工程热力学与传热学课件

工程熱力學和傳熱學第一篇工程熱力學第二篇傳熱學第一章概論

熱能及其利用工程熱力學的研究對象、內容和方法傳熱學的研究對象熱能及其利用

熱能的動力利用熱能的直接利用當今世界兩大研究熱點問題：

節能環保

可再生能源：酒精、木材等不可再生能源：石油、煤炭代用燃料：酒精、天然氣、液化氣、二甲醚等雙燃料（兩者混合）

節能

內燃機

環保

原因:

石油內燃機燃料的燃燒化學能熱能熱能機械能對外做功燃燒熱量的傳遞（傳熱）熱能轉化為機械能（機械設備的熱分析）冰箱(機械能

熱能)飛機(熱能

機械能)

汽車(熱能

機械能)熱電廠(熱能

機械能)

工程熱力學和傳熱學的研究內容及其在科學技術和工程中的應用特別是在下列技術領域大量存在、工程熱力學和傳熱學問題動力、化工、製冷、建築、機械製造、新能源、微電子、核能、航空航太、微機電系統（MEMS）、新材料、軍事科學與技術、生命科學與生物技術…工程熱力學和傳熱學在生產技術等眾多領域中的應用十分廣泛：在幾個特殊領域中也有許多應用：a航空航太：高溫葉片氣膜冷卻與發汗冷卻；火箭推力室的再生冷卻與發汗冷卻；衛星與空間站熱控制；空間飛行器重返大氣層冷卻；超高音速飛行器（Ma=10）冷卻；核熱火箭、電火箭；微型火箭（電火箭、化學火箭）；太陽能高空無人飛機b微電子：電子晶片冷卻c生物醫學：腫瘤高溫熱療；生物晶片；組織與器官的冷凍保存d軍事：飛機、坦克；鐳射武器；彈藥貯存e制冷：跨臨界二氧化碳汽車空調/熱泵；高溫水源熱泵f新能源：太陽能；燃料電池

熱能在熱機中的轉換過程一、熱能動力裝置中熱能轉換為機械能的過程熱能動力裝置蒸汽動力裝置內燃動力裝置燃氣進口排入大氣1.內燃動力裝置2.蒸汽動力裝置二、製冷裝置中熱量從低溫處傳遞到高溫處的過程蒸發器q2壓縮機q1w冷凝器膨脹閥1234工程熱力學的研究對象、內容和方法研究對象：熱能與機械能相互轉換的規律和方法以及提高轉換效率的途徑。基本內容：1）基本概念和定律；

2）工質的性質和過程；

3）工程應用；方法：1）宏觀方法；(宏觀熱力學或經典熱力學)2）微觀方法；(微觀熱力學或統計熱力學)

傳熱學的研究對象和問題研究對象：傳熱學是研究由溫差引起的熱量傳遞規律的科學。實際問題分為兩大類：

1）確定設備所應有的熱傳遞速率

2）確定設備所要求的溫度分佈熱傳遞分為三種基本方式:熱傳導、熱對流、熱輻射

傳熱學與熱力學的區別熱力學

系統從一個平衡態到另一個平衡態的過程中傳遞熱量的多少。傳熱學

關心的是熱量傳遞的過程，即熱量傳遞的速率。熱力學：傳熱學：水，M220oC鐵塊,M1300oC第二章基本概念第一節熱力系統第二節熱力狀態及狀態參數第三節熱力過程第四節熱力迴圈第一節熱力系統一、系統、邊界與外界系統：熱設備中分離出來作為熱力學研究對象的物體。外界：系統之外與系統有關的物體。邊界：系統與外界的分界面。邊界可以是假想的，也可以是實際存在的，可以是固定的，也可以是移動的。通常用虛線標出。QW圖1膨脹中的燃氣系統的邊界圖2流動中的工質系統的邊界二、系統的類型

1.按系統與外界交換的形式分類系統與外界有三種相互作用形式：質、功、熱1）開口系統：系統與外界有物質交換工質流入工質流出QW系統邊界圖3開口系統穩定流動開口系統不穩定流動開口系統2）閉口系統：系統與外界無物質交換

閉口系統具有恒定品質，但具有恒定品質的系統不一定都是閉口系統QW圖4膨脹中的燃氣系統的邊界3）絕熱系統：系統與外界沒有熱量交換冷源QW圖5把冷源包括在內的絕熱系統4）孤立系統：系統與外界既沒有物質交換，也沒有熱和功的交換圖7孤立系統內兩物體間的熱傳遞邊界系統T2T1QBA2.按系統內部狀況分類1）單相系和複相系2）單元系與多元系3）均勻系統與非均勻系統第二節熱力狀態及狀態參數一、狀態及狀態參數狀態：熱力系統在某一瞬間所處的宏觀物理狀況

狀態參數：描述系統宏觀特性的物理量二、熱力學平衡態1.平衡態：在無外界影響的條件下，如果系統的狀態不隨時間而變化，則該系統所處的狀態稱為熱力學平衡態。2.系統實現平衡態的條件在不發生化學反應的系統內,如同時滿足力學平衡條件和熱平衡條件,則系統處於熱力學平衡態。3.平衡與穩定、均勻的差別平衡必穩定，穩定未必平衡均勻必平衡，平衡未必均勻三、熱力狀態參數1.常用狀態參數：壓力、溫度、體積、熱力學能、焓和熵重要特徵：1）狀態參數的數值由系統的狀態唯一定確定2）當系統從初態變為終態時,狀態參數的變化量,只與系統的初、終狀態有關,而與變化的途徑無關。狀態參數是系統狀態的單值函數或點函數,狀態參數的微元變數是全微分。這是判斷某一參數是否為狀態參數的充分和必要條件。功和熱量是過程量，不僅與初、終狀態參數有關，還與過程有關。2.狀態參數分類強度量尺度量壓力、溫度體積、熱力學能、焓、熵基本參數導出參數壓力、溫度、體積熱力學能、焓、熵3.基本狀態參數a.壓力：系統表面單位面積上的垂直作用力。壓力的單位：1N/m2=1Pa(帕）

1MPa=106Pa；1bar=105Pa(2)大氣壓力:Pb

標準大氣壓（atm)：1atm=0.101325MPa(3)絕對壓力P、表壓力Pg、真空度Pv相對壓力絕對壓力系統真實壓力（是狀態參數）表壓力Pg真空度Pv系統相對與大氣壓力的數值（不是狀態參數）Pg=P–Pb

Pv=Pb–P當Pg>>Pb時，取Pb=0.1MPa

b.溫度：表徵物體冷熱程度的物理量。(1)熱平衡定律(熱力學第零定律)兩個系統分別與第三個系統處於熱平衡,這兩個系統彼此之間必定處於熱平衡。(2)溫標：溫度的數值表示法經驗溫標根據測溫物質物性變化作為溫標建立在熱力學第二定律基礎上單位：開爾文（K）熱力學溫標t(C)=T(K)-273.15

比體積：單位品質工質的體積

m3/kg

密度：單位體積工質的品質

kg

/m3

=1/vc.比體積和密度四、狀態公理

對於一定組元的閉口系統，當其處於平衡狀態時，可以用與該系統有關的准靜態功形式的數量n加上一個象徵傳熱方式的獨立狀態參數，即（n+1）個獨立狀態參數來確定。第三節熱力過程熱力過程:系統從初始平衡態變化到終了平衡態所經歷的全部狀態，簡稱“過程”。一、准靜態過程（准平衡過程）圖1說明准靜態過程用圖

