工程热力学大总结

1、基 本 概 念热力系统：用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔的研究对象，称为热力系统，简称系统。边界：分隔系统与外界的分界面，称为边界。外界：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境。热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态。闭口系统：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统，也称控制质量。开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统，又称控制体积，简称控制体。绝热系统：系统与外界之间没有热量传递，称为绝热系统。孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换，称为孤立系统。平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时

2、间而变化，系统内外同时建立了热的和力的平衡，这时系统的状态称为热力平衡状态，简称为平衡状态。状态参数：描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。如温度（T）、压力（P）、比容（）或密度（）、内能（u）、焓（h）、熵（s）、自由能（f）、自由焓（g）等。热力学第零定律：如两个物体分别和第三个物体处于热平衡，则它们彼此之间也必然处于热平衡。压力：垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强。相对压力：相对于大气环境所测得的压力。如工程上常用测压仪表测定系统中工质的压力。强度性参数：系统中单元体的参数值与整个系统的参数值相同，与质量多少无关，没有可加性，如温度、压力等。在热力过程中，强度性

3、参数起着推动力作用，称为广义力或势。广延性参数：整个系统的某广延性参数值等于系统中各单元体该广延性参数值之和，如容积、内能、焓、熵等。在热力过程中，广延性参数的变化起着类似力学中位移的作用，称为广义位移。准静态过程：过程进行得非常缓慢，使过程中系统内部被破坏了的平衡有足够的时间恢复到新的平衡态，从而使过程的每一瞬间系统内部的状态都非常接近平衡状态，整个过程可看作是由一系列非常接近平衡态的状态所组成，并称之为准静态过程。可逆过程：当系统进行正、反两个过程后，系统与外界均能完全回复到初始状态，这样的过程称为可逆过程。体积功（过程功）：由于系统体积发生变化（增大或缩小）而通过界面向外界传递的机械功称

4、为体积功，也称过程功；其中注意：可逆过程的过程曲线与体积坐标轴所围面积表示该过程功的大小。热量：通过热力系边界所传递的除功之外的能量。其中注意：可逆过程的过程曲线与熵坐标轴所围面积表示该过程热量的大小，用或表示。热力循环：工质从某初态出发经历一系列状态变化，最后又回复到初始状态的全部过程称为热力循环，简称循环。热力学第一定律：能量既不能被创造，也不能被消灭，它只能从一种形式转换成另一种形式，或从一个系统转移到另一个系统，而其总量保持恒定，这一自然界普遍规律称为能量守恒与转换定律。把这一定律应用于伴有热现象的能量和转移过程，即为热力学第一定律。第一类永动机：不消耗任何能量而能连续不断作功的循环发

5、动机，称为第一类永动机。热力学能：热力系处于宏观静止状态时系统内所有微观粒子所具有的能量之和。外储存能：也是系统储存能的一部分，取决于系统工质与外力场的相互作用（如重力位能）及以外界为参考坐标的系统宏观运动所具有的能量（宏观动能）。这两种能量统称为外储存能。轴功：系统通过机械轴与外界传递的机械功称为轴功。推动功：当工质在流进和流出开口系时，后面的流体推动前面的流体而前进所做的功。流动功：为维持流体通过控制体界面而传递的机械功，它是维持流体正常流动所必须传递的能量。焓：流动工质向流动前方传递的总能量中取决于热力状态的那部分能量。对于流动工质，焓=内能+流动功，即焓具有能量意义；对于不流动工质，焓

6、只是一个复合状态参数。稳态稳流工况：工质以恒定的流量连续不断地进出系统，系统内部及界面上各点工质的状态参数和宏观运动参数都保持一定，不随时间变化，称稳态稳流工况。技术功：在热力过程中可被直接利用来作功的能量，称为技术功。动力机：动力机是利用工质在机器中膨胀获得机械功的设备。压气机：消耗轴功使气体压缩以升高其压力的设备称为压气机。理想气体：气体分子是由一些弹性的、忽略分子之间相互作用力（引力和斥力）、不占有体积的质点所构成。热容：单位物量的物体，温度升高或降低1K（1）所吸收或放出的热量，称为该物体的热容。用表示，。比热容：单位质量的物体，温度升高或降低1K（1）所吸收或放出的热量，称为该物体的

7、比热容。用表示，。摩尔热容：单位物质的量的物体，温度变化1K（1）所吸收或放出的热量，称为该物体的摩尔热容。用表示。体积热容：标准状况下，单位体积的物体，温度变化1K（1）所吸收或放出的热量，称为体积热容。用表示。比定压热容：定压过程中，单位质量的物体在其温度变化1K（1）时所吸收或放出的热量，称为比定压热容。用表示。比定容热容：定容过程中，单位质量的物体在其温度变化1K（1）时所吸收或放出的热量，称为比定容热容。用表示。定压摩尔热容：定压过程中，单位摩尔的物体在其温度变化1K（1）时所吸收或放出的热量，称为定压摩尔热容。用表示。定容摩尔热容：定容过程中，单位摩尔的物体在其温度变化1K（1）时

8、所吸收或放出的热量，称为定容摩尔热容。用表示。多变过程：凡过程方程为常数的过程，称为多变过程。绝热过程：系统与外界没有热量交换情况下所进行的过程，即或称为绝热过程。定熵过程：系统与外界没有热量交换情况下所进行的可逆热力过程，称为定熵过程。定容过程：定量工质体积保持不变时的热力过程称为定容过程。定压过程：定量工质压力保持不变时的热力过程称为定压过程。定温过程：定量工质温度保持不变时的热力过程称为定温过程。热机循环：若循环的结果是工质将外界的热能在一定条件下连续不断地转变为机械能，则此循环称为热机循环。开尔文说法：不可能制造出从单一热源吸热，使之完全转化为有用功而不留下其他任何的变化的热力发动机。

