基本概念及基本定律总复习ppt课件

1、第一节第一节 根本概念根本概念 1、热力系统、热力系统 被研讨的对象。被研讨的对象。在热力学中，为了分析问题的方便，人为地把研讨在热力学中，为了分析问题的方便，人为地把研讨对象从周围物体中分割出来，这种人为划定的一定对象从周围物体中分割出来，这种人为划定的一定范围内的研讨对象称为范围内的研讨对象称为“热力学系统，简称为热力学系统，简称为“热热力系或力系或“系统。系统。 热力系统是由人为要素决议的。热力系统是由人为要素决议的。第二章第二章 根本概念及根本定律根本概念及根本定律闭口系统：与外界无物质交换的系统。 与外界只需能量交换而无物质交换。 (控制质量的系统) 开口系统：与外界有物质交换的系统

2、。 与外界不仅有能量交换而又有物质交换。 (控制容积的系统)绝热系统：系统与外界无热量交换的系统。孤立系统：系统和外界无任何能量和物质交换的系统。 孤立系一致定是闭口系统，也一定是绝热系统热力系统的研讨范围是某控制体积 或某任务物质2、形状参数、形状参数可直接测得、 VpT导出状态参数、 HSU 即：绝对温度、绝对压力、比体积、 热力学能、 焓、 熵 形状参数的数学特征：形状参数的数学特征： 0,1221zdzzzd?S?H?U例如：一个可逆循环后形状参数的变化值为 常用的六个形状参数：常用的六个形状参数：3、温度、压力、温度、压力 温度：摄氏温度温度：摄氏温度t，绝对温度，绝对温度TK Tt

3、273.15ebppp)(bpp Vbppp)(bpp bp大气压；ep表压；Vp真空度例：真空表读数30kpa，大气压力100kpa，容器内工质的压力： 压力：表压、绝对压力、大气压力压力：表压、绝对压力、大气压力4、可逆过程、可逆过程可逆过程：假设系统完成一热力过程后，再沿可逆过程：假设系统完成一热力过程后，再沿原来途径逆向进展时，能使系统和外界都前往原来途径逆向进展时，能使系统和外界都前往原来形状而不留下如何变化。也可答：是没有原来形状而不留下如何变化。也可答：是没有耗散效应的准平衡过程。耗散效应的准平衡过程。 可逆绝热过程：根据熵的定义，熵坚持不变的可逆绝热过程：根据熵的定义，熵坚持不

4、变的过程。那么可逆绝热过程即为等熵过程。过程。那么可逆绝热过程即为等熵过程。 5、体积变化功：、体积变化功：气体体积增大时，抑制外力作功，称为膨胀功；气体体积增大时，抑制外力作功，称为膨胀功；气体体积经外力紧缩而减小时，外力对气体作紧气体体积经外力紧缩而减小时，外力对气体作紧缩功；膨胀功和紧缩功通称为体积变化功。缩功；膨胀功和紧缩功通称为体积变化功。热力学中规定：系统对外做功膨胀功为正值，热力学中规定：系统对外做功膨胀功为正值，外界对系统作功紧缩功为负值。外界对系统作功紧缩功为负值。绝热自在膨胀的特点例题绝热自在膨胀的特点例题2-1及及2-7：体积增：体积增大、温度不变，系统对外不做功。大、温

5、度不变，系统对外不做功。 6、热能、热量区别、热能、热量区别热能是系统储存能，取决于形状；热能是系统储存能，取决于形状；热量是系统与外界由于温差而交换的能量，是过程量热量是系统与外界由于温差而交换的能量，是过程量 热力学中规定：系统吸热时热量去正值，系统对外放热力学中规定：系统吸热时热量去正值，系统对外放热时取负值。热时取负值。第二节第二节 热力学第一定律热力学第一定律1、开口系统能量方程uqWUQ 或 根天性量方程式，适用于闭口系统的任何热力过程。 uqd， vpuqdd pdvuq，、pdvw pdvw可逆过程：；可逆过程vpdTcqvdpdvdTcqv 适用于理想气体可逆过程dTcuvd

6、Tcduv或wdTcqvwTcqv 适用理想气体恣意过程可逆、不可逆、准静态、多变理想气体： pdvdTcqvpdvdTcqv 适用于理想气体可逆过程2、稳定流动能量方程swzzgcchhq122f2f121221)( 流动过程中流体实现能量转换有三种方式： 1热量交换2轴功交换3流体内部储存能焓、宏观动能、宏观势能的变化 thq 适用条件：任何工质的流动过程理想气体、实践气体、可逆过程、不可逆过程、流动过程tpTcq适用条件：理想气体任何过程、21hht适用条件：绝热过程可逆、不可逆3、技术功、膨胀功、流动功的关系、技术功、膨胀功、流动功的关系shtWzmgcW2m21tfWWWftWWWp

