热力学第一定律和第二定律-开口系统稳定流动能量方程及其应用

开口系统稳定流动能量方程一、开口系统与边界的能量传递随物质传递的能量流动工质本身具有的能量流动功(或推动功)为推动流体通过控制体界面而传递的机械功。一、开口系统与边界的能量传递流动功出口处付出的推动功与入口处得到的推动功的差。流动功可以理解为开口系统维持流动所要付出的代价。用Wf表示。

Δwf=p2v2-p1v1单位工质：二、稳定流动能量方程的解析式稳定流动：工质流动时，流动状况不随时间改变稳定流动条件一、开口系统稳定流动能量方程h的物理意义h是状态参数，叫焓单位与u和pv相同。能量守恒原则：进入系统的能量-离开系统的能量=系统储存能量的变化开口系中随工质流动而携带的、取决于热力状态的能量。对于质量为mkg的工质，焓用H来表示，单位是J对于mkg的工质，公式（2-9）表示为：稳定流动能量方程适用条件：任何流动工质任何稳定流动过程稳定流动能量方程的应用动力机常见设备：热力发电机，如燃气轮机、汽轮机；压缩机械，如压气机、风机、泵等。特点：由于采用了良好的保温隔热措施，通过设备外壳的散热量极少，可认为其中的热力过程为绝热过程。能量方程：稳定流动能量方程的应用换热器HeatExchangers定义：实现冷热流体热量交换的设备。应用：锅炉、蒸发器、冷凝器、空气冷却器。（1）工质与外界只有热量交换，没有功的交换。（2）进出口工质的动能变化忽略不计，q=△h=h2-h1工质交换的热量等于其焓的变化可逆流动：定压过程。特点：稳定流动能量方程的应用涡轮机Turbine和压气机Compressor定义：特点：（1）涡轮机：工质膨胀推动叶轮输出机械功。（2）压气机：消耗机械功压缩工质。（1）工质与外界只有机械功的交换，没有热量的交换。（2）进出口工质动能的变化可以忽略不计。表达式：Ws=h1-h2涡轮机：Ws

＞0，h1

＞h2。涡轮机输出的轴功来自于工质焓的减少。压气机：Ws

＜0，h1

＜h2。压气机消耗的轴功用于增加工质的焓。其中：稳定流动能量方程的应用喷管和扩压管NozzlesandDiffusers定义：特点：（1）喷管：利用流体压降使流体加速的设备。（2）扩压管：利用流体流速降低使流体压力升高的设（2）与外界无轴功ws交换；（1）可简化为一元稳定流动；（3）无外界热量交换可忽略。喷管流体动能的增量总是等于其焓降能量方程：注意喷管：c2＞c1，h2＜h1。工质流经喷管动能的增加全部来自于焓值的减少。扩压管：c2＜c1，h2＞h1。工质流经扩压管焓值的增加全部来自于动能的减少。例1某蒸汽轮机的喷管入口处蒸汽的比焓为2780KJ/kg，出口处的比焓2340KJ/kg。设蒸汽在喷管内进行绝热膨胀，喷管入口处蒸汽流速为20m/s，求出口处的蒸汽流速。已知：c1求：c2解：

选择喷管的进、出口之间为开口系统若忽略入口流速c21c2c2注意由于喷管的进口流速通常远小于出口流速，入口流速可以忽略不计须注意的h单位必须与的单位统一为J。c2例2工质以c1=3m/s的速度通过截面f1=45c㎡的管道进入动力机。已知进口处p1=689.48kPa，v1=0.3373m3/kg，u