工热复习提纲(第3稿).doc

工 热 复 习 提 纲 (第 3 稿)第一章1 基本概念：热力系统、平衡状态、准静态过程、可逆过程等（掌握；书上相关黑体字描述）2 状态参数（1） 压力p： 要熟练掌握，记住其中Pb可理解为压力表所处环境的压力！计算气体状态时一定要用绝对压力!压力单位 1mmHg133.3Pa，1mmH2O9.81Pa1atm=1.01325105 Pa（2） 温度T: T(k)= 273.15 + t () 熟练掌握 或记住：1atm下，纯水凝固点32oF，沸点212 oF （3） 比体积v （m3/kg）（4） 简单可压缩热力系统的状态由两个相互独立的状态参数决定。3 可逆过程体积膨胀功：4 正向循环：（T-S图或P-V图上 顺时针）热能机械能逆向循环：（逆时针）机械能热能制冷系数 热泵系数（供暖系数）这一组公式适用于任何工质任何循环，不论可逆不可逆补充：国际单位制(SI) ：基本单位：m, kg, s, K, mol, A, cd(发光强度)导出单位：1N=1 kgms-2 1Pa=1N/m2= 1 kgm-1s-2 1J=1Nm =1 kgm2s-2 1W=1J/s =1 kgm2s-3第二章 热一定律1 概念：热力学能（U），焓（H），膨胀功（W），技术功（Wt）热量（Q），熵（S）2 公式熟练掌握：焓的定义：；闭口系能量方程 开口系能量方程（第一解析式） （第二解析式）膨胀功：；技术功：掌握：技术功的定义： 3 热量： 可逆过程！4 典型过程：绝热节流：，但不能说是等焓过程，因为绝热节流是典型的可逆过程汽机、燃气透平：压气机： 喷管： （滞止焓）遇到单位时间流率、加热率之类的问题的两种分析思路：1规定一个时间段（如1小时、1分钟等），然后在后面的计算中就计算这一个时间段内的能量传递情况，而不考虑时间因素；等计算出结果后再在结果的基础上处以这个时间段即可获得最终结果。2把相关比率全部化成“？/s”，如kg/s、m3/s、kJ/s（KW）等，然后来计算。第三章 理想气体的性质1状态方程 R=8314.3 J/(kmol*K)注意单位！=8.3143 kJ/(kmol*K)记住：常见气体分子量或摩尔质量（空气：28.97kg/kmol、氧气：32 kg/kmol、氮气：28.02 kg/kmol）2理想气体比热： k:单元子气体：k=1.67=5/3；双原子气体：k=1.4=7/5；多原子气体:k=1.29=9/7；3公式 4理想气体平均比热容认为：理想气体比热容仅是温度的函数，即：因此有：；注意：上式仅适用于理想气体，因为假定了比热容仅是温度的函数；5分压定律和分体积定律： 6混合气体c, u, h, s质量比热容 J/(kg*k)热力学能 J/(kg*k)焓 J/(kg*k)熵 J/(kg*k)第4章 理想气体热力过程1四个典型热力过程 n=0 定压n=1 定温n=k 绝热n= 定容2重点：可逆绝热过程 多变过程：3气体的压缩活塞式 非常慢（理想） 定温 n=1 非常快绝热 n=k 实际多变 1nk* 余隙容积的影响压气机 活塞式叶轮式4多级压缩的最佳中间压力两级：；或（即两级压比相等）；（P1：初压；P3终压；P2：中间压力）多级：（m级）；亦即各级压比相等；5如何在T-s图上“示功”和“示焓变”1-2s、2n、2T过程的示功图1-2s、2n、2T过程的焓变自己思考。6.能够计算相关热力过程（熟练掌握各种典型理想气体过程的过程方程、状态方程、迈耶公式、焓差计算公式、内能差计算公式；多看多做相关例题、习题）第5章 热力学第二定律1热二定律的两种说法：克劳修斯表述（从热量传递方向性的角度）：热不可能自发地、不付代价地从低温物体传至高温物体。开尔文普朗克表述（从热功转换的角度）：不可能制造出从单一热源吸热、使之全部转化为功而不留下其他任何变化的热力发动机。即第二类永动机是不可能制造成功的。2. 卡诺循环：由两个可逆等温过程和两个可逆绝热过程组成！卡诺循环效率：逆向卡诺循环：制冷系数:供热系数（热泵系数）:概括性卡诺循环（两个恒温热源间的可逆循环，是一种极限回热循环）：3. 卡诺定理：v 定理一：在两个恒温热源之间工作的一切可逆热机具有相同的热效率，其热效率等于在同样热源间工作的卡诺循环热效率，与工质的性质无关。v 定理二：在两个恒温热源之间工作的任何不可逆热机的热效率都小于可逆热机的热效率。证明反证法！4. 多热源可逆循环： （平均吸热温度；平均放热温度）5. 