7、vwpvvppvwvpwtfddd)d(d 流动过程中的技术功包括:(A ) A、膨胀功和流动功 B、轴功和流动功 C、膨胀功、流动功和轴功4、计算题 214新版p56 218新版p56第三节第三节 热力学第二定律热力学第二定律 1、热力学第二定律的表述、热力学第二定律的表述 克劳修斯表述：不能够把热量从低温物体传向了高温克劳修斯表述：不能够把热量从低温物体传向了高温物体而不引起其他变化。物体而不引起其他变化。 开尔文普朗克表述：不能够从单一热源取热使之完开尔文普朗克表述：不能够从单一热源取热使之完全变为功而不引起其他变化。全变为功而不引起其他变化。 2、什么是第二类永动机？为什么说它不能制呵

8、斥功？第二类永动机： 以环境为单一热源，使机器从中吸热对外做功。第二类永动机不能够制呵斥功，由于违背了热力学第二定律的开尔文说法。不能够从单一热源取热使之完全变为功而不引起其他变化。3、卡诺循环和卡诺定理 卡诺循环由两个可逆等温过程和两个可逆绝热过程组成。 ba ：可逆定温吸热过程，； cb：可逆绝热膨胀过程dc ：可逆定温放热过程；ad ：可逆绝热紧缩过程卡诺循环热效率：HLcTT1cHLcTT1综合卡诺循环和卡诺定理可以得到以下结论：1卡诺循环热效率取决于高温热源与低温热源的温度，提高高温热源温度和降低低温热源温度可以提高其热效率；2因高温热源温度趋向无穷大及低温热源温度等于零均不能够，所

9、以循环热效率必小于1，即在循环发动机中不能够将热全部转变胜利；3当高温热源温度等于低温热源温度时，循环的热效率等于零，即只需一个热源，从中吸热，并将之全部转变胜利的热力发动机是不能够制成的。 cHLHQQQ1nettcabHHSTQbaLLSTQHLabHbaLTTSTST11c假设以表示卡诺热机循环的热效率，那么：留意：HLabHbaLTTSTST11c判别过程能否可发生、能否可逆TQSrevd4 4、熵、熵1 1定义式：定义式：2熵变化量的判别：可逆过程系统与外界交换的热量与热源温度的比值0Qs0Qs不变s系统可逆放热：系统可逆绝热：系统可逆吸热： 0TQ 0TQ5、克劳修斯不等式、克劳修

10、斯不等式0TQ不可逆循环：0TQ可逆循环：0TQ不能够发生：可判别过程能否可发生、能否可逆 gf1212SSSSS21rfaTQS0gfSSS0gS0gS0gS6、熵流和熵产、熵流和熵产 熵流：是过程中系统与外界换热而对系统熵变的“奉献，即由于热量流进、流出系统引起的系统熵变部分。过程不可逆性对熵变的“奉献可逆：不可逆：可判别过程能否可发生、能否可逆 可正、可负、为0 熵产：练习：231新版p57第三章第三章 工质热力性质工质热力性质1、理想气体形状方程表达式及符号的单位1mol气体：TRpvgRTpVmm kg气体：TmRpVmpvg n mol气体：nRTpV K)J/(mol K)J/(

11、kg 通用气体常数R：8.314， 气体常数Rg：例如：例如：1千摩尔理想气体形状方程：千摩尔理想气体形状方程：RTpV1000 2、通用气体常数数值、单位、与气体常数关系 通用气体常数：R=8.3143K)J/(kmolR=8314.5K)J/(molR与气体的性质和形状无关。气体常数KkJ51.8314gMMRRg3、比热容(质量、体积、摩尔比热容质量比热容：1千克质量的工质温度升高降低1K所吸收(放 出的热量。常用符号位 c，单位是J/(kgK)。摩尔比热容：1摩尔质量的工质温度升高降低1K所吸收(放 出)的热量。 常用符号 cm 单位是 J/(kgK)。体积比热容：1规范m3质量的工质

