工程热力学全册配套最完整精品课件2

1、工程热力学全册配套最完整精品课件2LA THERMODYNAMIQUE DES SYSTEMESPOURQUOI ?CAUC Sino-European Institute of Aviation EngineeringPreface Thermodynamics can be defined as the science of energyheatThermedynamispower(Greek words)热能热能 Thermal Energy 热力学的分类热力学的分类工程热力学工程热力学：热能与机械能：热能与机械能物理热力学物理热力学化学热力学化学热力学生物热力学生物热力学溶液热力学溶液

2、热力学热热力力学学能源转换利用的关系能源转换利用的关系热热 能能电电 能能机机 械械 能能 风风能能水水能能化化学学能能核核能能地地热热能能太太阳阳能能一次能源一次能源( (天然存在天然存在) )二次能源二次能源 光电转换光电转换燃料电池燃料电池光热光热聚变聚变裂变裂变燃烧燃烧水车水车水轮机水轮机风车风车热机热机电动机电动机发电机发电机90%转转换换直接利用直接利用供暖供暖工程热力学与节能工程热力学与节能工程热力学工程热力学 是一门研究是一门研究热能热能有效利用及有效利用及 热能热能和其它形式和其它形式能量能量转换规律转换规律 的科学的科学建立节能的理论基础建立节能的理论基础7 热热 机机 种

3、种 类类 发电（火力、核能）发电（火力、核能） 40% 车辆发动机（内燃机）车辆发动机（内燃机） 2535% 轮船发动机轮船发动机 2535% 航空发动机航空发动机 2030% 制冷空调制冷空调(非热机，同理）非热机，同理） 200%能量利用率能量利用率heat engineEnergy efficiency效率收益 /代价CE QUE VOUS SAVEZCOMPLEMENTSCE DONT VOUS AUREZ BESOINTHERMO DE BASE (1er, 2nd Principe )RENFORCEMENTTHERMO AVANCEE(Diagrammes, coulements

4、,Systmes ouverts )MACHINES THERMIQUESA FLUIDE MOTEUR INERTESYSTEMES REACTIFS+SYSTEMESPROPULSIFSSECURITEANALYSE DE SYSTEMES ENERGETIQUES COMPLEXESTROIS PARTIES THERMODYNAMIQUE DES SYSTEMES REACTIFS RAPPELS ET COMPLEMENTS DE THERMODYNAMIQUE DES GAZ ET DES SYSTEMESLES MACHINES THERMIQUES A FLUIDE MOTEU

5、R INERTE MOTEURS ET PROPULSEURS LANNE PROCHAINESystmes de propulsionPourquoi volent-ils?60,3 mPropulsion4 CFM56-5C4Autonomie maximale13350 kmMach de Vol0,8663,7 mAirbus A340-300Pourquoi volent-ils?63,7 mAirbus A340-3002,7m20 cmDensit nergtique trs fortePourquoi volent-ils?30 m1mAcclrateur poudreEffe

6、t propulsif par raction directeTurboracteur :- simple flux, double flux- grand taux de dilution (conomie)- avec ou sans rchauffe (vitesse)- application civile ou militaire (concorde, lexception)Toujours plus vite et plus hautVitesse maximale avec ce type de technologie: M3-3,5Pbs: turbine, compresse

7、ur, dbit entrantVol subsonique ou supersonique Mur du son Propulseurs arobies工程热力学的研究内容工程热力学的研究内容 1、能量转换的基本定律能量转换的基本定律 2、工质的基本性质与热力过程工质的基本性质与热力过程3、热功转换设备、工作原理热功转换设备、工作原理4、化学热力学基础化学热力学基础过程过程过程过程化学反应过程化学反应过程热力过程热力过程闭闭口口系系热热力力过过程程开开口口系系热热力力过过程程循环循环制冷制冷热泵热泵内燃机内燃机外燃机外燃机柴柴油油汽汽油油燃气燃气轮机轮机空空气气压压缩缩蒸蒸气气压压缩缩吸吸收

8、收热机热机蒸汽蒸汽动力动力工质工质工质工质种类种类研究方法研究方法状态参数全状态参数全微分特征微分特征MaxwellMaxwell式式理想理想气体气体实际实际气体气体混混合合气气体体比热关系式比热关系式湿湿空空气气水水蒸蒸气气制制冷冷工工质质微分关系式微分关系式状态方程状态方程1、宏观方法宏观方法：连续体连续体(continuum)，用宏观，用宏观物理量描述其状态，其基本规律是无数经验物理量描述其状态，其基本规律是无数经验的总结的总结 特点特点：可靠，普遍，不能任意推广可靠，普遍，不能任意推广 经典经典 （宏观宏观,平衡平衡）热力学热力学 classical (macroscopic, equ