熵与克劳修斯不等式可逆不可逆全部过程（）（）（）任何情况下，对于理想气体有：；对于液体和固体，有： （）；熵流：=熵产：（对于可逆过程为0；对于不可逆过程，不为0） 等熵过程与绝热过程的关系：绝热过程是不是等熵过程？等熵过程是不是绝热过程？6.熵增原理与做功能力损失孤立系熵增原理：=0；任意系统与其环境可构成孤立系：做功能力损失：灵活掌握，关键是孤立系统的划分，如换热过程的处理，参考相关例题、习题。需要掌握气体、固体的如何计算！遇到单位时间流率、加热率之类的问题的两种分析思路：1规定一个时间段（如1小时、1分钟等），然后在后面的计算中就计算这一个时间段内的能量传递情况，而不考虑时间因素；等计算出结果后再在结果的基础上处以这个时间段即可获得最终结果。2把相关比率全部化成“？/s”，如kg/s、m3/s、kJ/s（KW）等，然后来计算。第6章 掌握几个概念：1压缩因子 Z 定义为：温度、压力相同时的实际气体比体积与理想气体比体积之比；即：；反映了：实际气体对理想气体性质（状态方程）的偏离程度。理想气体的Z恒等于1偏离原因: 理想气体不考虑分子体积及相互间作用力实际气体 分子之间既存在引力，又有斥力， 分子本身也占据一定体积2. 实际气体状态方程了解范德瓦尔方程：，；知道R-K方程是在范德瓦尔方程基础上的修正；维里（位力）方程是幂级数的形式；3. 对比态定律（）相同的p，T下，不同气体的v不同的，相同的pr，Tr下，不同气体的vr相同，即各种气体在对应状态下有相同的对比性质。 对比参数: 即物质实际参数和临界参数的比值 ；4. 通用压缩因子图； 变化较小（0.23-0.29，一般取0.27），可视为常数； 会用通用压缩因子图（例6-6）第7章 水蒸气1水和水蒸气的五种状态单相时，工质的任意一种状态可由两个独立的状态参数决定2熟悉水蒸气的p-v图和T-s图（一点两线三区五态）饱和水线饱和蒸汽线临界点1点、2线、 3区、5态。关于气化潜热：气化潜热随压力升高而减小；当压力超过临界压力后，饱和水和饱和蒸汽之间差异消失，无明显气化过程，气化潜热为零3. 熟练掌握蒸汽图表的使用方法会查水和水蒸气表、会用内插值法查表；熟练掌握焓熵图用法，会根据焓熵图分析：湿蒸汽的温度、压力对于饱和蒸汽焓的影响等。会用水和水蒸气图、表解决各种热力过程（如等熵过程、等压过程、节流过程）的计算问题。书上例题、课后习题！）4未饱和水、饱和水的状态参数当压力不太高时，无表可用的情况下可用下式近似计算未饱和水和饱和水焓值：5. 湿蒸汽的干度x（湿蒸汽实际上是干饱和蒸汽md与饱和水me的混合物）6. 湿蒸汽特性的计算第8章 湿空气掌握基本概念，会定性分析1. 了解相关概念：饱和湿空气：干空气与饱和水蒸汽的混合物未饱和湿空气：干空气与过热蒸汽的混合物露点：湿空气中水蒸气分压力pv所对应 的饱和温度。 td=ts(pv)。相对湿度：湿空气中水蒸气分压力pv与同温度,同样总压力下饱和湿空气中蒸汽分压力ps之比。 （01）v =0：干空气v 0twtd3. 了解湿空气的比焓的定义湿空气的比焓的定义：指1千克干空气的焓加上0.001dkg 水蒸汽的焓 kJ/kg（干空气）4. 了解几种典型空气过程 干加热过程（等湿升温过程）：温度会增高（t0），焓增大（h0），相对湿度降低（0），而含湿量不变（d0）； 干冷却过程：是等湿降温过程，其特征是其温度会降低（t0），焓减小（h0），相对湿度增加（0），而含湿量不变（d0） 冷却去湿过程：湿空气被冷却到露点温度后，湿空气变为饱和状态，若继续冷却，将有水蒸气凝结析出，达到冷却去湿的目的 等焓加湿过程在绝热的条件下，湿空气吸收水分，含湿量增加的过程称为加湿过程。第9章 气体和蒸汽的流动1一维稳定流动的基本方程： 连续性方程：； 能量方程：； 过程方程：； 音速： 马赫数：（M1, 超音速；M1，亚音速；M=1，音速）2促使流动改变的条件： 力学条件：；（与异号，亦即压降速增，反之亦然。） 几何条件：M0，0；减缩喷管；M0，0；减扩喷管；从M1缩放（拉伐尔）喷管；3定熵滞止参数： 最基本：；展开焓：；最终可得：； 4喷管的计算： 以下内容帮助复习，但还要注重练习，多看例题。（1）气体出口流速的计算：可由推导出来。对于理想气体：（以上可以自己推导，因此不必死记硬背！）（2）临界压力比定义：M=1的截面积称为临界截面，该截面处的压力为临界压力pcr；临界压力与滞止压力之比称为临界压力比计算：数值：双原子理想气体：k=1.4 =0.528； 这个要记住！