12、温度升高降低1K所吸收 放出的热量。常用符号 c 单位是 J/(kgK。Mcccm4 .22三种比热容间的换算关系：定压摩尔比热容定义、符号、单位：1摩尔的工质在定压的条件下，温度升高或降低1K时所吸收或放出的热量。其单位是J/(molK)，常用符号mpC表示。定压质量比热容定义、符号、单位：1千克质量的工质在压力不变的条件下，温度升高或降低1K时所吸收或放出的热量。其单位是J/(kgK)，常用符号 pc表示。pRTnpVii）（）（RnpVTii/VVppiiVVppii4、何为组成气体的分体积？如何用它计算组成气体的T和分压力？ 所谓分体积，使各组成气体在坚持着与混合气体一样的压力T和一样

13、的温度各组成气体所应占有的体积。，所以，所以的条件下，把各组成气体单独分别出来时，5、何为组成气体的分压力？如何用它计算组成气体的T和分体积？ 所谓分压力，是指在与混合气体一样的温度下，各组成气体单独占有混合气体的体积V时，给予容器壁的压力。RTnVpii）（RnVpTii/ )VVppiippVVii，所以，所以6、四种根本的热力过程 9、多变过程 constnpvn为常数，称为多变指数。 根据过程特征判别多变指数范围2112lnlnvvppn 7、ttc，定压下对水加热构成蒸汽的过程，可分成三个阶段： 1水的预热阶段：吸收热量为液体热： 2汽化阶段：吸收热量为汽化潜热： 3过热阶段：吸收热

14、量为过热热量： 0hhq hhr suphhq1kg未饱和水在定压下加热为过热蒸汽，所需的总未饱和水在定压下加热为过热蒸汽，所需的总热量为：热量为： 0suphhqrqq 五态：未饱和液、饱和液、湿蒸汽、五态：未饱和液、饱和液、湿蒸汽、 饱和饱和 蒸汽、过热蒸蒸汽、过热蒸汽汽8、湿蒸汽的干度概念、定义式 干度：湿蒸汽中所含饱和蒸汽的质量百分数。湿蒸汽的质量湿蒸汽中干蒸汽的质量fggmmmx14、湿空气的含湿量 指单位质量干空气中所含水蒸气的质量， 单位：g/kg(a) 或kg/kg(a) avmmd 第一节第一节 热量传送的三种根本方式热量传送的三种根本方式xdxd 1、热量传送的三种根本方式

15、：热传导、热对流、热辐射2、复合换热过程 指在换热面上同时存在对流和辐射换热过程。换热面上同时存在两种以上的热量传送方式3、传热过程热量由热流体经过固体壁面传送给冷流体的过程。第四章第四章 热量传送根本实际热量传送根本实际第二节第二节 导热根本定律导热根本定律xdxd),(tzyxft ),(zyxft )(xft ntnntngradtn0lim1、温度场的普通表达式：稳态温度场：一维：2、温度梯度 沿等温面法线方向的温度增量与法向间隔比值的极限， 单位是K/m。xdxd3、傅里叶定律傅里叶定律指出：单位时间内经过厚度为 的平壁所传导的热量，即热流量 与此平壁内的温度变化率 以及垂直于热量传

16、送方向的截面积A成正比，即：xdxtAddxt ddntngradtqntq 矢量方式：标量方式：导热系数或导热率，单位是W/(mK)；温度梯度，单位是K/m。nt 当物体一定时，决议热流密度大小的物理量是：温度梯度当物体一定时，决议热流密度大小的物理量是：温度梯度4、导热系数物质的物性参数，表示物质导热才干的大小。xtqdd物理意义：即导热系数的数值等于温度梯度1K/m时，单位时间内经过单位面积的导热量。不同物质的导热系数彼此不同，即使是同一种物质，导热系数的值也随压力、温度以及该物质内部构造、湿度等要素而变化。 5、经过平壁的稳态导热ARtttq2121ttt温压或温差； r平壁的导热热阻

17、m2K/W 单位时间内，经过截面积A的热流量： AttqA2133221141321ttrrrtq三层平壁的导热计算： 【例【例81】 锅炉炉墙由三层资料组成：锅炉炉墙由三层资料组成：内层为耐火砖，厚度为内层为耐火砖，厚度为230mm，导热，导热系数为系数为1.1W/(mK)；中间层为石棉隔；中间层为石棉隔热层，厚度为热层，厚度为60mm，导热系数为，导热系数为0.1 W/(mK)；外层为红砖，厚度为；外层为红砖，厚度为240mm，导热系数为，导热系数为0.58 W/(mK)。知炉墙内、外外表的温度分别为知炉墙内、外外表的温度分别为500和和50，试求经过炉墙的热流密度与各，试求经过炉墙的热流