弛豫時間：恢復平衡所需要的時間

如過程進行的足夠緩慢，則封閉系統所經歷的每一中間狀態足夠接近平衡態，這樣的過程稱為准靜態過程。二、可逆過程

系統進行了一個過程後，如系統和外界均能恢復到各自的初態，則這樣的過程稱為可逆過程。可逆過程必定是准靜態過程，准靜態過程不一定可逆。無任何不可逆因素的准靜態過程為可逆過程。過程的不可逆因素：1）耗散效應2）有限溫差傳熱3）自由膨脹（作功為零）隔板圖2自由膨脹

4）不同工質混合隔板圖3不同工質混合三、狀態方程和狀態參數座標圖p1p2v1v2

圖4准靜態過程在p-v圖上的表示vP121.狀態方程2.狀態參數座標圖其他狀態參數座標圖：P-vT-sP-hh-s第四節熱力迴圈工質從初態出發，經過一系列狀態變化又回到初態，這種閉合的過程稱為迴圈。可逆迴圈不可逆迴圈vP1234正迴圈（動力迴圈）1-2-3-4-1逆迴圈1-4-3-2-1製冷迴圈熱泵迴圈迴圈的經濟性指標用工作係數來表示動力迴圈的經濟性用迴圈的熱效率來衡量製冷迴圈的經濟性用迴圈的製冷係數來衡量供熱迴圈的經濟性用迴圈的供熱係數來衡量Q1為與高溫熱源交換的熱量，Q2為與低溫熱源交換的熱量第三章熱力學第一定律第一節熱力學第一定律的實質第二節系統的儲存能量第三節系統與外界傳遞的能量第四節封閉系統熱力學第一定律的運算式第五節開口系統熱力學第一定律的運算式第六節穩定流動能量方程的應用第一節熱力學第一定律的實質一、實質：能量守恆與轉換定律在熱力學中的應用二、第一定律的表述輸入系統的能量—系統輸出的能量=

系統儲存能量的變化能量：

傳遞中的能量---功和熱量----過程量儲存的能量----內部和外部狀態參數決定---狀態量（內能）能量轉換和守恆定律：

自然界一切物質都具有能量，能量有各種不同的形式，能量不能被創造，也不能被消滅，只能相互轉化和轉換，且在轉化和轉換的過程中能量的總值保持不變。熱力學第一定律：任一過程中系統內能的增加等於該過程所吸收的熱量和外界對它所做功之和。第二節系統的儲存能量儲存能量：內部儲存能---內部狀態參數決定外部儲存能---外部狀態參數決定一、內部儲存能—熱力學能分子運動的平均動能和分子間勢能稱為“熱力學能”符號：Uu(單位品質熱力學能）單位：kJkJ/kgu=U/mu=f(t,v)二、外部儲存能——

動能Ek和勢能Ep

由系統速度和高度決定三、系統的總儲存能（總能）

E=U+Ek+Ep單位品質e=u+ek+ep第三節系統與外界傳遞的能量封閉系統，傳遞的能量有兩種：功和熱量一、功

1.熱力學定義：燃氣進口排入大氣

當封閉系統通過邊界，和外界之間發生相互作用時，如外界的唯一效果是升起重物，則系統對外界作了功，如外界的唯一效果是降低重物，則外界對系統作了功。2.體積功：工質體積改變時所做的功功是過程量單位：J、kJvpFfppoutdxAp1234dv圖1封閉系統的膨脹功可逆過程膨脹功可以用p-v圖上過程曲線與v軸所圍面積表示。可逆過程對外做的膨脹功最大。vpFfppoutdxAp1234dv圖1封閉系統的膨脹功Bc功是過程量對於mkg工質二、熱量熱量是除功以外，通過邊界系統與外界之間傳遞的能量。熱量也是過程量符號規定：系統從外界吸熱為正；Q>0

系統向外界放熱為負。Q<0單位：J、kJ第四節封閉系統熱力學第一定律的運算式QW熱源功源單位品質工質微元過程1.適用於任意工質、任意過程，各項為代數量。2.q、w分別為各個吸熱、作功過程的代數和。3.U=U2-U1可逆過程：任意工質、可逆過程vpA12B例3-1有一定品質的工質從狀態1沿1A2到達終態2，又沿2B1回到初態1，並且試判斷沿過程1A2工質是膨脹還是壓縮，並且求工質沿1A2B1回到初態時的淨吸熱量和淨功。解:vpA12B是膨脹過程第五節

開口系統熱力學第一定律的運算式品質守恆方程力學定律三個定律能量守恆方程一元穩定流動一元流動：與流動方向垂直的同一截面上各點工質的狀態參數和流速都是相同的，工質的狀態參數和流速僅沿流動方向做一元變化。穩定流動：開口系統內任一點的狀態參數和流速均不隨時間而變化。1kg工質：進入系統帶入能量：流出系統帶出能量：吸熱：q作功：ws（軸功）1.技術功若動能、位能變化很小，可以忽略，則（軸功）（膨脹功）（技術功）Wt（軸功）Ws（膨脹功）W（流動功或推進功）PV可逆過程2.焓—狀態參數比焓J/kg總焓J穩定流動能量方程微元過程可逆過程積分形式第六節穩定流動能量方程的應用開口系統的典型設備:1.換熱器：如鍋爐、冷凝器等2.噴管和擴壓管3.產生功的裝置：如蒸汽輪機、燃氣輪機4.消耗功的裝置：如泵、壓縮機5.節流裝置：如膨脹閥一、換熱器適用於任意工質、任意過程可逆過程為可逆流動條件12流入流出Q工質流經換熱器時所吸收的熱量全部用來增加工質的焓值；反之，亦反。特點：與外界沒有軸功交換、工質流速變化不大二、噴管和擴壓管Wg2Wg111112222流入流出噴管擴壓管Wg1流入噴管擴壓管可逆流動噴管工質在噴管中所增加的動能全部由工質焓值的減少來補償；在擴壓管中相反。特點：來不及與外界進行熱交換無軸功交換三、汽輪機流入流出12wsq=0wt=wS四、泵和壓縮機氣輪機輸出的軸功是由流動工質的焓值轉換而來的特點：來不及與外界進行熱交換流速變化不大特點：是汽輪機的逆過程五、節流裝置特點：來不及與外界進行熱交換，無軸功交換，工質動能變化與焓的數值相比可忽略。換熱器噴管和擴壓管汽輪機和壓縮機節流裝置略去入口流速例3-2已知：解：膨脹閥蒸發器12‘2解：例3-5已知：（技術功）Wt、（軸功）Ws（膨脹功）W、（流動功或推進功）PV符號關係：（開）（閉）討論：本章小結：1。基本概念：