9、ilibrium) 工程热力学研究方法工程热力学研究方法2、微观方法微观方法：从微观粒子的运动及相互作从微观粒子的运动及相互作用角度研究热现象及规律用角度研究热现象及规律 特点：特点：揭示本质，模型近似揭示本质，模型近似 微观（统计）热力学微观（统计）热力学 microscopic (statistical) thermodynamics工程热力学研究方法工程热力学研究方法工程热力学工程热力学传热学传热学 Heat Transfer流体力学流体力学 Hydrodynamics燃烧学燃烧学 Combustion热物性学热物性学 Thermophysical property工程热力学所属学科工程

10、热力学所属学科工工程程热热物物理理Engineering thermophysicsPOUR COMMENCER : un peu de bibliographie Ouvrages en FranaisTHERMODYNAMIQUE ET ENERGETIQUELucien BorelPresses polytechniques romandes , Lausanne, CHLA THERMODYNAMIQUE: DES PRINCIPES AUX APPLICATIONSPascal Bauer et Claude ChezeEd. Ellipses, Paris ( paratre fi

11、n 2010)AEROTHERMOCHIMIEPROPULSEURS AERONAUTIQUES ET SPATIAUXPascal BauerEd. Ellipses, ParisEnglish titlesENERGY CONVERSIONReiner DecherOxford University Press, New York, USATHERMODYNAMICS : AN ENGINEERING APPROACHYunus Cengel, Michael BolesMc Graw Hill THERMODYNAMICSWilliam ReynoldsMc Graw HillIMPRO

12、VEMENTS IN FLUID MACHINES AND SYSTEMS FOR ENERGY CONVERSIOND. Eckardt et al. (10 authors)Ed. Ulrico Hoepli, Milan, ItalyAnd more INTRODUCTION TO CHEMICAL THERMODYNAMICSIrving KlotzEd. Benjamin, New York, USACHEMICAL THERMODYNAMICSD.H. Everett Ed. Longman, Bristol, UKTHERMODYNAMICS FOR CHEMICAL ENGIN

13、EERSK.E. Bett, J.S Rowlinson, G. SavilleThe Athlone Press , London, UK 参参 考考 书书1、工程工程热热力学力学 沈沈维维道等道等 高教出版社高教出版社2、工程工程热热力学力学 曾丹苓等曾丹苓等 高教出版社高教出版社3、工程工程热热力学力学 严严家家录录等等 高教出版社高教出版社4、工程工程热热力学力学 庞庞麓麓鸣鸣等等 高教出版社高教出版社5、热热力学分析力学分析 朱明善等朱明善等 高教出版社高教出版社6、工程工程热热力学力学题题型分析型分析 朱明善等朱明善等 清清华华出版社出版社7、化学和工程热力学,Stanley I.

14、 Sandler, 化学工业出版社RAPPELS ET COMPLEMENTS DE THERMODYNAMIQUE DES GAZ ET DES SYSTEMESPREMIERE PARTIERECAP SYSTEMSV, T, Up, T, H(v, T, u)(p, T, h)吉布斯相律吉布斯相律 Gibbs phase rule无化学反应时，热力系独立参数数目为无化学反应时，热力系独立参数数目为2Kf独立强度参数数独立强度参数数 组元数组元数相数相数对于水对于水1K 单元系单元系单相单相1f 22个（个（ p和和T）两相两相2f 11个（个（ p或或T）三相三相3f 00个（个（ p和

15、和T定值）定值）四相四相4f 0不可能不可能状态方程状态方程Equation of state简单可压缩系统：简单可压缩系统：N = 2 状态方程状态方程 基本状态参数（基本状态参数（p, ,v, ,T) )可可以直接测量以直接测量之间的关系之间的关系),( Tpfv0),(Tvpf只交换只交换热量热量和和一种一种准静态的准静态的容积变化功容积变化功Syst. ferms: retenir WCV pdVQV,T cVdT ldVpVpv1 ; 1nRTrT U TvplTT 1G. Parfait0 vSyst. Ferms: retenir dU mcvdT (l p)dVdu cvdT

16、l pdvdU mcvdTdu cvdT内能内能U 的物理意义的物理意义dU = Q - W W Q dU 代表某微元过程中系统通过边界代表某微元过程中系统通过边界交换的交换的微热量微热量与与微功量微功量两者之差值，也两者之差值，也即即系统内部能量的变化系统内部能量的变化。 U 代表代表储存于系统内部储存于系统内部的能量的能量 内储存能（内储存能（内能、热力学能）内能、热力学能）FUTS1221SWUUSyst. ferms: retenir USv+3211331VQUUTravail de volumeisentropiqueEchange thermiqueisochorep FVT S

17、 =-FTVdF dU TdS SdT pdV SdTQ T SB SAW FA FBSyst. ouverts: retenir WtVdpQp,T cpdT dppVpv1 ; 1nRTrT H T1G. Parfait0 vSyst. ouverts: retenir TVTpdH mcpdT Vdpdh cpdT vdpdH mcpdTdh cpdT焓焓Enthalpy的的 说明说明 定义：定义：h = u + pv kJ/kg H = U + pV kJ 1、焓焓是状态量是状态量 state property2、H为广延参数为广延参数 H=U+pV= m(u+pv)= mh h为比参