18、密度与各层接触面处的温度。层接触面处的温度。练习：练习： 锅炉炉墙由三层资料组成：内层为锅炉炉墙由三层资料组成：内层为厚度为厚度为230mm，导热系数为，导热系数为1.0W/(mK)；中间石棉隔热层，导热系数为中间石棉隔热层，导热系数为0.1 W/(mK)；外层砖厚度；外层砖厚度240mm，导热系数，导热系数为为0.6 W/(mK)。知炉墙内、外外表的温。知炉墙内、外外表的温度分别为度分别为500和和50，试求当热损失不，试求当热损失不超越超越300W时，石棉隔热层的厚度与各层时，石棉隔热层的厚度与各层接触面处的温度。接触面处的温度。第三节第三节 非稳态导热非稳态导热1、非稳态导热的普通规律

19、1) 物体内各点温度随时间变化； 2) 与热流法向相垂直的截面上热流量处处不相等。 即热流量随时间和空间变化。2、集总参数法 在处理非稳态导热中，忽略内部导热热阻的简 化分析方法vvFoBiAVaAVhcVAAhVcVhA222 cVhAetttt00 由集总参数法得出的非稳态导热物体温度的变化表达式： BiFoetttt00 hLhLBiv1)/(22aLLaFov比渥数：物理意义：固体内部单位导热面积上的导热热阻与单位外表积上的换热热阻之比。 :是从边境上开场发生热扰动的时辰到所计算时辰为止的时间间隔；a ：是热分散率；aL /22L 可视为使热扰动分散到 面积上所需求的时间。物理意义：是

20、无量纲时间，表征热扰动深化到导热物体内部的相对时间。傅里叶数：hA热电偶对流体温度变动反响的快慢取决于其本身的热容量cV及外表换热条件。 第五节第五节 对流换热对流换热 1、对流换热概念对流换热是指流动的流体和固体壁面直接接触时，由于两者温度不同，相互之间发生的热量传送过程。传热机理：热对流和热传导的结协作用。thq对流换热量计算：2、影响对流换热的主要要素 流动的原因 流动速度与形状 流体有无相变 换热面的几何外形和大小及位置 流体的热物理性质流动的原因流体流动按其产生的缘由分为 所引起的运动。热各部分的密度不同，自然对流：由流体冷、体流动。机、水泵等）驱动的流受迫流动：由外力（风针对管内流

21、动，针对管内流动， 当当 Re2300时为稳定层流；时为稳定层流； Re1104时为旺盛紊流；时为旺盛紊流； 2300Re1104时那么为不稳定的过渡段。时那么为不稳定的过渡段。 流体的速度与形状 层流和紊流。由雷诺数Re大小来判别 。 雷诺数RevududReu流体的速度流体的速度m/s；d管道直径m；流体的密度流体的密度kg/m3流体的动力粘性系数或动力年度流体的动力粘性系数或动力年度kg/(ms)vv流体的运动粘度m2/s, 流体的热物理性质pca 流体物理性质对对流换热的影响由rp来表示： avcppr流体的动力粘性系数流体的动力粘性系数 kg/(ms)；流体的定压比热容流体的定压比热

22、容J/(kgK)；流体导热系数W/(m)；热分散率热分散率m2/s；运动粘度m2/s。apca 换热面的外形和大小及位置 影响流体的流动情况，边境层的构成、开展产生显著影响，从而影响对流换热。 流体有无相变 发生流体集态改动或相变，如液体受热沸腾或蒸汽遇冷凝结的对流换热过程，称为相变换热。相变换热较剧烈。0yytth在换热温差和换热流体一定时,影响对流换热强度的最主要要素是0yyt3、对流换热微分方程4、对流换热的准那么方程、对流换热的准那么方程反映流动情况的雷诺准那么： vududRe反映流体物理性质的普朗特准那么： avcppr格拉晓夫准那么： 表示对流换热强弱的准那么努谢尔特准那么： h