熱力學第一定律的實質：

-------

能量守恆與轉換定律在熱力學中的應用

內能U、功W、熱量Q（符號關係：+、-）技術功Wt、軸功Ws、膨脹功W、流動功PV２。基本公式

封閉系統熱力學第一定律：Q=ΔU+W

開口系統熱力學第一定律：Q=ΔH+Wt（焓H）3。基本應用換熱器、噴管和擴壓管、汽輪機（泵）、節流裝置等舉例1：一閉口系統從狀態1沿1-2-3途徑到狀態3，傳遞給外界的熱量為47.5kJ，而系統對外作功為30kJ，如圖。（1）若沿1-4-3途徑變化時，系統對外作功15kJ，求過程中系統與外界傳遞的熱量。（2）若系統從狀態3沿圖示曲線途徑到達狀態1，外界對系統作功6kJ，求該過程中系統與外界傳遞的熱量。（3）若U2=175kJ，U3=87.5kJ，求過程2-3傳遞的熱量及狀態1的熱力學能。舉例2：空氣在某壓氣機中被壓縮。壓縮前空氣的參數是P1=0.1MPa,V1=0.845m3/kg；壓縮後的參數是P2=0.8MPa,V2=0.175m3/kg。假定在壓縮過程中

1kg空氣的熱力學能增加146kJ，同時向外放出熱量50kJ，壓氣機每分鐘產生壓縮空氣10kg。求：（1）壓縮過程中對每公斤氣體所作的功；（2）每生產1kg的壓縮氣體所需的功；（3）帶動此壓氣機至少要多大功率的電動機？第四章熱力學第二定律第一節熱力學第二定律的幾種表述第二節卡諾迴圈和卡諾定理第三節熱力學溫標和提高迴圈熱效率的基本途徑第四節克勞修斯不等式第五節狀態參數—熵第六節熵增原理

基本要求：1。深刻領會熱力學第二定律的實質（兩種說法）；2。熟練掌握卡諾迴圈和卡諾定律；3。掌握克勞修斯不等式；4。掌握熵的概念、定義、計算和應用，熵增原理；5。瞭解提高迴圈效率的基本途徑、第一節熱力學第二定律的幾種表述一、克勞修斯說法“不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體，而不產生其他變化。”二、開爾文說法“不可能從單一熱源吸取熱量使之完全變成有用的功，而不產生其他的變化。”第二節卡諾迴圈和卡諾定理一、卡諾迴圈可逆迴圈：迴圈的各過程均為可逆過程，相應的熱機為可逆熱機。卡諾迴圈：兩熱源間的可逆迴圈，由定溫吸熱、絕熱膨脹、定溫放熱、絕熱壓縮四個可逆過程組成。pv3T112q14T2q2Ts1234正卡諾迴圈熱效率：T1為高溫熱源的溫度，T2為低溫熱源（冷源）的溫度“在溫度為T1的高溫熱源和溫度為T2的低溫熱源之間工作的一切可逆熱機，其熱效率相等，與工質的性質無關；在溫度為T1的高溫熱源和溫度為T2的低溫熱源之間工作的熱機迴圈，以卡諾迴圈的熱效率為最高。”二、卡諾定理三、提高迴圈熱效率的基本途徑1.盡可能提高高溫熱源的溫度T12.盡可能降低低溫熱源的溫度T23.盡可能減少不可逆因素第四節克勞修斯不等式一、兩熱源間的迴圈q2取代數值T為熱源溫度“=”表示可逆，“<”表示不可逆（卡諾定理）vpbcda二、無窮多個熱源間的迴圈egfh絕熱線

任意可逆迴圈q為代數量pvcabd絕熱線不可逆迴圈等號表示可逆，不等號表示不可逆例4-1

某熱機中工質先從T1’=1000K的熱源吸熱150kJ/kg，再從T1”=1500K的熱源吸熱450kJ/kg，向T2=500K的熱源放熱360kJ/kg，試判斷該迴圈能否實現；是否為可逆迴圈？若令該熱機做逆迴圈，能否實現？解可以實現，不可逆不能實現第五節狀態參數—

熵一、沿可逆過程的克勞修斯積分vp12acb迴圈1a2c1迴圈1a2b1沿可逆過程的克勞修斯積分與路徑無關，由初、終狀態決定，這就引出了狀態參數---熵的定義式。熵S

比熵s

對於微元過程：由於熵是狀態參數，所以不論過程是否可逆，熵變只由初終狀態決定。二、沿不可逆過程的克勞修斯積分

對於微元過程：vp21ba對於可逆過程取等號，對於不可逆過程取不等號。過程中二者差值愈大，過程偏離可逆過程愈遠，過程的不可逆性也就愈大。三、熵流與熵產沿任何過程（可逆或不可逆）的克勞修斯積分，稱為“熵流”，用“

Sf”表示。系統熵的變化量與熵流之差定義為熵產，用“

Sg”表示熵流是由於系統與外界的發生熱交換而引起的，其取值可正可負可為零，而熵產是過程不可逆性的度量，可逆過程熵產為零，不可逆過程熵產大於零，任何過程的熵產不可能小於零。四、熵的性質1.熵是狀態參數，是尺度量。2.T-s（溫-熵）圖上可逆過程曲線下的面積等於過程熱量。Ts12s1s2可逆過程ds>0吸熱

ds<0放熱

ds=0無熱交換可逆的絕熱過程為等熵過程3.熵產是過程不可逆性的度量。例2在壓力為0.1013MPa時，用500K的恒溫器把1kg、100C的水加熱成為100C的水蒸汽，需要熱量2257kJ/kg，試求這一過程中工質比熵流，比熵的變化量和比熵產。解：第六節熵增原理對任意過程：孤立系統和絕熱系統：孤立系統熵增原理：

在孤立系統和絕熱系統中，如進行的過程是可逆過程，其系統總熵保持不變；如為不可逆過程，其熵增加；不論什麼過程，其熵不可能減少。孤立系統熵增原理是指孤立系統或絕熱系統的總體熵是永遠不會減小的，而孤立系統中的個別物體（子系統）的熵是可以增加、減小或不變的，與過程有關。重要結論：

1.熵產可作為過程不可逆性的度量。（孤立系統的熵增即為熵產）2.根據孤立系統熵的變化可判斷過程進行的方向（可逆、不可逆、不能實現）。3.孤立系統的平衡條件為：例3已知A、B、C3個熱源的溫度分別為500k、400k和

300k，有可逆機在這3個熱源間工作。若可逆機從

A熱源淨吸人3000kJ熱量，輸出淨功400kJ，試求可逆機與B、C兩熱源的換熱量，並指明方向。例4欲設計一熱機，使之能從溫度為973k的高溫熱源吸

熱2000kJ，並向溫度為303k的冷源放熱800kJ。問此

迴圈能否實現？1。熱力學第二定律的實質：-------

兩種說法。2。（1）卡諾迴圈：兩熱源間的可逆迴圈，由定溫吸熱、絕熱膨脹、定溫放熱、絕熱壓縮四個可逆過程組成。

（2）卡諾定理：在溫度為T1的高溫熱源和溫度為T2的低溫熱源之間工作的一切可逆熱機，其熱效率相等，與工質的性質無關；在溫度為T1的高溫熱源和溫度為T2的低溫熱源之間工作的熱機迴圈，以卡諾迴圈的熱效率為最高。