18、数为比参数3、对流动工质，对流动工质，焓焓代表能量代表能量(内能内能+推进功推进功) 对静止工质，对静止工质，焓焓不代表不代表能量能量4 4、物理意义：开口系中随工质物理意义：开口系中随工质流动而携带流动而携带的、取决的、取决 于热力状态的于热力状态的能量能量。GHTS1221SWHHSyst. ouverts: retenir HSp+3211331pQHHTravail techniqueisentropiqueEchange thermiqueisobaredG dH TdS SdT Vdp SdTdGT,p 0dS QTQ TdsTTdS dU pdV T 0dSU,V 0dUT,p

19、d pVT,p d TS T,p 0dGT,p 0V GpT S = GTpMaxwell Relations全微分dx xyzdy xzydzdx Mdy NdzMzyNyzxyzyzxzxy 1dU TdS pdVdH TdS VdpdF pdV SdTdG Vdp SdTTVS pSVTpSVSPpTVSVTVTp SpT定容比热容定容比热容cv任意准静态过程任意准静态过程qdupdvdhvdpu是状态量，设是状态量，设 ),(vTfu vT()()uududTdvTvvT()() uuqdTpdvTv定容定容v()uqdTTvvv()()qucdTTSpecific heat at c

20、onstant volume定压比热容定压比热容cp任意准静态过程任意准静态过程qdupdvdhvdph是状态量，设是状态量，设 ( , )hf T ppT()()hhdhdTdpTppT()()hhqdTv dpTp定压定压p()hqdTTppp()()qhcdTTSpecific heat at constant pressurecv和和cp的说明的说明1、 cv 和和 cp ，过程已定，过程已定, 可当作可当作状态量状态量 。2、前面的推导前面的推导没有没有用到用到理想气体理想气体性质性质3、 h、u 、s的计算要用的计算要用cv 和和 cp 。vv()ucT适用于适用于任何气体任何气体

21、。pp()hcTcv物理意义物理意义： v 时时1kg工质升高工质升高1K内能的增加量内能的增加量cp物理意义物理意义： p 时时1kg工质升高工质升高1K焓的增加量焓的增加量Generalized Relations for Changes in Entropy, Internal Energy, and EnthalpycvuTv TsTvcphTp TsTpds sTvdT svTdvds sTpdT spTdpds cvdTTpTvdvds cpdTTvTpdpdu Tds pdv cvdT TpTv pdvdh Tds vdp cpdT v TvTpdpcvvT T2pT2vcppT

22、 T2vT2pcpcp,0 T2vT2pdp0pdpTvdvTpdTTccpvvpcpcvTTpvvTpVcpcv TvTppTv lV pG.P. Cp-Cv=R体胀系数1VVTp压强系数1ppTV等温压缩系数KT 1VVpTG.P.1T KTp理想气体理想气体 s的计算的计算222222vppv111111lnlndTvdTpdvdpscRcRccTvTpvp 取基准温度取基准温度 T000( )TpTTdTcf TsT210021lnTTpsssRp 若为空气，可查若为空气，可查表表得得0TsGibbs 能G p,T H TS G0T RTlnpg0T h Ts0s0 cplnTT sG

23、k Gk0T RTlnpkG.P. h cpT T hg0T AgT BgTlnT CgAg cp1 lnT s ; Bg cp ; Cg hcpTG0 HTSTH HT2dTTT混合气体 xkkkTpd pT,xkdp Tp,xkdT xkp,T,xjkdxkdxkkkkV xkVkkS xkSkkH xkHkkU xkUkkSk Sk0 Rln p kkkmelppRNTSxSln)(0Calculs pratiques: retenir TTkpkkpkT*T*dThc(T) dTsc(T)T ; Polynmes de Gordon & Mc Bride745342321064

24、534232145342321433ln65432aTaTaTaTaTaRsaTaTaTaTaaRThTaTaTaTaaRcp熵的导出熵的导出= 可逆循可逆循环环0输出的轴功是靠焓降转变的输出的轴功是靠焓降转变的例例2：压缩机械：压缩机械 Compressor火力发电火力发电核电核电飞机发动机飞机发动机轮船发动机轮船发动机移动电站移动电站 压气机压气机水泵水泵制冷制冷空调空调压缩机压缩机压缩机械压缩机械sqhw 1) 体积不大体积不大2）流量大）流量大3）保温层）保温层q 0ws = -h = h1 - h20输入的轴功转变为焓升输入的轴功转变为焓升例例3：换热设备：换热设备Heat Exch

