòng)功機(jī)械能增量23穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)能量方程的應(yīng)用24第三章氣體和蒸汽的性質(zhì)復(fù)習(xí)要點(diǎn)（知識(shí)點(diǎn)）：1、掌握并正確應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程式；2、理解理想氣體比熱容的概念，熟練應(yīng)用比熱容計(jì)算理想氣體熱力學(xué)能、焓、熵及過(guò)程熱量；3、掌握有關(guān)蒸汽的術(shù)語(yǔ)及其意義；4、掌握蒸汽定壓發(fā)生過(guò)程及其p-v圖和T-s圖上的一點(diǎn)、兩線、三區(qū)、五態(tài)；25

氣態(tài)氣體蒸氣理想氣體狀態(tài)方程式分子為不占體積的彈性質(zhì)點(diǎn)除碰撞外分子間無(wú)作用力理想氣體是實(shí)際氣體在低壓高溫時(shí)的抽象。實(shí)際氣體就是不符合上述兩點(diǎn)假設(shè)的氣態(tài)物質(zhì)。理想氣體的基本假設(shè)26理想氣體的比熱容定義：分類：按物量質(zhì)量熱容（比熱容）cJ/(kg·K)體積熱容C‘J/（m3·K）摩爾熱容CmJ/（mol·K）注：體積熱容是指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積。物體溫度升高1K或1°所需熱量叫熱容單位質(zhì)量（1kg）物體溫度升高1K或1°所需熱量27理想氣體的熱力學(xué)能、焓是溫度的單值函數(shù)邁耶公式Cv不易測(cè)量，通過(guò)測(cè)量Cp，根據(jù)上式即可算出Cv按過(guò)程質(zhì)量定壓熱容（比定壓熱容）質(zhì)量定容熱容（比定容熱容）及由于熱量是過(guò)程量，因此比熱容也是過(guò)程量，與經(jīng)歷的熱力過(guò)程有關(guān)。28理想氣體比熱容及熱量的計(jì)算

對(duì)c作不同的技術(shù)處理可得精度不同的熱量計(jì)算方法:

真實(shí)比熱容積分利用平均比熱表利用平均比熱直線定值比熱容29理想氣體的熱力學(xué)能、焓和熵適用于理想氣體、任意過(guò)程。適用于理想氣體、任意過(guò)程。1kg工質(zhì)在微元可逆過(guò)程中與熱源交換的熱量適用于理想氣體、任意過(guò)程。30水蒸氣的飽和狀態(tài)和相圖3132水的定壓加熱汽化過(guò)程一點(diǎn)臨界點(diǎn)Criticalpoint兩線上界限線(飽和水線)下界限線(飽和蒸汽線)三區(qū)液汽液共存汽五態(tài)未飽和水飽和水濕蒸汽干飽和蒸汽過(guò)熱蒸汽水的狀態(tài)可歸納為飽和水和飽和蒸汽沒(méi)有區(qū)別33第四章氣體和蒸汽的基本熱力過(guò)程復(fù)習(xí)要點(diǎn)（知識(shí)點(diǎn)）：1、掌握4種基本熱力過(guò)程及多變過(guò)程的初終態(tài)參數(shù)之間的相互關(guān)系（過(guò)程方程+狀態(tài)方程）；2、掌握4種基本熱力過(guò)程及多變過(guò)程與外界交換熱量和功的計(jì)算；3、了解蒸汽熱力過(guò)程熱量和功的計(jì)算；34常數(shù)如：燃?xì)廨啓C(jī)如：蒸汽電廠冷凝器如：汽輪機(jī)如：汽油機(jī)各熱力過(guò)程的過(guò)程方程和熱量、功的計(jì)算見(jiàn)表4-135水蒸氣基本熱力過(guò)程基本方程可逆過(guò)程定容過(guò)程定壓過(guò)程定熵過(guò)程定溫過(guò)程36第五章熱力學(xué)第二定律復(fù)習(xí)要點(diǎn)（知識(shí)點(diǎn)）：1、理解熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)及數(shù)學(xué)表達(dá)式；2、掌握卡諾卡諾循環(huán)和卡諾定理；3、掌握熵的意義、計(jì)算及應(yīng)用；4、理解孤立系統(tǒng)熵增原理。37熱力學(xué)第二定律實(shí)質(zhì)：熱力過(guò)程具有方向性。兩種表述：克勞休斯說(shuō)法（傳熱）：不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不引起其它變化。開(kāi)爾文說(shuō)法（熱功轉(zhuǎn)換）：不可能從單一物體取熱使之完全變?yōu)楣Χ灰鹌渌兓?。兩種說(shuō)法的等效性38卡諾循環(huán)定義：工作在兩個(gè)恒溫?zé)嵩撮g的理想可逆正循環(huán)卡諾循環(huán)的組成：卡諾循環(huán)由兩個(gè)定溫和兩個(gè)絕熱可逆過(guò)程組成。39逆卡諾循環(huán)：工作在兩個(gè)恒溫?zé)嵩撮g的理想可逆逆循環(huán)概括性卡諾循環(huán)：（兩熱源間的極限回?zé)嵫h(huán)）多熱源可逆循環(huán)：40卡諾定理定理一：在相同溫度的高溫?zé)嵩春拖嗤瑴囟鹊牡蜏責(zé)嵩粗g工作的一切可逆循環(huán)，其熱效率都相等，而與循環(huán)的種類無(wú)關(guān)，與所采用哪一種工質(zhì)也無(wú)關(guān)。定理二：在相同的高溫?zé)嵩春拖嗤牡蜏責(zé)嵩撮g工作的不可逆循環(huán)，其熱效率必小于可逆循環(huán)的熱效率。41熵的定義：比熵熵是狀態(tài)參數(shù)，熵變與路徑無(wú)關(guān),只與初終態(tài)有關(guān)熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式克勞修斯不等式用于判斷循環(huán)是否可逆可逆“=”不可逆，不等號(hào)42熵流和熵產(chǎn)對(duì)于任意微元過(guò)程有：=：可逆過(guò)程>：不可逆過(guò)程定義熵產(chǎn)：純粹由不可逆因素引起熵流：永遠(yuǎn)熵方程熵方程與孤立系統(tǒng)熵增原理