9、克劳修斯说法：热不可能自发地、不付代价地从低温物体传到高温物体。第二类永动机：从单一热源取得热量，并使之完全转变为功而不引起其他变化的循环发动机，称为第二类永动机。卡诺循环：在两个恒温热源间，由两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程组成的循环，称为卡诺循环。卡诺定理：1所有工作于同温热源与同温冷源之间的一切可逆循环，其热效率都相等，与所采用工质无关。2在同温热源与同温冷源之间的一切不可逆循环，其热效率必小于可逆循环。理想热机：热机内发生的一切热力过程都是可逆过程，则该热机称为理想热机。熵产：由于过程存在不可逆因素而使损失的机械能转化为热能而导致产生的熵增量称为熵产。热熵流：由于系统与外界交换热量而

10、产生的熵增量，它是系统与外界的换热量与热源温度的比值。质熵流：由于系统与外界交换物质而产生的熵增量。孤立系统熵增原理：孤立系统的熵可以增大，或保持不变，但不可能减少。自由膨胀：气体向没有阻力空间的膨胀过程，称为自由膨胀过程。火用：在环境条件下，能量中可以转化为有用功的最高份额称为该能量的火用。火无：在环境条件下，不可能转化为有用功的那部分能量称为该能量的火无。定熵滞止参数：将具有一定速度的流体在定熵条件下扩压使其流速降低为零，这时气体的参数称为定熵滞止参数。当地音速：指所考虑的流道上某一截面的音速，用表示。马赫数：指气体的流速与当地音速的比值，用表示。渐缩喷管：当进入喷管的气体是Ma <

11、 1的亚音速气流时，由于沿着气流方向截面积逐渐缩小的喷管称为渐缩喷管。渐扩喷管：当进入喷管的气体是Ma > 1的超音速气流时，由于沿着气流方向截面积逐渐扩大的喷管称为渐扩喷管。缩放喷管：如需要将Ma<1的亚音速气流增大到Ma>1的超音速气流，则喷管截面积应由dA<0逐渐转变为dA>0，即喷管截面积应由逐渐缩小转变为逐渐扩大，这种喷管称为渐缩渐扩喷管，简称缩放喷管，也称拉伐尔（Laval）喷管。节流：节流过程是指流体（液体、气体）在管道中流经阀门、孔板或多孔堵塞物等设备时，由于局部阻力，使流体压力降低的一种特殊流动过程。若节流过程中流体与外界没有热量交换，称为绝热节

12、流，简称为节流。单级活塞式压气机工作原理：吸气过程、压缩过程、排气过程，活塞往返一次即完成以上三过程。活塞式压气机的余隙容积：为了安置进、排气阀以及避免活塞与汽缸端盖间的碰撞，在汽缸端盖与活塞行程终点间留有一定的余隙，称为余隙容积，简称余隙。活塞式压气机的容积效率：活塞式压气机的有效容积和活塞排量之比，称为容积效率。最佳增压比：使多级压缩中间冷却压气机耗功最小时，各级的增压比称为最佳增压比。压气机的效率：在相同的初态及增压比条件下，可逆压缩过程中压气机所消耗的功与实际不可逆压缩过程中压气机所消耗的功之比，称为压气机的效率。基 本 公 式压力： 式中环境压力； 表压力； 真空值； 绝对压力。可逆

13、体积功（过程功）：或技术功：或（可逆） 或热力循环： 循环热效率：式中 循环总吸热； 循环总放热； 循环净功。制冷系数： 式中 循环总放热； 循环总吸热； 循环净功。供热系数： 式中 循环总放热； 循环总吸热； 循环净功。外储存能：宏观动能： 重力位能： 式中重力加速度。系统总储存能：或 工质：热力学能变化：是一个状态量，（理想气体）；定值比热容；平均比热容；焓的变化：或（理想气体） 是一个状态量 定值比热容；热量：或 适用于任何工质、可逆过程，是一个过程量热力学第一定律：或 适用于任何工质，任何过程或 适用于任何工质，可逆过程或 适用于理想气体，任何过程或 适用于理想气体，可逆过程热力学第一

14、定律能量方程： 适用任何工质，任何热力过程 适用于任何工质，稳态稳流热力过程熵的变化： 工质熵变是指工质从某一平衡状态变化到另一平衡状态熵的差值。因为熵是状态参数，两状态间的熵差对于任何过程，可逆还是不可逆都相等。理想气体状态方程： 适用于1千克理想气体。式中绝对压力 比容 热力学温度； 式中V质量为kg气体所占的容积；适用于m千克理想气体通用气体常数：J/K mol 与气体性质、状态均无关气体常数：J/kg·K 与状态无关，仅决定于气体性质阿伏伽德罗定律： 迈耶公式： 比热容比： 气体质量流量、体积流量、摩尔流量的关系： 克劳修斯不等式：任何循环的克劳修斯积分永远小于零，可逆过程时等于零。闭口系统熵方程： 开口系统熵方程：式中：工质流出系统的熵； 工质流入系统的熵。绝热系统熵方程： 孤立系统熵方程：连续性方程：或式中各截面处的质量流量（kg/s）；各截面处的截面积（）；各截面处的气流速度（m/s）；各截面处气体的比容的（）。对微元稳定流动过程，连续性方程可表示为热稳定流动能量方程式：气体主要热力过程的基本公式过程定容过程定压过程定温过程定熵过程多变过程过程指数n01n过程方程v=常数p=常数pv=常数pv=常数pvn =常数P、v、T关系 膨胀功w=0热量比热容0备注 表中比热容为定值比热容定熵过程方程式： 对于微元定熵过程有只适用于理想气体