25、angers火力发电：火力发电：锅炉、凝汽器锅炉、凝汽器核电：核电：热交换器、凝汽器热交换器、凝汽器制冷制冷空调空调蒸发器、冷凝器蒸发器、冷凝器换热设备换热设备热流体放热量：热流体放热量：没有作功部件没有作功部件sqhw 热流体热流体冷流体冷流体h1h2s0w h1h2冷流体吸热量：冷流体吸热量：焓变焓变q h h2 h1q h h2 h1 0q h h 2 h 1 0例例4：绝热节流：绝热节流Throttling Valves管道阀门管道阀门制冷制冷空调空调膨胀阀、毛细管膨胀阀、毛细管绝热节流绝热节流绝热节流过程，前后绝热节流过程，前后h不变不变，但，但h不是处处相等不是处处相等h1h2sq

26、hw 没有作功部件没有作功部件s0w 绝热绝热0q 0h12hh Dtente de Joule Thomson, sans nergie cintique, sans travail extrieur coulement 1D adiabatique dun fluide dans une tuyreAeAse VmsV绝热节流（焦耳汤姆逊）系数：Tph=vcpT-1 图1-12 实际气体的等焓节流膨胀 ds dhTvTdpvTdpdThdsdTh等焓Tph=vcpT-1 ds dhTvTdpvTdpdThdsdThTsh TcpT 1例例5：喷管和扩压管：喷管和扩压管火力发电火力发电蒸汽轮

27、机静叶蒸汽轮机静叶核电核电飞机发动机飞机发动机轮船发动机轮船发动机移动电站移动电站 压气机静叶压气机静叶Nozzles and Diffusers 喷管和扩压管喷管和扩压管喷管目的：喷管目的： 压力降低，速度提高压力降低，速度提高扩压管目的：扩压管目的：动能与焓变相互转换动能与焓变相互转换速度降低，压力升高速度降低，压力升高动能参与转换，不能忽略动能参与转换，不能忽略s0w 0q s22/wzgchq0gz12c2 hVej2 hR hej守恒混合t de ./ .limre mati sans lim00dissipprodtEchangemmdtdttssee熵方程SQsysPSsmsmd

28、tdS2211eS dQT12q Tas2 s1Tais动量extsseesysFVmVmdtd滞止参数喷管Tt T 112Ma2pt p 112Ma21TxTypxpy10n p()?dTdsT斜率斜率理想气体理想气体 过程的过程的p-v, ,T-s图图上凸上凸?下凹？下凹？pTdsc dTvdpsTvpppTc0n pp0n v()?dTdsT斜率斜率理想气体理想气体 过程的过程的p-v, ,T-s图图上凸上凸?下凹？下凹？vTdsc dTpdvsTvppvTc0n pvpvccn n vvpp()dTTdsc0n T()?dpdvp斜率斜率理想气体理想气体 过程的过程的p-v, ,T-s

29、图图上凸上凸?下凹？下凹？pvCsTvpppv 0n pT0pdvvdpn n vv1n TT1n 0n 理想气体理想气体 过程的过程的p-v, ,T-s图图sTvpp0n psn n vv1n TT1n nksnks ?sdpdvCpvkkpv0)(kpvd10kkkpvdvv dpT()dppdvv 0n 理想气体基本过程的理想气体基本过程的p-v, ,T-s图图sTvpp0n pn n vv1n TT1n nksnkskkppTT11212)(实际气体 压缩因子 或idvvpRTvRTpvzzRTpv 热力学相似 各物质物性曲线相似，在临界点C均有 取对比参数 用对比参数建立方程有可能得

30、到普遍化方程，即对比态方程0CTvp022CTvpCrppp CrTTT Crvvv 0,rrrvpTf通用压缩因子图通用压缩因子图水的热力学面水的热力学面两相区两相区单相区单相区气液固pvT六个区：三个单相区、三个两相区六个区：三个单相区、三个两相区液-气固-气固-液pvT饱和线、三相线和临界点饱和线、三相线和临界点pv四个线：三个饱和线、一个三相线四个线：三个饱和线、一个三相线饱和气线三相线饱和液线饱和固线T临界点一个点：一个点：临界点临界点Saturation lineTriple lineKTPaptp16.273 7 .611临界点临界点Critical point水的水的临界临界点

31、状点状态态饱和液线与饱和气线的交点饱和液线与饱和气线的交点气液两相共存的气液两相共存的pmax,Tmax等温线是鞍点等温线是鞍点cc22TT0,0ppvv临临界界点点kgmvCKTMPapccc/ 003106. 0)(373.95 1 .64706.223纯物质的纯物质的p-T相图相图ppTT液液液液气气气气固固固固水水一般物质一般物质三相点三相点三相点三相点临界点临界点临界点临界点流体流体流体流体升华线升华线升华线升华线凝固线凝固线凝固线凝固线汽化线汽化线汽化线汽化线临界状态 1）任何纯物质都有其唯一确定的临界状态 2）在大于临界压力条件下，等压加热过程不存在汽化段，液体由未饱和态直接变化