23、dNu 物理意义：流体在固体外表上的无量纲温度梯度。 23vtgadGr雷诺数准那么：vududReu流体的速度流体的速度m/s；d管道直径m；流体的密度流体的密度kg/m3流体的动力粘性系数或动力年度流体的动力粘性系数或动力年度kg/(ms)vv流体的运动粘度m2/s,物理意义：反响流体强迫对流时，惯性力和粘滞力的相对大小。普朗特准那么 avcppr热分散率热分散率m2/s；流体的动力粘性系数流体的动力粘性系数 kg/(ms)；流体的比压压热容流体的比压压热容J/(kgK)；流体导热系数W/(m)；运动粘度m2/s。pca物理意义：反响流体动量分散才干与热分散才干的相对大小。格拉晓夫准那么：

24、23vtdgGr物理意义：反响自然对流对换热过程中，浮升力与粘滞里的相对大小。流体的体胀系数1/K；dtvg重力加速度m/s2；定型尺寸，对于管内流动为管道直径m固体壁面与流体之间的温差；流体的运动粘度m2/s hdNu 努谢尔特准那么hlNu 表示强迫对流：nmCfNuPrRePr)(Re,表示自然对流：nmCGrGrfNuPrPr),(反响对流换热过程中壁面法向温度梯度大小的影响在流体物性 和外表尺寸一定时，努谢尔特数表征对流换热在换热强度方面的特性。影响强迫对流换热强度大小的准那么数包括：Re、Pr.影响自然对流换热强度大小的准那么数包括：Gr、Pr.5、定性温度和定型尺寸定性温度：在运

25、用对流换热准那么方程时，各准那么数中都含有一些物性参数，它们与温度有关，选作为确定物性参数的温度为定性温度。定型尺寸：同样准那么方程式中还有一些准那么数要涉及到其空间尺寸，这些尺寸对固体壁面的放热情况有决议性的影响，称这些尺寸为定型尺寸。 7、 相变换热相变换热膜状凝结：蒸汽同低于其相应压力下的饱和温度的冷膜状凝结：蒸汽同低于其相应压力下的饱和温度的冷壁面接触时，放出汽化潜热而凝结成液体附着在冷壁壁面接触时，放出汽化潜热而凝结成液体附着在冷壁面上。假设润湿性液体能很好地润湿壁面，在冷壁面面上。假设润湿性液体能很好地润湿壁面，在冷壁面上铺展成一层完好的液膜，称为膜状凝结。上铺展成一层完好的液膜，

26、称为膜状凝结。珠状凝结：非润湿性液体的蒸汽凝结时，凝结液体在珠状凝结：非润湿性液体的蒸汽凝结时，凝结液体在冷壁面上凝聚成一颗颗小液珠，而不构成延续的液膜，冷壁面上凝聚成一颗颗小液珠，而不构成延续的液膜，这种凝结称为珠状凝结。这种凝结称为珠状凝结。工程中常遇到的相变对流换热过程有：液体受热沸腾和蒸汽放热凝结自然对流区核态沸腾区过渡沸腾稳定膜态沸腾大容器沸腾自然对流区1 ，沸腾未开场，单向自然对流规律；2起始沸腾点：从起始沸腾点开场，在加热面的某些特定点称汽化中心产生汽泡。4t 核态沸腾孤立汽泡区：开场阶段，汽化中心产生的汽泡 彼此互不干扰，称孤立汽泡区。随着 ，汽化中心添加，汽泡相互影响，并合成

27、汽块及汽柱。t在核态沸腾区中，汽泡扰动猛烈，换热系数和热流密度都急剧添加。由于汽化中心对换热起着决议性影响，这两区的沸腾统称为核态沸腾泡状沸腾。核态沸腾区特点：温压小，换热强。 过渡沸腾进一步提高 ， 降低，直至到达 ，不稳定 缘由：汽泡聚集成汽膜覆盖在加热面时那个，妨碍了液体与壁面的接触。tqminqtq 稳定膜态沸腾 加热面上构成稳定的蒸汽膜层， 流动的流体和固体壁面直接接触时，相互之间的换热过程称为对流换热过程。热量由热流体经过壁面传送给冷流体的过程叫做传热过程。辐射力 ：物体单位外表积在单位时间内向半球空间一切方向上发射出去的全部波长的辐射能的总量，单位是W/m2。 E 第六节第六节

28、辐射换热辐射换热 1 1、 热辐射的根本概念热辐射的根本概念 黑体辐射力黑体辐射力 ：黑体单位外表积在单位时间内向半：黑体单位外表积在单位时间内向半球空间一切方向上发射出去的全部波长的辐射能的总球空间一切方向上发射出去的全部波长的辐射能的总量，单位是量，单位是W/m2W/m2。 bE2、斯忒藩玻耳兹曼定律四次方定律4TEb: 斯忒藩玻耳兹曼常数又称黑体辐射常数，其值为5.67108W/(m2K4)40100TCEb:0C黑体辐射常数，其值为5.67W/(m2K4)黑体的辐射力与黑体的绝对温度的四次方成正比 发射率：实践物体的辐射力与同温度下黑体的辐射力的比值。发射率：实践物体的辐射力与同温度下