（3）提高迴圈熱效率的基本途徑。(T1,T2；減少不可逆性）3。克勞修斯不等式：4。熵：熵流：熵產：5。熵增原理：（）

Tds=du+pdv本章小結：第六章水蒸氣的熱力性質和過程

第一節概述第二節水的定壓汽化過程和水蒸氣的p-v圖及T-s圖第三節水蒸氣表第四節水蒸氣的h-s圖第五節水蒸氣的基本熱力過程1。熟練掌握水蒸汽的有關基本概念：（1）飽和水（飽和溫度、飽和壓力）（2）過冷度（過冷水）、過熱度（過熱蒸汽）（3）液體熱、過熱熱、汽化潛熱、幹度、臨界點（4）一點、兩線、三區、五態2。熟練掌握水蒸汽的熱力性質、水定壓汽化過程和水蒸汽的

P-V圖、T-S圖3。掌握水蒸汽表和利用水蒸汽表進行五態的相關基本計算4。掌握水蒸汽的h-S圖和基本熱力過程計算基本要求：範德瓦爾方程實際氣體的熱力學能和焓不僅是溫度的函數，且與體積有關，所以比熱容也是溫度和體積的函數。水蒸汽的熱力學能、焓和熵通過查圖和表求得。實際氣體的狀態方程：理想氣體：水蒸汽：------實際氣體（不能用理想氣體的狀態方程）第一節概述第二節水的定壓汽化過程和

水蒸氣的p-v圖及T-s圖汽化和液化汽化蒸發沸騰一、飽和溫度和飽和壓力飽和蒸汽飽和水飽和狀態相應的溫度和壓力稱為飽和溫度（ts）和飽和壓力，兩者一一對應。ts=f(P)二、水的定壓汽化過程容器中裝有1kg水，0℃pvTs100℃abab100℃100℃cddc>100℃eessxs’ss”Tsvav’v”vxvs0pTabcedebavcd五個狀態：（1）a：未飽和水（過冷水），t<ts過冷度

t=ts-t,

p、T是獨立的狀態參數，單相均勻系=f(p，T)。（2）b：飽和水，t=ts

，p、T不再是獨立的狀態參數處於平衡態單相均勻系=f(p或

T)。v’，u’，h’，s’（3）d：幹飽和蒸汽，t=ts

，p、T不再是獨立的狀態參數處於平衡態單相均勻系=f(p或T)。v”，u”，h”，s”（4）c：濕蒸汽，飽和水和飽和蒸汽的混合物t=ts

，p、T不是獨立的狀態參數。處於平衡態雙相非均勻系=f(p或T，x)。

幹度x：1kg濕蒸汽中含xkg的飽和蒸汽，(1-x)kg飽和水。ssxs’ss”Tsvav’v”vxvs0pTabcedebavcd（5）e：過熱蒸汽，t>ts,過熱度

t=t-ts,p、T是獨立的狀態參數，單相均勻系=f(p,T)。三個階段：1）定壓預熱階段a-b：未飽和水變為飽和水。比液體熱：2）定壓汽化階段b-c-d：飽和水變為幹飽和蒸汽，既是定壓又是定溫的相變加熱過程。比汽化潛熱：3）定壓過熱階段d-e：飽和蒸汽變成過熱蒸汽，比過熱熱：ssxs’ss”Tsvav’v”vxvs0pTabcedebavcd三、水蒸氣的p-v圖和T-s圖x=0x=0x=1x=1p0vsT0CC濕蒸汽區濕蒸汽區過熱蒸汽區過熱蒸汽區未飽和水區未飽和水區1、一點二線三區五態。2、當壓力升高時，飽和溫度隨之升高，汽化過程縮短，比汽化潛熱減少，預熱過程變長，比液體熱增加。3、飽和水的比體積隨壓力的升高略有增加，而飽和蒸汽的比體積則隨壓力的升高明顯的減小。4、臨界點上的比汽化潛熱為零，即汽化在一瞬間完成。ssxs’ss”Tsvav’v”vxvs0pTabcedebavcd（1）飽和水（飽和溫度、飽和壓力）（2）過冷度（過冷水）、過熱度（過熱蒸汽）（3）液體熱、過熱熱、汽化潛熱、幹度、臨界點（4）一點、兩線、三區、五態p0vsT0x=1x=1x=0x=0CC濕蒸汽區濕蒸汽區過熱蒸汽區過熱蒸汽區未飽和水區未飽和水區第三節水蒸氣表飽和水與飽和水蒸氣表、未飽和水與過熱蒸汽表

一、飽和水與飽和水蒸氣表1.按溫度排列，附表2t

p,

v’，h’，s’，v”，h”，s”2.按壓力排列，附表3p

ts,

v’，h’，s’，v”，h”，s”濕蒸汽：v’，h’，s’v”，h”，s”x二、未飽和水與過熱水蒸氣表t，p

v，h，su=h-pv三、計算步驟1、確定狀態已知（p，t）tst>ts

過熱蒸汽

t<ts

未飽和水

已知（p，v）v’,v”v’<v<v”

濕蒸汽

v<v’

未飽和水

v>v”

過熱蒸汽

xSx，hx2、根據狀態查相應的圖或表，濕蒸汽查飽和水與飽和蒸汽表，再利用幹度公式求出。3、熱力學能利用公式u=h-pv求得。例P=0.5Mpa，v=0.36m3/kg，確定狀態，並求出溫度、比焓、比熱力學能和比熵。

查飽和水與飽和蒸汽表

ts=151.85

C，v’=0.0010928m3/kg，v”=0.37481m3/kg解：濕蒸汽h’=640.1kJ/kg，h”=2748.5kJ/kgs’=1.8604kJ/(kgK)，s”=6.8215kJ/(kgK)第四節水蒸氣的h-s圖hs一、定壓線：dqp=dh，dq=T.ds，定壓預熱階段：向上凹曲的曲線；定壓汽化階段：直線；定壓過熱階段：上凹曲的曲線。X=1X=0C二、定溫線：在濕蒸汽區定壓線就是定溫線，因而定溫線在濕蒸汽區為直線；在過熱蒸汽區為向右凸曲的曲線，越往右，定溫線越趨於水準。三、定幹度線：濕蒸汽區不同定壓線上幹度相同的狀態點的連線。因T-s圖分析迴圈有優點，但用於計算不方便；而h-s圖用作數值計算很方便。第五節水蒸氣的基本熱力過程目的：1）初、終狀態參數；

2）過程功、熱量以及焓、熵的變化量。可逆過程求解步驟：1）根據初態已知條件查圖或表得到其他狀態參數。2）根據過程特徵和終態參數查圖或表得到其他終態參數。3）根據初、終狀態參數求出功、熱量以及焓、熵變化量。一、定容過程（v=常數)

體積功技術功二、定壓過程（p=常數)體積功技術功p1x=1hs2t21x1三、定溫過程（T=常數)四、絕熱過程（s=常數)單位品質熱量：體積功：技術功：體積功：技術功：hsp2p1t11321-2可逆過程：1-3不可逆過程：

絕熱效率（相對內效率）：例P1=5Mpa，t1=450C，P2=0.005Mpa，

oi=0.9求x2，s2，wt，x2’，

sg，wt’hsp2p1t112解：可逆過程1-2：P1，t1h1=3317kJ/kg，s1=6.8204kJ/(kgK)s2=s1=6.8204kJ/(kgK)P2s2’=0.4762kJ/(kgK)，s2”=8.3952kJ/(kgK)h2’=137.77kJ/kg，h2”=2561.2kJ/kg2‘hsp2p1t112不可逆過程1-2’：P2s2’=0.4762kJ/(kgK)，s2”=8.3952kJ/(kgK)h2’=137.77kJ/kg，h2”=2561.2kJ/kg1。基本概念：