32、为过热态 3）在大于临界温度条件下，无论压力多高都不可能使气体液化 4）在临界状态下，可能存在超流动特性 5）在临界状态附近，水及水蒸汽有大比定压热容特性水蒸气的定压发生过程水蒸气的定压发生过程t tsv vv = vv = vv v v未饱和水未饱和水饱和水饱和水 饱和湿蒸汽饱和湿蒸汽 饱和干蒸汽饱和干蒸汽 过热蒸汽过热蒸汽h hh = hh = hh h hs ss = ss = ss s s水预热水预热汽化汽化过热过热水蒸气定压发生过程说明水蒸气定压发生过程说明(1)()QUWUpdVUp VUpVH (2)fg0SSS (3) 理想气体理想气体( )hf T实际气体汽化时，实际气体汽化

33、时，TTs不变，但不变，但h增加增加hh汽化潜热汽化潜热(4) 未饱和水未饱和水过冷度过冷度sttt过冷过冷水过冷水过热蒸汽过热蒸汽过热度过热度sttt过热只有熵加热时永远增加只有熵加热时永远增加State of Liquid and vapor未饱和液，过冷液未饱和液，过冷液饱和液饱和液饱和湿蒸气饱和湿蒸气饱和蒸气饱和蒸气过热蒸气过热蒸气Saturated liquidSaturated vaporSaturated liquid-vapor mixtureSuperheated vaporCompressed liquidSubcooled liquid汽化潜热汽化潜热Latent hea

34、t of Vaporization压缩液压缩液cpcTcTABCACBcTTcTT cppcpp3a3b3d3e3c3a3b3d3e3c2c2a2b2d2e2c2a2b2d2e1c1a1b1d1e1c1a1b1d1eTsp-v图，图，T-s图上的水蒸气定压加热过程图上的水蒸气定压加热过程pvcp一点，二线，三区，五态一点，二线，三区，五态等压线上饱和态参数等压线上饱和态参数ptsv(m3/kg)vsskJ/(kg.K)0.0061120.01 0.00100022 206.1750.09.15621.099.63 0.00104341.6946 1.3027 7.36085.0151.85 0

35、.00109280.374811.8604 6.821550.0263.92 0.00128580.03941 2.9209 5.9712221.29374.15 0.003260.00326 4.4294.429(bar)()bdbd定压加热线与饱和液线相近的说明定压加热线与饱和液线相近的说明当忽略液体当忽略液体cp变化，变化，21ln0qTscTT( , )uf T v0qdupdv不同的不同的p，液体近似，液体近似不可压，不可压，v不变不变对每个对每个不变的不变的TIncompressible substance水和水蒸气状态参数及其图表水和水蒸气状态参数及其图表状态公理：状态公理：简单

36、可压缩系统，两个独立变量简单可压缩系统，两个独立变量未饱和水及过热蒸汽，一般已知未饱和水及过热蒸汽，一般已知p、T即可即可饱和水和干饱和蒸汽，只需确定饱和水和干饱和蒸汽，只需确定p或或T湿饱和蒸汽，湿饱和蒸汽， p和和T不独立，汽液两相不独立，汽液两相1875年，吉布斯提出了年，吉布斯提出了吉布斯相律吉布斯相律吉布斯相律吉布斯相律 Gibbs phase rule无化学反应时，热力系独立参数数目为无化学反应时，热力系独立参数数目为2Kf独立强度参数数独立强度参数数 组元数组元数相数相数对于水对于水1K 单元系单元系单相单相1f 22个（个（ p和和T）两相两相2f 11个（个（ p或或T）三相

37、三相3f 00个（个（ p和和T定值）定值）四相四相4f 0不可能不可能水和水蒸气状态参数水和水蒸气状态参数确定的原则确定的原则1、未饱和水及过热蒸汽、未饱和水及过热蒸汽确定任意两个独立参数，如：确定任意两个独立参数，如：p、T2、饱和水和干饱和蒸汽、饱和水和干饱和蒸汽确定确定p或或T3、湿饱和蒸汽、湿饱和蒸汽除除p或或T外，其它参数与两相比例有关外，其它参数与两相比例有关两相比例由两相比例由干度干度x确定确定定义定义干饱和蒸汽干饱和蒸汽fmxmmvv干饱和蒸汽质量湿饱和蒸汽质量饱和水饱和水对对干度干度x的说明：的说明：x = 0 饱和水饱和水x = 1 干饱和蒸汽干饱和蒸汽0 x 1在在过冷

38、水过冷水和和过热蒸汽过热蒸汽区域，区域，x无意义无意义Quality湿饱和蒸汽区状态参数湿饱和蒸汽区状态参数的确定的确定 如果有如果有1kg湿蒸气，干度为湿蒸气，干度为x, 即有即有xkg饱和蒸汽，饱和蒸汽，(1-x)kg饱和水。饱和水。)1 (yxxyy)1 ()1 ()1 (sxxssvxxvvhxxhhyyxyy已知已知p或或T(h,v,s,h,v,s)+干度干度xh ,v ,so/ CtKT /p MPakgmv/ 3kgmv/3kgkJh/kgkJh/)(/ KkgkJs)(/KkgkJs01. 010020030016.273000611. 000100022. 0175.2060