29、黑体的辐射力的比值。 40dTEEEbb 404100TCTEEb实践物体的辐射力：3、实践物体的发射率实践物体的辐射特性与绝对黑体不同点：实践物体的光谱辐射力往往随波长不规那么的变化；实践物体的辐射力并不严厉地同热力学温度的四次方成正比；实践物体的定向辐射强度在不同方向上的变化。发射率与资料的种类、温度、外表情况有关。)(bEE 4、基尔霍夫定律基尔霍夫定律：在热平衡的条件下，恣意物体对黑体投入辐射的吸收比等于同温度下该物体的发射率，即：bEE 对于灰体，无论投入辐射能否来自黑体，也不论能否处于热平衡，其吸收比恒等于同温度下该物体的发射率。5、角系数、角系数2, 1X。1 , 222, 11

30、XAXA相对性：11, 1, 12, 11 , 1niinXXXX 完好性：baXXX2, 12, 12, 1可加性：角系数性质： 定义：外表定义：外表1发出的辐射能中直接落到外表发出的辐射能中直接落到外表2上的上的百分数称为外表百分数称为外表1对外表对外表2的角系数，记为的角系数，记为留意：角系数是一个纯几何因子，只取决于换热物体的几何特性外形、尺寸、物体的相对位置与两个外表的温度及发射率无关。12, 1X21 , 212, 1AAXX212, 11 , 2/AAXX假设有一非凹型外表A1被另一外表A2所包围，那么 由于所以两块很接近的大平行平板，每一个外表的辐射能可以为全部落到另一面，那么

31、1 , 22, 1XX6、 灰体间的辐射换热:E:GJ有效辐射 ：单位时间内分开外表单位面积的总辐射能。GE：外表本身的辐射； 被外表反射的部分指物体本身外表向外发出的辐射能。本身辐射投射辐射单位时间内由外界向该物体单位表面积投射来的总辐射能。GEJ灰体外表构成的封锁空间中辐射换热： 2222, 11111211,2111AXAAEEbb1111122212, 111AAXs系统黑度、系统发射率 ：12, 1X) 11(111111221122212, 111AAAAXs) 11(1)(221121112AAEEAbb21AA 1111) 11(11212211AAs111)(2121112b

32、bEEA21AA 11221111) 11(11AAs)(211112bbEEA7、 折热板 假设条件：折热板和辐射板均为灰体)(313 , 1bbsEEq)(232 , 3bbsEEq2 , 12 , 33 , 1qqq2)(2212,33, 12, 1bbsEEqqq无折热板时：2, 1212, 12)(qEEqbbs结论：参与折热板后，1，2物体的辐射换热量减小为未加折热板时的一半。)()(4341313 , 1TTEEqsbbs2 , 33 , 1qq)()(4243232 , 3TTEEqsbbs2424143TTT课后习题p188 ：4-39第五章第五章 热工根底的运用热工根底的运

33、用第一节第一节 喷管和扩压管喷管和扩压管constvAcvcAvcAqqmm22211121constvAcqm反响了流速变化率、比体积变化率、截面积变化率之间的关系。1、一维稳定流动的根本方程一稳定流动质量守恒方程延续性方程0)(, 0, 012zzgwqshhccddshwzzgcchhq)()(21)(122122122、稳定流动能量方程 微分方式hchhcc2)(2)(2122122阐明工质的速度升高来源于流动过程中的焓降。适用于可逆及不可逆过程 3、马赫数马赫数：气体在某截面处的流速与当地音速之比。accMacdcMAdAa124、气体在喷管和扩压管中的定熵流动上式称为管内流动特征方

34、程，给出了马赫数、截面面积变化率与流速变化率之间的关系1Ma喷管内截面为渐缩型；1Ma 时，渐扩型的11MaMa到缩放型的；5、 临界压力和临界压力比临界压力和临界压力比 定熵流动过程中，临界截面上气体的流速等定熵流动过程中，临界截面上气体的流速等于当地声速，临界截面上气体的压力称为临界于当地声速，临界截面上气体的压力称为临界压力压力 。 临界压力与滞止压力之比称为临界压力比。临界压力与滞止压力之比称为临界压力比。*ppvcrcrcrpcrp6、绝热节流绝热节流前后的焓值不变，但不能以为绝热节流是一个等焓过程。 绝热节流重新到达平衡后，焓值不变，压力下降，熵增大。对理想气体：绝热节流重新到达平