（1）汽化、凝結（2）飽和狀態（飽和溫度、飽和壓力）（3）過冷度（過冷水）、過熱度（過熱蒸汽）（4）液體熱、過熱熱、汽化潛熱、幹度、臨界點（5）一點、兩線、三區、五態2。基本原理：

（1）水的定壓汽化過程(三個階段：定壓預熱、定壓汽化、定壓過熱）（2）水蒸汽的P-V圖、T-S圖(一點、兩線、三區、五態)

（3）水蒸氣表

a、飽和水（用’

表示）和飽和水蒸汽表（用”表示）

b、未飽和水和過熱水蒸氣表(熱力學能用U=h-PV來計算)c、濕蒸汽用：Yx=XY”+(1-X)Y’

來計算（4）h-S圖（定壓線P、定溫線T、定幹度線X）3。水蒸汽的熱力過程和應用

(1)

定容過程（2）定壓過程（3）定溫過程（4）絕熱過程計算步驟：a、由兩初態查表或圖b、確定終態並查表c、計算qwwthS等。本章小結：第七章理想混合氣體和濕空氣第一節理想混合氣體第二節濕空氣第三節濕空氣的h-d圖第四節濕空氣的典型過程基本要求：1。熟練掌握理想混合氣體的有關定律、基本概念和基本計算2。熟練掌握濕空氣的有關基本概念3。掌握濕空氣的h-d圖4。瞭解濕空氣的典型過程第一節理想混合氣體T、VPiT、P

Vi

分壓力和分體積

道爾頓分壓定律

∵

理想混合氣體：由若干不同理想氣體所組成。

一、道爾頓分壓定律二、分體積定律

（亞美格分體積定律）所以，得到分體積定律1、品質分數三、理想混合氣體的分數（成分：三種表示方法）

已知理想混合氣體由n種理想氣體組成，其中任一種組成氣體的品質為mi

，分體積為Vi，千摩爾數為ni(i=1,2,…,n)，則理想混合氣體的分數分別為

混合氣體總品質第i種組成氣體的品質分數

2、體積分數第i種組成氣體的體積分數

由由狀態方程有3、摩爾分數混合氣體總摩爾數第i種組成氣體的摩爾分數四、理想混合氣體的千摩爾品質和氣體常數（折合）（混合氣體的體積分數和摩爾分數在數值上是相等的）五、理想混合氣體的比熱容、熱力學能、焓和熵1、比熱容對第i種組分理想混合氣體的品質比熱容理想混合氣體的體積比熱容2、熱力學能、焓和熵理想混合氣體的熱力學能為各組成氣體熱力學能之和

理想混合氣體的焓和比焓理想混合氣體的熵和比熵*熵不僅與溫度有關，而且還與壓力有關。因為溫度為T的組成氣體單獨存在於體積V中，其分壓力為Pi，所以計算組成氣體比熵的變化量時應採用其分壓力Pi

，而不是理想混合氣體的壓力P，即例7-1

某船煙囪每秒排出絕對壓力為0.11Mpa、溫度為300℃的煙氣60m3，由煙氣分析器測得煙氣的摩爾分數如下所示，試求每秒排出煙氣的品質以及各組成氣體的品質。解：根據理想氣體狀態方程，先求出煙氣的總摩爾數第二節濕空氣一、幹空氣和濕空氣

含水蒸汽的空氣稱為濕空氣。完全不含有水蒸汽的空氣稱為幹空氣。

濕空氣是幹空氣與水蒸汽的混合物。幹空氣可視為理想氣體,而存在於大氣中的水蒸汽,由於其壓力通常是很小的，所以它的比體積很大，分子間距離足夠遠，也可以作為理想氣體處理。所以，濕空氣這種幹空氣和水蒸汽的混合物是一種特殊的理想氣體混合物；其中水蒸汽的含量會由於蒸發和凝結而有所改變，這是與不凝結性氣體組成的混合氣體的不同之處。根據道爾頓分壓定律，濕空氣壓力(大氣壓力)Pa為幹空氣分壓力；Pv為水蒸汽分壓力。二、濕空氣的分類未飽和空氣飽和空氣幹空氣+過熱蒸汽幹空氣+飽和水蒸汽pvTsPvPvPsPstTabbbaapvTsPvPvPsPstTbbaa三、濕空氣的溫度

未飽和空氣a可以通過三種途徑成為飽和空氣b，這三種途徑分別對應濕空氣三種不同溫度：1、幹球溫度：a—bt2、露點溫度：a—dtdddTd3、濕球溫度：絕熱飽和溫度；a—ctwcc露點是濕空氣的一個重要狀態參數。在空氣調節中,為了減少濕空氣中水蒸汽的含量,可設法使濕空氣冷卻到溫度低於露點,水蒸汽便以水滴形式析出。露點對柴油機的低溫腐蝕以及鍋爐的運行管理有較大的影響。鍋爐尾部的受熱面以及空氣預熱器的堵灰和腐蝕,就是由於受熱面的金屬溫度低於煙氣中水蒸汽和二氧化硫氣體的露點之故。一旦出現結露,如果水蒸汽和二氧化硫氣體凝結,在受熱面上將形成硫酸、就會造成嚴重腐蝕。防止堵灰和腐蝕的主要原則是設法避免煙氣中的水蒸汽結露。四、濕空氣的濕度1.含濕量一定容積的濕空氣中水蒸汽品質與幹空氣品質之比,稱為濕空氣的“含濕量”,用ｄ表示,其單位為g水蒸汽／kg幹空氣。

含濕量不是以1kg濕空氣為計算的基準,而是以1kg幹空氣作為計算的基準的。含濕量ｄ理解為與1kg幹空氣相混合的水蒸汽品質。即在（1+0.001d）kg濕空氣中含有ｄ克水蒸汽。由於濕空氣可視為理想氣體,對水蒸汽和幹空氣分別有

由上式可見,當pb一定時,濕空氣的含濕量ｄ與水蒸汽分壓力pv之間有著一一對應的關係,因此,當pb一定時,對濕空氣加熱或冷卻,如ｄ保持不變,則pv不變。2、相對濕度濕空氣中水蒸汽分壓力與濕空氣溫度ｔ下水蒸汽飽和壓力之比,稱為“相對濕度”,用φ表示,即

當φ＝1，pv＝ps,這時濕空氣中水蒸汽為飽和蒸汽,即φ＝1的濕空氣為飽和空氣；當φ＜1，pv

＜ps,這時濕空氣中水蒸汽為過熱蒸汽,即φ＜1的濕空氣為未飽和空氣；當φ＝0，pv

＝0,這是不含有水蒸汽的情況,因此可將幹空氣視為φ＝0的“濕”空氣。

可見,不論濕空氣溫度如何,相對濕度φ表述了濕空氣接近飽和空氣的程度。通常所謂空氣的幹濕程度,是指水在其中的蒸發速率而言；相對濕度與蒸發速率直接有關:φ值愈大,蒸發速率愈小。3.含濕量與相對濕度之間的關係五、濕空氣的焓1kg幹空氣的比焓,與0.001ｄkg水蒸汽焓的和,稱為“濕空氣的比焓”,用符號ｈ表示。0℃時幹空氣的焓為零，溫度t時幹空氣的焓為0℃時水蒸氣的焓為溫度t時水蒸氣的焓為以1kg幹空氣為基準的濕空氣的比焓為第三節濕空氣的ｈ-ｄ圖1.定焓線2.定含濕量線3.定溫線4.定相對濕度線5.水蒸汽的飽和分壓力與含濕量ｄ的關係曲線6.熱濕比線t