39、 .2501000614. 00000. 01562. 915.373101325. 00010437. 06738. 13 .267606.4193069. 13564. 715.4735551. 10011565. 04 .82512714. 04 .27913307. 24289. 615.5735917. 80014041. 002162. 04 .13454 .27482559. 37038. 5kgmv/ 3kgmv/3kgkJh/kgkJh/)(/ KkgkJs)(/KkgkJso/ Ct982. 663.9988.17996.3105 .24840010001. 0208.12

40、98 .251333.291060. 02 .22580010434. 06946. 17 .267551.4173027. 14 .20140011274. 06 .76219430. 00 .27778 .1315/p MPa001. 01 . 00 . 1100014526. 001800. 06 .14084 .27249756. 83608. 71382. 25847. 63616. 36143. 5kgkJr/饱和参数p0.01MPa0.02MPa83.45st1505. 86493. 04 .258484.191676.140010102. 0 s sh hv v09.60st9

41、092. 78321. 06 .260946.2516515. 70010172. 0 s sh hv vtvhsvhs04080600010002. 00.00001. 00010002. 00 . 00001. 05 .1670010078. 04 .1675729. 00010078. 05721. 08310. 01 .2510010171. 01752. 83 .261134.1527.163 .26493437. 8119. 88 .26470205. 84 .2724052. 95479. 84 .272512.182261. 8120原则上可任取零点，国际上统一规定。原则上可任

42、取零点，国际上统一规定。但但 原则上不为原则上不为0， 对水：对水： pvuh00006. 06 . 0kgkJkgJpvuh 表依据表依据1985年第十届国际水和水蒸气会议发表的年第十届国际水和水蒸气会议发表的国际骨架表编制，尽管国际骨架表编制，尽管IFC（国际公式化委员会）（国际公式化委员会）1967和和1997年先后发表了分段拟合的水和水蒸气热力年先后发表了分段拟合的水和水蒸气热力性质公式，但工程上还主要依靠图表。性质公式，但工程上还主要依靠图表。焓、内能、熵零点的规定：焓、内能、熵零点的规定：0 s0u T16.273水的三相点水的三相点kgmvPap/00100021. 0 7 .6

43、113p-v图图（示功图示功图）：面积代表功）：面积代表功能否用线段表示热和功能否用线段表示热和功T-s图图（示热图示热图）：面积代表热）：面积代表热（上界线上界线）、饱和液线（）、饱和液线（下下qTdsdhvdpp0hTsCCp0hTsC点为分界点，不在极值点上点为分界点，不在极值点上气相区：离饱和态越远，越接近于理想气体气相区：离饱和态越远，越接近于理想气体两相区：两相区：T、p一一对应，一一对应，T 线即线即 p 线线在在x=0, x=1之间，从之间，从C点出发的等分线点出发的等分线同理想气体一样，同理想气体一样， v 线比线比 p 线陡线陡4、定温线定温线 T5、等容线等容线v6、等干

44、度线等干度线x湿饱和蒸汽区状态参数湿饱和蒸汽区状态参数的确定的确定 如果有如果有1kg湿蒸气，干度为湿蒸气，干度为x, 即有即有xkg饱和蒸汽，饱和蒸汽，(1-x)kg饱和水。饱和水。)1 (yxxyy)1 ()1 ()1 (sxxssvxxvvhxxhhyyxyy已知已知p或或T(h,v,s,h,v,s)+干度干度xh ,v ,s焓熵图（下部）焓熵图（上部）水蒸气的热力过程水蒸气的热力过程任务：任务： 确定初终态参数，确定初终态参数， 计算过程中的功和热计算过程中的功和热 在在p-v、T-s、h-s图上表示图上表示热力过程：热力过程： p s T v 注意与理想气体过程的区别注意与理想气体过

45、程的区别第一定律与第二定律表达式均成立第一定律与第二定律表达式均成立理想气体特有的性质和表达式不能用理想气体特有的性质和表达式不能用tqdhwqduw准静态准静态wpdvtwvdp 可逆可逆qTdsiso0dspvRT( )uf T( )hf T22p11lnlnTpscRTp pvccRp1kcRkv11cRk水蒸气的定压水蒸气的定压(Isobaric)过程过程q = h wt = 0342pv1qhvdp 例：例：锅炉中，水从锅炉中，水从30 ，4MPa, 定压加热到定压加热到450 q = h2-h1ts(4MPa)=250.33锅炉、换热器锅炉、换热器水蒸气的定压过程水蒸气的定压过程例