35、衡后，温度不变。对实践气体：温度不一定，可升高、降低、不变。22121202cchh12hh 12cc 例如：理想气体经过绝热节流过程后，其温度的变化 A 正 B负 C 0第二节第二节 换热器及其热计算换热器及其热计算什么是复合传热？ 两种或两种以上的根本换热方式同时起作用换热过程。 1、什么是传热过程？热量从较高温度的流体，经过固体壁面传送给另一侧温度较低的流体，这个过程称为传热过程。tKAkrhhK1/1/1121tKAq2、传热方程式k传热系数W/(m2k)；是表征传热过程剧烈程度的物理量。3、平壁的外表传热热阻： 2111121hhRRRkrhhk(m2) / W 4、 传热的加强和减

36、弱传热的加强和减弱 所谓强化传热：运用传热学的根本原理去加强传热效果，除了增大传热面积和传热温差，最本质的是设法减小传热总热阻、增大传热系数。由于传热过程的总热阻等于各部分热阻之和，所以为了减小总热阻首先就应减小部分热阻中最大的。 1加大传热温差 2 减小换热面热阻：在热阻大的一侧强化 减小导热热阻方法：定期吹灰和清洗换热面 去除污垢、水垢、油垢 减小对流换热热阻：加肋、添加流速、 添加流体扰动 减小辐射热阻：添加系统黑度，添加角系数、 提高辐射源温度 kmmRttKAQ强化传热的措施：例如判别：加肋应该在外表传热系数小的一侧加，传热效果好 加肋应该在外表传热系数大的一侧加，传热效果好两侧都加

37、，传热效果好 任何一侧加，传热效果都一样消弱传热的措施： 1减小传热温差 2 增大换热面热阻： 敷设保温层 采用外表高反射率的资料，降低外表黑度， 减少辐射散热 只需管道外径起到减少单位管长热损失的作用，把此直径称为临界热绝缘直径，用cd表示。cdd 2 加绝热层才干减少热损 2d超越某一值后包上热绝缘层才干5、临界热绝热缘直径minmaxminmaxlntttttm顺流和逆流时： maxt),max(21maxttt换热面两端温差中较大者, mint),min(21maxttt换热面两端温差中较小者, minmaxtt2minmaxtttm； 2时， mtKAQ传热方程式：6、换热器传热计算

38、对数平均温差mt为何换热器传热计算中要采用对数平均温差？在利用传热方程进展换热器的传热计算时，如何确定它？无论在顺流、逆流还是复杂流换热器中，热流体温度和冷流体温度沿换热面的变化通常是非线性的，因此，冷、热流体间的平均温差必需用换热面两端温差的对数平均值来计算。minmaxminmaxlntttttm【例题】空气冷却器中用水冷却空气，每小时【例题】空气冷却器中用水冷却空气，每小时空气量为空气量为5000kg，空气参与温度，空气参与温度100，流出，流出温度温度40，空气定压比热，空气定压比热1.004 KJ/(kg.k)。冷。冷却水在管内逆向流动，每小时水流量却水在管内逆向流动，每小时水流量6

39、0000kg，参与温度参与温度10，水的定压比热，水的定压比热4.187 KJ/(kg.k)。假设冷却器总传热系数为假设冷却器总传热系数为150W/(m2)，试，试求冷却水流出温度和冷却器所需的传热面积。求冷却水流出温度和冷却器所需的传热面积。cw压气机：使气体压力升高的设备。压气机按其构造，任务原理的不同分为： 活塞式压气机和叶轮式压气机。一、单级活塞式压气机的任务过程及耗功计算 活塞式压气机实际循环由进气、紧缩、排气三个过程组成，其中进气和排气过程不是热力过程。从右图中可看出， a1及2b为引入和输出气缸，12为气体在压气机中进展紧缩的热力过程。在此过程中，压气机中气体数量不变，而气体形状