所以，單純傳熱，若可逆，系統(tǒng)熵變等于熵流；若不可逆系統(tǒng)熵變大于熵流，差額部分由不可逆熵產(chǎn)提供。

43熵變的計(jì)算方法理想氣體僅可逆過(guò)程適用Ts1234任何過(guò)程44第六章實(shí)際氣體的性質(zhì)及熱力學(xué)一般關(guān)系式復(fù)習(xí)要點(diǎn)（知識(shí)點(diǎn)）：1、掌握通用壓縮因子的物理意義；2、掌握對(duì)比態(tài)原理，會(huì)計(jì)算對(duì)比態(tài)參數(shù)并利用通用壓縮因子圖進(jìn)行實(shí)際氣體計(jì)算；3、了解實(shí)際氣體狀態(tài)方程，掌握范德瓦爾方程。45壓縮因子Z的物理意義物理意義：實(shí)際氣體的摩爾體積(比體積)與同溫同壓下理想氣體的摩爾體積（比體積）之比。反映實(shí)際氣體壓縮性的大小。>1=1<1Z說(shuō)明實(shí)際氣體比理想氣體更難壓縮說(shuō)明實(shí)際氣體可壓縮性大取決于氣體種類和狀態(tài)46范德瓦爾方程a,b—物性常數(shù)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定；內(nèi)壓力（Vm–b）—分子自由活動(dòng)的空間，體積修正項(xiàng)消除物性常數(shù)，更方便計(jì)算。通用壓縮因子若取Zcr為常數(shù)，則為編制通用壓縮因子圖提供了理論基礎(chǔ)。對(duì)應(yīng)態(tài)原理47設(shè)備及循環(huán)部分（應(yīng)用）48第七章氣體與蒸汽的流動(dòng)復(fù)習(xí)要點(diǎn)（知識(shí)點(diǎn)）：1、掌握一維穩(wěn)定流動(dòng)的基本方程；2、理解促使流速改變的力學(xué)條件和幾何條件及對(duì)流速的影響；3、理解滯止?fàn)顟B(tài)、臨界截面的概念及其狀態(tài)參數(shù)；4、掌握噴管的設(shè)計(jì)和校核計(jì)算；5、了解絕熱節(jié)流的特點(diǎn)；49穩(wěn)定流動(dòng)的基本方程式連續(xù)性方程對(duì)不可壓縮流體，dv=0，過(guò)程方程能量方程聲速方程50促使流速改變的條件力學(xué)條件dp與dcf的符號(hào)始終相反1、流速增加，則壓力必然降低；2、壓力升高，則流速必然降低。幾何條件流速變化與截面積變化之間的關(guān)系，與馬赫數(shù)有關(guān)5152絕熱滯止?fàn)顟B(tài)絕熱滯止：氣體在絕熱流動(dòng)過(guò)程中，因受某種物體的阻礙，而流速降為零的過(guò)程。滯止溫度、壓力高于氣流T、P，隨流速差別更大。h0——總焓或滯止焓1、理想氣體，定比熱2、水蒸氣：從h-s圖上查其他狀態(tài)參數(shù)53噴管的設(shè)計(jì)計(jì)算據(jù)p1，v1，T1背壓

pb功率噴管形狀幾何尺寸初參數(shù)首先確定pcr與pb關(guān)系，然后選取恰當(dāng)?shù)男螤钊缓笥?jì)算噴管的幾何尺寸，如A喉口、A2和l等5455第八章壓氣機(jī)的工作過(guò)程復(fù)習(xí)要點(diǎn)（知識(shí)點(diǎn)）：1、掌握壓氣機(jī)的工作原理；2、掌握不同壓縮過(guò)程狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律、耗功的計(jì)算及壓氣機(jī)耗