46、：例：水从水从30 ，4MPa, 定压加热到定压加热到450 q = h2-h12Tshs2h1 = 129.3 kJ/kg h2 = 3330.7 kJ/kgh2h1134143=3201.4kJ/kg水蒸气的绝热水蒸气的绝热(Isentropic)过程过程p12pvp2不可逆过程：不可逆过程： 汽轮机、水泵汽轮机、水泵12可逆过程：可逆过程： s1 2 1 2q = 0t12whhh 水蒸气的绝热过程水蒸气的绝热过程汽轮机、水泵汽轮机、水泵q = 0t12whh212Ts不可逆过程：不可逆过程： 可逆过程：可逆过程： st12whhp1p2水蒸气的绝热过程水蒸气的绝热过程汽轮机、水泵汽轮机

47、、水泵q = 0t12whhhs不可逆过程不可逆过程 可逆过程：可逆过程： st12whhp1p221h1h2h22透平内效率透平内效率 12oi12hhhh水蒸气的绝热过程举例水蒸气的绝热过程举例hsp1p221h1h2h22例：例：汽轮机汽轮机 14MPap o1450 Ct 20.005MPap 0.9oi求：求：tw2h2x13330.7kJ/kgh 16.9379kJ/kg.Ks 解：解：由由 t1、p1查表查表 21ss水蒸气的绝热过程举例水蒸气的绝热过程举例hsp1p221h1h2h224MPao450 C0.005MPa求：求：tw2h2x216.9379kJ/kg.Kss由由

48、 p2查表查表2137.77kJ/kgh 22561.2kJ/kgh 20.4762kJ/kg.Ks 28.3952kJ/kg.Ks222220.8160ssxss水蒸气的绝热过程举例水蒸气的绝热过程举例hsp1p221h1h2h224MPao450 C0.005MPa求：求：tw2h2x2222212115.3kJ/kghx hxh20.8160 x 1212toitwhhhhw121093.9kJ/kgtoiwhh212236.8kJ/kgthhw222220.866hhxhh水蒸气的定温水蒸气的定温(Isothermal)过程过程pv实际设备中很少见实际设备中很少见TCTcT远离饱和线，

49、远离饱和线，接近于接近于理想理想气体气体水蒸气的定温过程水蒸气的定温过程12Tshs122理想气体理想气体 测量干度原理测量干度原理 绝热节流绝热节流可逆过程：可逆过程：qTdsT stwqh12水蒸气的定容水蒸气的定容(Isochoric)过程过程实际设备中不常见实际设备中不常见12pv水蒸气的定容过程水蒸气的定容过程1TshspT212vpv2021-9-25147中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室热力循环热力循环Cycle要要实现实现连续连续作功，必作功，必须须构成构成循循环环定定义义： ： 热热力系力系统经过统经过一系列一系列变变化回到初化回到初态态， ，这这一系列一系列

50、变变化化过过程称程称为为热热力循力循环环。 。A system is said to have undergone a cycle if it returns to its initial state at the end of the process2021-9-25148中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室正循环正循环pVTS净净效效应应： ：对对外作功外作功净净效效应应： ：吸吸热热顺时针顺时针方向方向2112动力循环动力循环Power cycle2021-9-25149中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室逆循环逆循环pVTS净净效效应应： ：对对内作功内作功净净

51、效效应应： ：放放热热逆逆时针时针方向方向2112制冷循环制冷循环Refrigeration cycle2021-9-25150中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室循环和过程循环和过程Cycle and processpvTs循循环环由由过过程构成程构成不可逆循环不可逆循环可逆可逆过程过程不可逆不可逆循环循环可逆循环可逆循环Pv00Ts123412342021-9-25151中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室热力循环的评价指标热力循环的评价指标正循正循环环： ：净净效效应应（ （对对外作功，吸外作功，吸热热） ）WT1Q1Q2T2动动力循力循环环： ：热热效率效率WQ

52、1Q1Q2Q1效率收获消耗2021-9-25152中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室热力循环的评价指标热力循环的评价指标逆循逆循环环： ：净净效效应应（ （对对内作功，放内作功，放热热） ）WT0Q1Q2T2制冷循制冷循环环：制冷系数：制冷系数制制热热循循环环：制：制热热系数系数Q2WQ2Q1Q2Q1WQ1Q1Q2理想混合加热循环（萨巴德循环）理想混合加热循环（萨巴德循环）1234512345pvTs分析循分析循环环吸吸热热量量， ，放放热热量量， ，热热效率效率和和功量功量Dual cycle定义几个指标性参数定义几个指标性参数12345pv压缩压缩比比12vv定容增定容增压压

53、比比32pp预胀预胀比比43vv反映反映气缸气缸容容积积反映反映供油供油规规律律Compression ratioCutoff ratio柴油机与汽油柴油机与汽油机动力循环图示机动力循环图示12345pv1234pv柴油机，柴油机，压压燃式燃式汽油机，点燃式汽油机，点燃式1柴油机与低速柴油柴油机与低速柴油机循环图示机循环图示12345pv1234pv柴油机，柴油机，压压燃式燃式低速柴油机，低速柴油机，压压燃式燃式1 斯特林（斯特林（Stirling) )循环循环1816年提出，近年提出，近20年才年才实实施施冷气室冷气室热热气室气室加加热热器器冷却器冷却器AB回回热热器器1-2 T 压缩压缩2