40、方程变，紧缩过程的耗功可由右图中过程线12及v轴所围的面积所示。在压气中可分为两种极限情况和一种实践情况： 第三节压气机第三节压气机V12abpVV2p201p12同14a1：气体引入气缸12：气体在气缸内进展紧缩2b：气体流出气缸，输向 储气筒 不是热力过程，只是气体的挪动过程，气体形状不发生变化，缸内气体的数量发生变化。 a-1和2-b过程一、任务原理一、任务原理 从上图中可以看出,a-1及2-b为引入和输出汽缸1-2为气体在汽缸中进展的紧缩过程。压气机的耗功，可由 p-V图中的面积12ab1表示。压气机的实际耗功：用 表示压气机的耗功：由热力学第一定律：耗功大小可从p-v图中看出： cw

41、 uqhqwwtcTcncscwww,余隙容积的影响 在实践过程中，由于制造公差及资料的受热膨胀等要素的影响，当活塞运动到死点位置上时，在活塞顶面与气缸盖间有一定的空隙，该空隙的容积称为余隙容积，用 Vc 表示，并用表示排气量，它是活塞从上死点运动到下死点时活塞扫过的容积。具有余隙容积的耗功为：3141VVVVVVcvV=VVV h=VV3V4 V3V e12nn4350p有余隙的活塞式压气机的任务过程有余隙的活塞式压气机的任务过程V hV有余隙的压气机任务过程 多级紧缩和级间冷却多级紧缩和级间冷却 增压比 当增压比增大时，容积效率降低；且由于增大，导致紧缩过程中增大，这是对压气机的平安运转不

42、利的，为了到达使增大，而不影响压气机任务效率的目的，目前常采用的方法是多级紧缩、级间冷却。12pp低压缸中间冷却器高压缸1p2p3p冷却水设两级紧缩的多变指数一样，且12TT 在P-V图中：面积12fe1为低压缸耗功 量，而面积23gf2为高压缸耗功量，面积1223ge1为两级紧缩压气机总耗功量。 两级紧缩级间冷却，节省了耗功为P-V图中所显示的面积22332。211111123112112321121,nnnngnngnngHCLCCppppTRnnppTRnnppTRnnwww)(2121231121pfppppTRnnwnnnngC02pwC213231221ppppppp或同理，对于m

43、级紧缩、级间冷却：mippmmi, 2 , 11111111,nngmiiCCTRnnmww3T3n3p3p2p1p21vs133s2Tp1p2p33T3s3n22多级紧缩级多级紧缩级间冷却的压间冷却的压气机气机 热力热力过程在过程在p-Vp-V图图和和T-sT-s图上的图上的表示表示每级压气机所需的功相等，有利于压气机曲轴的平衡每个气缸中气体紧缩后所到达的最高温度一样每级向外排出的热量相等各级气缸容积按增压比递减 1. 提高容积效率，添加产气量。 2. 节省紧缩功。 3. 降低压气机排气终温，保证压气机的寿命。 4. 有利选择分级压力比，对设备设计、运转有 利。 多级紧缩级间冷却的特点 四个

44、主要安装： 锅炉 汽轮机 凝汽器 给水泵第六节第六节 蒸汽动力安装及循环蒸汽动力安装及循环水蒸气动力循环系统水蒸气动力循环系统 锅锅炉炉汽轮机汽轮机发电机发电机给水泵给水泵凝汽器凝汽器水蒸气动力循环系统的简化水蒸气动力循环系统的简化锅锅炉炉汽轮机汽轮机发电机发电机给水泵给水泵凝汽器凝汽器郎肯循环郎肯循环1234简化理想化：简化理想化：12 汽轮机汽轮机 s 膨胀膨胀23 凝汽器凝汽器 p 放热放热34 给水泵给水泵 s 紧缩紧缩41 锅炉锅炉 p 吸热吸热4321Tshs1324郎肯循环郎肯循环T-s和和h-s图图12 汽轮机汽轮机 s 膨胀膨胀23 凝汽器凝汽器 p 放热放热34 给水泵给水泵 s 紧缩紧缩41 锅炉锅炉 p 吸热吸热hs1324郎肯循环功和热的计算郎肯循环功和热的计算 汽轮机作功：汽轮机作功：2121 ,hhws凝汽器中的定压放热量：凝汽器中的定压放热量：322hhq水泵绝热紧缩耗功：水泵绝热紧缩耗功：3443 ,hhws锅炉中的定压吸热量：锅炉中的定压吸热量：411hhqhs1324郎肯循环热效率的计算郎肯循环热效率的计算 143 ,21 ,1qwwqwssnett普通普通 很小，占很小，占0.81%，忽略泵功，忽略泵