三原子理想气体：k=1.3 =0.546； 过热水蒸气： k=1.3=0.546；干饱和水蒸气： k=1.135=0.577；（2）渐缩喷管出口压力p2背压pB出口压力p2出口流速c2出口M进出口压力差pBpcrp2=pBc2a2M1p1-p2=p1-pBpB0 时，则J0，表示热效应； 当节流后dT0，表示冷效应； 当节流后dT=0 时，则J=0，表示零效应。绝热节流前后状态（焓、熵、温度、压力）的变化情况。注意：绝热节流不是定焓过程！（书P30页黑体字）第10章 制冷循环1. 了解制冷系数及供热系数的求法；2压缩空气制冷循环布雷顿循环（燃机循环）的逆循环； ； 制冷量：； 向环境（高温热源）放热量： （）（上升，下降）3回热式压缩空气制冷循环制冷量：（无回热也是）； 向环境（高温热源）放热量：（无回热）没变，但压缩空气制冷，qc较小；且随上升，下降；采用回热的好处：可在小压比下实现较大制冷量，兼顾qc及4. 压缩蒸汽制冷循环朗肯循环的逆循环T-s图p-h图5. 回热式压缩蒸汽制冷循环：会画T-s图、会进行简单计算。（书例10-2）6. 了解蒸汽吸收式制冷循环以及蒸汽喷射式制冷循环的原理。第11章 蒸汽动力循环装置1. 基本蒸汽循环朗肯循环 T-S图 循环净功： 循环热效率： 汽轮机内效率；泵内效率：； 汽耗率： 热耗率： 煤耗率： 提高朗肯循环热效率的途径：（1） 提高初蒸汽温度提高平均吸热温度可提高热效率；（2） 提高初蒸汽压力提高平均吸热温度可提高热效率；（3） 降低乏汽压力降低平均放热温度可提高热效率；（4）改进循环，如：采用抽汽回热提高平均吸热温度可提高热效率；等等；电厂蒸汽循环如果采用卡诺循环： 能量的实际利用率低，T1受到水蒸气临界温度 (374.15C)的限制。热量从炉膛(1500 C)传到低于374.15C的工质，做功能力损失大； 湿蒸汽的膨胀于汽轮机不利。 湿蒸汽的压缩不易实现。因此，实际的蒸汽动力循环采用朗肯循环。2. 再热循环 再热循环可提高乏汽的干度，从而可提高汽轮机的相对内效率和运行安全性。只要再热压力选择不太低，就能使再热循环效率比原循环提高！ 再热循环的设备图 再热循环的T-s图 再热循环的计算：基于T-s图，多看多做例题、习题；3. 回热循环 回热循环可提高平均吸热温度，从而可提高循环热效率。 回热循环的设备图 回热循环的T-s图 回热循环的计算：基于T-s图，多看多做例题、习题； 如何计算回热+再热循环，多看多做相关例题习题；4. 热电联产 热电联产的方式：背压式（汽轮机全部排汽不进凝汽器而直接供给热用户）抽汽调节式（供热由抽汽来实现） 热电联产的能量利用率： 第12章 燃气轮机循环1.燃气轮机理想循环：燃气轮机构成： 压气机，燃烧室，燃气轮机1) 绝热压缩过程 (压气机) 2) 定压加热过程(燃烧室) 3) 绝热膨胀过程(燃气轮机) 4) 定压放热过程(环境大气) 重要特征参数： 压比，温比循环热效率；有图，结合过程特性 得状态点 得q、w 得循环性能！2. 燃气轮机实际循环：压气机绝热效率CS：燃气轮机相对内效率T ：1) 绝热压缩过程 (压气机) 2) 定压加热过程(燃烧室) 3) 绝热膨胀过程(燃气轮机) 4) 定压放热过程(环境大气) 循环热效率；有图，结合过程特性 得状态点（结合、） 得q、w 得循环特性！3.燃气轮机回热循环：回热度的概念；循环热效率；有图，结合过程特性 得状态点（结合） 得q、w 得循环特性！4. 熟练掌握燃气轮机循环的计算多看、多做相关例题、习题。5. 掌握燃气蒸汽联合循环的计算多看、多做相关例题、习题。6. IGCC的原理与特点；第13章 化学热力学基础重点是了解几个概念定律1. 盖斯定律“化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应焓变或反应的热力学能变相同。”或者说“当反应前后物质的种类给定时，反应焓变或反应的热力学能变只与反应的初态和末态有关，而与中间所经历的反应途径无关。”2. 判断反应的方向亥姆赫兹判据：在等温-等容条件下，系统的状态总是自发地趋向亥姆赫兹函数减少的方向，直到亥姆赫兹函数减少到某个极小值时，状态不再自发改变，达到平衡状态。这就是亥姆赫兹函数判据。吉布斯判据：在等温等压且不作有用功的条件下，闭口系统吉布斯函数减少的过程(dG0的过程是不可能自动发生的，这就是吉布斯判据或称为最小吉布斯函数原理。3. 了解绝热理论燃烧温度概念： 若燃烧反应在接近绝热的条件下进行，物系的动能及位能 变化可忽略不计且对外不作有用功，并且假定燃烧是完全的，则燃烧所产生的热能全部用于加热燃烧产物本身