54、-3 V 吸吸热热3-4 T 膨膨胀胀4-1 V 放放热热斯特林循环图示斯特林循环图示12341234pvTs概括性卡概括性卡诺诺循循环环核潜艇，制冷核潜艇，制冷勃雷登循环勃雷登循环（ （Brayton Cycle） ）用途：用途： 航空航空发动发动机机 尖峰尖峰电电站站 移移动电动电站站 大型大型轮轮船船勃雷登循环示意图和理想化勃雷登循环示意图和理想化1234压压气机气机燃气燃气轮轮机机燃燃烧烧室室1）工工质质：数量不：数量不变变，定比，定比热热理想气体理想气体理想化：理想化：2）闭口闭口 循环循环3）可逆过程可逆过程Combustion chamberCompressorTurbinepv

55、Ts12341234T-s and P-v diagrams for the ideal Brayton Cycle燃气轮机的实际循环燃气轮机的实际循环Ts1234压压气机：气机：不可逆不可逆绝热压缩绝热压缩燃气燃气轮轮机：机：不可逆不可逆绝热绝热膨膨胀胀2421c12hhhh定定义义： ：压压气机气机绝热绝热效率效率燃气燃气轮轮机相机相对对内效率内效率34oi34hhhh燃气轮机的实际循环的净功燃气轮机的实际循环的净功Ts123424314221oi34cwhhhhhhhh净净净功功吸吸热热量量2113312chhqhhhh21kkoptoicw 净燃气轮机的实际循环的热效率燃气轮机的实际循

56、环的热效率Ts1234241111111oikckkckwq净t热热效率效率影响燃气机实际循环热效率的因素影响燃气机实际循环热效率的因素1111111oikckkckwq净toict一定，一定，t一定，有最佳一定，有最佳 optt optt右移右移和和 的关系的关系 opttoptw净optw净地面上，尺寸次要，省燃料，取地面上，尺寸次要，省燃料，取 optt空中，尺寸重要，取空中，尺寸重要，取optw净提高提高t受材料耐受材料耐热热限制限制取最佳取最佳 optt有无其有无其它途径它途径回热在回热在Ts 图上的表示图上的表示2134Ts4R2R2A理想回理想回热热： ：实际实际回回热热:定定义

57、义： ：回回热热度度2222ARhhhh一般取一般取0.60.9tt1wq净回简2R 4R2AEffectiveness压气机间冷压气机间冷在在Ts图上的表示图上的表示2134Ts265ABt1wq净间12341和和62256联联合工作合工作tt间简ww间简ABt1A1Bwwqq净净间？结论结论： ：再热回热示意图再热回热示意图1234压压气机气机燃气燃气轮轮机机燃燃烧烧室室2回回热热器器燃燃烧烧室室14R2R53Reheat-regenerative cycle结论结论： ：再热再热+间冷间冷+回热回热在在Ts图上的表示图上的表示3Ts214tt+1wq净再+间+回再 回tttt再+间回再+

58、回回简wwww再+间回再+回回简+ww再+间+回再 回2R4R无穷多级的极限情况无穷多级的极限情况2134Ts两个等温两个等温过过程程两个等两个等压过压过程程+回回热热概括性卡概括性卡诺诺循循环环级级数越多，越复数越多，越复杂杂，造价越高，一般，造价越高，一般23级级Ericsson cycle动动力循力循环环的一般的一般规规律律:任何任何动动力循力循环环都是以消耗都是以消耗热热能能为为代价代价 以以作功作功为为目的目的升升压压是前提是前提加加热热是手段是手段作功作功是目的是目的放放热热是必是必须须顺顺序不可序不可变变步步骤骤不可缺不可缺2021-9-25174中国民航大学航空工程学院发动机系

59、工程热物理教研室余隙容余隙容积对积对生生产产量的影响量的影响容容积积效率效率EVOLUTIONS THERMODYNAMIQUES DE LAIR HUMIDE1. GnralitsAssociation de deux corps : AIR + EAU m=ma+meEau peut tre sous diffrentes phases:me=mv+mL+msMais ICI:me=mv+mLoume=mv+msXpVpTCCpvpTpVSpVSTX DfinitionseavvsaaeeasaeaHumidit spcifique (ou teneur en humidit) :m=mD

60、egr hygromtrique :p (T)=p (T)Enthalpie :mh(T)=m h (T)m h (T)mh(T)h (T)h (T)h (T) (kcal/)mkg air SEC Air et vapeur deau se comportent comme des gaz parfaits Rfrence: T*=273 K A cette temprature seule est prsente leau liquide Hypothses*eL*asaaseahh0 hh h = h (T)h饱和蒸汽饱和蒸汽 1、未饱和湿空气未饱和湿空气未饱和湿空气未饱和湿空气和和饱和湿空气饱