=100%在最下方熱濕比線

用來表示濕空氣變化過程的特徵和進行的方向第四節濕空氣的典型過程一、空調裝置工作概況二、濕空氣的幾種典型過程1.混合過程hd=100%12即點3位於1、2兩點連線上hd=100%123例7-2

某船空氣調節裝置回風量與新風量比值ma2/ma1=4，新風狀態t1=-10C，=70%，室內回風t2=20C，=50%。求混合後濕空氣的狀態參數。hd=100%1232、濕空氣的加熱過程濕空氣經過加熱器被定壓加熱時,由於其中的水蒸汽品質未變,所以這一過程稱為定含濕量過程，而且濕空氣中水蒸汽的分壓力和露點都不變。３、濕空氣的冷卻過程分兩種情況：若冷卻器壁面溫度高於該濕空氣的露點溫度，12。若冷卻器壁面溫度低於該濕空氣的露點溫度，12’34。４.加濕過程分兩種情況：１.噴水加濕過程工程上可近似地把噴水加濕過程按定焓過程處理，12。２.噴蒸汽加濕過程工程上可近似把噴蒸汽加濕過程按定溫過程處理，1

3。本章小結：1。理想混合氣體的基本定律和基本概念1）道爾頓分壓定律、亞美格分體積定律2）理想混合氣體的分數（品質分數、體積分數和摩爾分數）3）理想混合氣體的（M、R、C、U、h、S）4）理想混合氣體的有關基本計算2。濕空氣的基本概念1）濕空氣（幹空氣+水蒸氣）、飽和濕空氣、未飽和濕空氣2）幹球溫度、露點溫度、濕球溫度、水蒸氣狀態的P-V圖和T-S圖3）濕空氣的濕度（含濕量d、相對濕度

、濕空氣的焓h）3。濕空氣的h-d圖（定焓線、定含濕量線、定溫線、定相對濕度線）4。瞭解濕空氣的典型過程（混合、加熱、冷卻和加濕過程）第九章壓縮機的熱力過程

第一節單級活塞式壓縮機的工作原理第二節單級活塞式壓縮機所消耗的機械功和容積效率第三節雙級活塞式壓縮機的工作過程第四節葉輪式壓氣機工作原理：活塞式、葉輪式和引射式出口壓力：壓氣機、鼓風機、通風機1。熟練掌握單級活塞式壓縮機的工作原理、作功分析和容積效率2。熟練掌握雙級活塞式壓縮機的工作過程和作功分析3。瞭解葉輪式壓氣機作功過程及特點基本要求：第一節單級活塞式壓縮機的工作原理一、結構簡圖主要部件：1、活塞2、氣缸3、濾清器

4、吸、排氣閥5、散熱肋片空氣進口排入空氣瓶中pVPb空氣瓶壓力4123V0圖9-1單級活塞式壓縮機示功圖p21V1-V4V04VVs3二、工作過程1、吸氣過程4-12、壓縮過程1-23、排氣過程2-34、餘隙容積內壓縮空氣的膨脹過程3-4圖中2-3和4-1不是狀態變化，而是表示氣缸內氣體品質的變化。PVTs112’2’2”2”P1P2P2P122圖9-2三種壓縮過程圖示1-2’定溫過程1-2”絕熱過程1-2多變過程第二節單級活塞式壓縮機所消耗的機械功和容積效率圖9-2單級理想壓縮機p-V圖

p2pp10V2”V21V2’2”62v432’5’55”V1定溫多變絕熱一、壓縮機工作過程的作功分析技術功壓縮機所需的功Wc1、可逆定溫壓縮2、可逆絕熱壓縮3、可逆多變壓縮1kg工質圖9-2單級理想壓縮機p-V圖

p2pp10V2”V21V2’2”62v432’5’55”V1定溫多變絕熱

對壓縮機而言，示功圖p-V圖所包圍的面積表示壓縮機的耗功，從p-V圖可以看出定溫壓縮耗功最少，而絕熱壓縮所消耗的機械功最大。因此對壓縮機應加強冷卻，不僅減少耗功，而且保證潤滑條件。圖9-3有餘隙容積壓縮機示功圖p21V1-V4V04VVs3二、容積效率1、有餘隙容積存在時，對Wc及供氣量的影響圖9-3有餘隙容積壓縮機示功圖p21V1-V4V04VVs3有餘隙容積時，壓縮機耗功式中，V1-V4=m’v1,m’為有餘隙容積時時進入氣缸的氣體品質壓縮1kg氣體所消耗的功為：無餘隙容積時，壓縮1kg氣體所消耗的功為：有餘隙容積和無餘隙容積時，壓縮1kg氣體所消耗的功是相同的2、容積效率：p21V1-V4V04VVs3容積效率：有效吸氣體積與氣缸工作體積之比。有效吸氣體積：V1-V4氣缸工作體積：Vs=V1-V0

增大時，容積效率降低；提高時，容積效率也降低。容積效率：稱為壓縮機的餘隙比稱為壓縮機的增壓比3）對於壓力較高的情況，一般採用雙級壓縮和中間冷卻。VsV0VpV吸p2pb3421圖9-4增壓比對容積效率的影響2’4’3’P2’3”(2”)P2”3、相同的餘隙容積，增壓比對容積效率的影響1）

V吸，v

，當增加到某一數值時，V吸=0，v=0。2）當，p2

，壓縮終溫t2

，為保證潤滑，要求t2<160C，

7,=2-6

。一、工作原理及簡圖圖9-5雙級活塞式壓縮機示意圖

冷卻水第三節雙級活塞式壓縮機的工作過程p30p2p113’4252’多變過程定溫線3’3二、雙級活塞式理想壓縮機p-V圖雙級壓縮省功而且壓縮終溫較低，有利於潤滑。單級壓縮：面積012340p1

p3：雙級壓縮：面積0122’3’40pV圖9-6雙級活塞式壓縮機p-V圖三、雙級活塞式壓縮機的耗功及最佳增壓比壓縮1kg氣體所消耗的功最有效的冷卻：T2’=T1

即p1v1=p2v2’耗功最小，則兩級增壓比應相同，這個增壓比稱為最佳增壓比。採用最佳增壓比，且有效冷卻，則各級耗功相同，每一級均為m級壓縮，最佳增壓比為圖9-7雙級壓縮中間冷卻T-s圖p2p3T2p11T1sT3’32’2qLqH採用最佳增壓比進行雙級壓縮的優點：1、省功2、各缸負荷均勻3、終溫相同，各缸散熱量相等例9-1

某兩級壓縮、中間冷卻的活塞式壓縮機。每小時吸入p1=0.1Mpa，t1=17℃的空氣108.5kg，可逆多變壓縮到p3=6Mpa。設各級多變指數為1.2，試分析這個裝置的工作情況，並與單級多變壓縮（n=1.2）至同樣增壓比時的情況相比較。

解單級多變壓縮時排氣溫度為

t3=300.79℃

單級壓縮時壓縮機消耗的功率為最佳增壓比

各級的排氣溫度為

兩級壓縮時壓縮機消耗的總功率為

第四節葉輪式壓氣機

優點：流量大、氣體能無間歇地連續流進流出徑流式（即離心式）

軸流式

機械能——

增加動能—

壓力增加葉片擴壓管任意工質、任意絕熱過程1—2：理想氣體可逆絕熱壓縮TsP1P2121—2’：不可逆絕熱壓縮2’2’TsP1P212理想氣體的焓是溫度的單值函數

qp=h=T-s圖過程曲線下的面積=面積43254

面積432’643456=面積522’65

壓縮機的絕熱效率

1—2：可逆絕熱壓縮=面積063452180-面積063180=面積3452131—2’：不可逆絕熱壓縮=面積0634522’90-面積063180=面積435213+面積822’98

=面積822’981。單級、雙級活塞式壓縮機的基本概念1）餘隙容積V0、有效吸氣體積V1-V4、氣缸工作體積Vs、餘隙比、增壓比、最佳增壓比2）容積效率3）壓縮機工作過程的P-V圖、T-S圖2。單級、雙級活塞式壓縮機的工作原理和作功分析1）三種壓縮方式耗功比較（定溫、絕熱、多變過程）2）餘隙比、增壓比和容積效率的相互關係3）單級、雙級活塞式壓縮機的作功分析計算3。瞭解葉輪式壓氣機的工作過程及特點本章小結：熱能動力裝置：

能夠將燃料燃燒釋放出來的熱量的一部分，連續不斷的轉換成機械能的整套熱工設備，稱為熱能動力裝置，簡稱動力裝置。內燃機：如果直接將燃料的燃燒產物作為工質,這種動力裝置稱為內燃動力裝置(或稱為內燃機)。如往復式內燃機,燃氣輪機和火箭發動機等。外燃機：如果只是利用燃燒產物來加熱迴圈的工質(如蒸汽動力裝置中利用燃氣加熱水),則這種動力裝置稱為外燃動力裝置(或稱外燃機)。第十章氣體動力迴圈

第一節分析動力迴圈的一般方法第二節往復式內燃機的動力迴圈第三節內燃機三種理想迴圈的比較及迴圈的平均壓力第四節其他氣體動力迴圈簡介1。熟練掌握往復式內燃機的動力迴圈2。熟練掌握內燃機三種理想迴圈的有關計算、能量和性能分析以及相關比較3。瞭解其他氣體動力迴圈基本要求：第一節分析動力迴圈的一般方法分析動力迴圈的一般步驟是：（1）把實際工作過程簡化成可逆理想迴圈。（2）確定理想迴圈中各典型點（各過程線交點）的狀態參數，可將它們表示為工質的初態參數和迴圈特性參數的函數。（3）進行迴圈性能分析，確定表徵迴圈整體性能的各種指標。第二節往復式內燃機的動力迴圈

往復式內燃機的進氣、壓縮、燃燒和膨脹、排氣四個工作過程是由活塞在四個行程內完成的，稱為“四衝程內燃機”，在兩個行程內完成的，稱為“二衝程內燃機”。一、機械噴射式柴油機工作過程的理想化PVPb0-1：吸氣過程。由於閥門的阻力，吸入氣缸內空氣的壓力略低於大氣壓力。0121-2：壓縮過程3452－3－4－5：燃燒和膨脹過程燃燒可分為定容過程和定壓過程65－6－0：排氣過程PVPb0123456簡化原則為:（1）不計吸氣和排氣過程，將內燃機的工作過程看作是氣缸內工質進行狀態變化的封閉迴圈。（2）把燃燒過程看作是外界對工質的加熱過程，並認為2－3是定容加熱過程，3－4是定壓加熱過程。（3）略去壓縮過程和膨脹過程中工質與氣缸壁之間的熱量交換,近似地認為是絕熱過程。（4）用定容放熱過程來代替廢氣排入大氣中的實際放熱過程。機械噴射式柴油機理想迴圈的P-v圖和T-s圖該迴圈由於兼有定容和定壓加熱過程，所以稱為“混合加熱迴圈”，也稱“薩巴太迴圈”。1-2：絕熱壓縮；2-3：定容吸熱；

3-4：定壓吸熱；4-5：絕熱膨脹；

5-1：定容放熱q二、內燃機的特性參數及混合加熱理想迴圈各典型點的狀態參數（1）壓縮比：壓縮前的比體積與壓縮後的比體積之比，它是表徵內燃機工作體積大小的結構參數。（2）定容升壓比:

定容加熱後的壓力與加熱前的壓力之比，它是表示內燃機定容燃燒情況的特性參數。（3）定壓預脹比:

定壓加熱後的比體積與加熱前的比體積之比，它是表示內燃機定壓燃燒情況的特性參數。1-2為定熵過程：

混合加熱理想迴圈中各典型點上的狀態參數，可以表示為初態參數及迴圈特性參數的函數：2-3為定容加熱過程：3-4為定壓加熱過程：4-5為定熵過程，5-1及2-3為定容過程，因此有：三、混合加熱迴圈的能量分析和性能分析熱效率定容過程2－3工質吸入熱量：定壓過程3－4工質吸入熱量：工質在混合迴圈中總吸熱量：q定容放熱過程5－１中，工質放出的熱量為混合加熱迴圈的熱效率為：迴圈淨功和淨熱分別為

在迴圈特性參數（ε、λ及ρ）一定的條件下，提高初態參數，對熱效率雖然並無影響，但可以提高淨功。因此可以採用“增壓”等措施來提高柴油機的淨功。

(1)在一定的λ、ρ條件下，壓縮比ε愈大,熱效率愈高。

（2）在一定的ε值條件下,提高定容升壓比λ和降低定壓預脹比ρ,混合加熱迴圈的熱效率增高。

混合加熱迴圈的熱效率隨壓縮比ε、定容升壓比λ的增大而增大，隨定壓預脹比ρ的減小而增大。因此，在組織燃燒過程時，應盡可能增加定容燃燒部分的比例，減少定壓部分的比例。

四、定容加熱理想迴圈和定壓加熱理想迴圈1、定容加熱理想迴圈(汽油機的理想迴圈)

混合加熱迴圈在

=1時：ε

t

，ε=6‾102.定壓加熱理想迴圈(早期柴油機的理想迴圈)混合加熱迴圈在λ

=1時：

熱效率隨著壓縮比ε的增大,預脹比ρ的減小和採用高ｋ值的氣體而增大。一、平均溫度的概念第三節內燃機三種理想迴圈的比較及迴圈的平均壓力前提條件：1.迴圈初始狀態點1相同2.對每kg工質而言,加入的熱量相同Tsabcd加熱過程a-b-c：scsa加熱過程的平均進熱溫度：放熱過程的平均放熱溫度：Tsabcdscsa1234提高平均進熱溫度或降低平均放熱溫度的措施,均能提高迴圈的熱效率。二、

壓縮比ε相同的比較Tsq1相同，初態1相同412354’5’4’’5’’abb’b’’三、迴圈的最高壓力相同時的比較Tsq1相同，初態1相同abb’b’’2’’4’’5’’54123Pmax2’4’5’單位氣缸體積在每一迴圈中所作的功稱為“內燃機理想迴圈的平均壓力”。四、內燃機迴圈平均壓力如吸入氣缸中氣體的比體積為v1，則氣缸工作體積中的氣體品質為：理想氣體狀態方程：熱效率定義：第四節其他氣體動力迴圈簡介一、勃雷頓迴圈由於燃氣輪機的部件是在高溫下連續地工作,因此,進入第一排葉片的燃氣溫度要受到葉片材料耐熱強度的限制,這使得燃氣輪機熱效率也遠低於往復式內燃機。根據燃氣輪機裝置迴圈工作的特性，經理想化之後，可以近似的合理的看作由下列四個基本熱力過程所組成的理想迴圈，燃氣輪機裝置的理想迴圈稱為定壓加熱燃氣輪機迴圈,也稱勃雷頓迴圈。12定熵壓縮過程（在壓氣機中完成）；23定壓加熱過程（在燃燒室或加熱器中完成）；34定熵膨脹過程（在氣輪機中完成）；41定壓冷卻過程（在大氣中或冷卻器中完成）。二、理想回熱迴圈1.斯特林迴圈斯特林按正迴圈工作時可以作為熱機迴圈，對外作出功量；按逆向迴圈工作時，可以作為熱泵迴圈。迴圈由四個過程組成：（1)定溫壓縮過程。如圖10-13（a）所示。（2）定容吸熱過程。如圖10-13（b）所示。（3）定溫膨脹過程。如圖10-13（c）所示。（4）定容放熱過程。如圖10-13（d）所示。

在斯特林迴圈中，在定容吸熱過程2-3中工質從回熱器中吸收的熱量正好等於定容放熱過程4-1放給回熱器的熱量。經過一個迴圈回熱器恢復到初始狀態。可以證明：在相同的溫度範圍內，理想的定容回熱迴圈（斯特林迴圈）和卡諾迴圈，具有相同的熱效率。斯特林迴圈的突出優點是熱效率高、污染少，對加熱方式的適應性強。隨著科技的發展以及環境保護日益為人們所重視，斯特林迴圈的應用前景越來越好。2.艾利克松迴圈它是一種開式的迴圈，用定壓回熱代替了斯特林迴圈中的定容回熱。艾利克松定壓回熱理想迴圈abcda（如圖所示），由下列四個過程所組成：ab為定壓吸熱過程（從回熱器中吸熱）；bc為定溫膨脹過程，並從高溫熱源吸熱；cd為定壓放熱過程（向回熱器中放熱）；da為定溫壓縮過程，並向低溫熱源放熱。同樣可以證明：在相同的溫度範圍內，理想的定壓回熱迴圈（艾利克松迴圈）和卡諾迴圈，具有相同的熱效率。理想回熱迴圈（斯特林迴圈和艾利克松迴圈）通常稱為概括性卡諾迴圈。實踐證明，採用回熱措施可以提高迴圈熱效率，也是餘熱回收的一種重要節能途徑。1。氣體動力迴圈的基本概念1）內燃機的特性參數：壓縮比、定容升壓比定壓預脹比2）內燃機迴圈平均壓力、迴圈平均進熱溫度和平均放熱溫度2。三種迴圈（混合、定容、定壓加熱）的工作過程、原理及

P-V圖和T-S圖3。三種迴圈各典型點的狀態參數計算4。三種迴圈的能量分析和性能分析5。三種迴圈的熱效率比較（在有關相同條件下進行比較）6。瞭解其他氣體動力迴圈本章小結第十一章蒸汽動力迴圈

第一節水蒸汽作為工質的卡諾迴圈第二節基本蒸汽動力裝置理想迴圈

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朗肯迴圈第三節其他蒸汽動力迴圈簡介1。熟練掌握朗肯迴圈的工作過程和原理2。熟練掌握影響朗肯迴圈熱效率的因素、有關熱效率的計算和和分析及p-v圖和T-s圖3。瞭解其他蒸汽動力迴圈基本要求：第一節水蒸汽作為工質的卡諾迴圈1.汽水混合物壓縮過程c-5難以實現。2.迴圈局限於飽和區，上限溫度受限於臨界溫度，效率不高。3.膨脹末期水分過多，不利於動力機。第二節基本蒸汽動力裝置的理想迴圈——朗肯迴圈一、朗肯迴圈及其工作過程1.工作過程2.朗肯迴圈的p-v圖和T-s圖pvTs1212334456561—2：汽輪機中絕熱膨脹2—3：冷凝器中定壓冷凝3—4：給水泵中絕熱壓縮4—5—6：鍋爐中定壓加熱6—1：過熱器中定壓加熱s二、朗肯迴圈的熱效率、汽耗率1.熱效率每千克新蒸汽在鍋爐和過熱器中吸收的熱量為=面積4561ba4ba每千克廢汽在冷凝器中向冷卻水放出的熱量為=面積23ab2vp123456214Ts356迴圈淨熱量為ba每千克蒸汽在汽輪機中作功為=面積12cd1cd每千克蒸汽在水泵中耗功為=面積34dc3迴圈淨功為vp123456214Ts356q=w迴圈的熱效率為略去水泵消耗比軸功，h3=h2’蒸汽動力裝置的熱效率為214Ts356例11-1

某遠洋船的汽輪機按朗肯迴圈用過熱蒸汽工作，蒸汽的初始參數為：p1=5Mpa，t1=440℃，冷凝器中的蒸汽壓力p2=0.005Mpa，試求迴圈熱效率。解

根據p1=5Mpa，t=440℃，由水蒸氣h-s圖（附圖1）中找到點1，查得h1=3293.2kJ/kg。

hsX=1p1t11p22h2=2069.2kJ/kg

p2=0.005Mpa查飽和水蒸氣表得

h2′=137.77kJ/kg2.汽耗率

汽耗率也是衡量蒸汽動力裝置工作好壞的重要經濟指標之一。汽耗率ｄ表示每產生1千瓦小時的功(等於3600kJ）需要消耗多少kg的蒸汽。１kg蒸汽在一個迴圈中所作的功為汽耗率ｄ隨熱效率ηt的提高而降低三、蒸汽參數對朗肯迴圈熱效率的影響初溫、初壓和終壓1.初溫t1對熱效率的影響214Ts356t1

t

提高初溫還能提高絕熱膨脹終點的幹度。1’2’2.初壓ｐ1對熱效率的影響124Ts356p1

t

提高初壓將使絕熱膨脹終點的幹度下降。因為提高初溫能提高廢汽的幹度,所以提高初壓和提高初溫應同步進行。5’6’1’2’3.終壓p2對熱效率的影響2Ts143562’3’4’p2

t

終壓p2(t2對應的飽和壓力)的降低受到環境溫度的限制。對於汽輪機動力裝置,終壓的範圍為ｐ2＝0.003-0.004MPa。例11-2

某基本蒸汽動力裝置，其新汽壓力p1=170bar，t1=550℃,汽輪機排汽壓力p2=0.05bar。求汽輪機所產生的功；迴圈熱效率；汽耗率；若汽輪機相對內效率ηoi=0.90，則實際迴圈熱效率與實際汽耗率為多少？解

根據p1=170bar，t1=550℃，查表得h1=3