工程热力学大总结大全

1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。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，其界面称为控制绝热系统：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。单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。复相系：由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三相系统。单元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系。多元系：由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。非均匀系：成分和相在整个系统空间呈非均匀分布，称非均匀系。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。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。f根本状态参数：在工质的状态参数中，其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量温度：是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量，其物理实质是物质内部大量微观分子热运动压力：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即为相对比容：单位质量工质所具有的容积，称为工质的比容。密度：单位容积的工质所具有的质量，称为工质的密度。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，强度性参数起着推动力作用，称为广义力或势。2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，这样的过程称为膨胀功：由于系统容积发生变化〔增大或缩小〕而通过界面向外界传递的机械功称为膨胀功，也称热量：通过热力系边界所传递的除功之外的能量。热力循环：工质从某一初态开始，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状态参数:1状态参数是状态的函数，对应一定的状态，状态参数都有唯一确定的数值，工质在热力过程中发生状态变化时，由初状态经过不同路径，最后到达终点，其参数的变化值，仅与初、终状态有关，而与状态变化的途径无关。mw2—式中——分子平移运动的动能，其中m是一mw2—n—分子浓度，即单位容积内含有气体的分子数，其中N为容积V包含的气体3g式中B—当地大气压力P—高于当地大气压力时的相对压力，称表压力；gH—低于当地大气压力时的相对压力，称为真空值。m式中V—工质的容积m—工质的质量热力循环:循环热效率0—循环所作的净功。制冷系数：0—循环所作的净功。式中q1—工质向热源放出热量2—工质从冷源吸取热量0—循环所作的净功45第二章气体的热力性质理想气体：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比热：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，称为该物体的比热。定容比热：在定容情况下，单位物量的物体，温度变化1K〔1℃〕所吸收或放出的热量，称为该定压比热：在定压情况下，单位物量的物体，温度变化1K〔1℃〕所吸收或放出的热量，称为该定压质量比热：在定压过程中，单位质量的物体，当其温度变化1K〔1℃〕时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定压质量比热。定压容积比热：在定压过程中，单位容积的物体，当其温度变化1K〔1℃〕时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定压容积比热。定压摩尔比热：在定压过程中，单位摩尔的物体，当其温度变化1K〔1℃〕时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定压摩尔比热。定容质量比热：在定容过程中，单位质量的物体，当其温度变化1K〔1℃〕时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定容质量比热。定容容积比热：在定容过程中，单位容积的物体，当其温度变化1K〔1℃〕时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定容容积比热。定容摩尔比热：在定容过程中，单位摩尔的物体，当其温度变化1K〔1℃〕时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定容摩尔比热。混合气体的分压力：维持混合气体的温度和容积不变时，各组成气体所具有的压力。道尔顿分压定律：混合气体的总压力P等于各组成气体分压力Pi之和。混合气体的分容积：维持混合气体的温度和压力不变时，各组成气体所具有的容积。阿密盖特分容积定律：混合气体的总容积V等于各组成气体分容积Vi之和。混合气体的质量成分：混合气体中某组元气体的质量与混合气体总质量的比值称为混合气体的质6混合气体的容积成分：混合气体中某组元气体的容积与混合气体总容积的比值称为混合气体的容混合气体的摩尔成分：混合气体中某组元气体的摩尔数与混合气体总摩尔数的比值称为混合气体比照参数：各状态参数与临界状态的同名参数的比值。比照态定律：对于满足同一比照态方程式的各种气体，比照参数p那么第三个比照参数就一定相等，物质也就处于对应状态中。理想气体状态方程：式中p—绝对压力PaT—热力学温度K式中V—质量为mkg气体所占的容积T式中VM=Mv—气体的摩尔容积，m3/kmol；n—气体的摩尔数000与气体性质、状态均无关。R与状态无关，仅决定于气体性质。7说明单位物量的物体升高或降低1K所吸收或放出的热量。其值不仅取决于物质性质，还与气体热力的过程和所处状态有关。说明单位物量的气体在定容情况下升高或降低1K所吸收或放出的热量。说明单位物量的气体在定压情况下升高或降低1K所吸收或放出的热量。pv道尔顿分压定律阿密盖特分容积定律质量成分：8容积成分与摩尔成分关系：折合气体常数分压力确实定混合气体的比热容ni'i9混合气体的摩尔比热容混合气体的热力学能、焓和熵或或iiΣi或id常用气体在理想状态下的定压摩尔比热与温度的关系%%69氢氧氮HH02N22222几种气体的临界参数和范德瓦尔常数物质名称p33N222NH3几种气体的临界压缩因子热力学第一定律: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局部，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。流动功〔或推动功〕：当工质在流进和流出控制体界面时，后面的流体推开前面的流体而前进，这样后面的流体对前面的流体必须作推动功。因此，流动功是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。流动功，即焓具有能量意义；对于不流开工质，焓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。节流：流体在管道内流动，遇到突然变窄的断面，由于存在阻力使流体压力降低的现象。p系统总储存能：热力学能变化：适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程〔用定值比热计算〕适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程〔用平均比热计算〕v=f(T)的经验公式代入积分。适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程〔用真实比热公式计算〕由理想气体组成的混合气体的热力学能等于各组成气体热力学能之和，各组成气体热力学能又可表示为单位质量热力学能与其质量的乘积。1适用于任何工质，可逆过程。适用于任何工质，可逆定容过程1适用于任何工质，可逆绝热过程。适用于闭口系统任何工质绝热、对外不作功的热力过程等热力学能或理想气体定温过适用于mkg质量工质，开口、闭口，任何工质，可逆、不可逆过程。适用于1kg质量工质，开口、闭口，任何工质，可逆、不可逆过程适用于微元，任何工质可逆过程热力学能的变化等于焓的变化与流动功的差值。适用于m千克工质f(T)适用于理想气体适用于理想气体的一切热力过程或者实际气体的定压过程适用于理想气体的一切热力过程或者实际气体的定压过程，用定值比热计算适用于理想气体的一切热力过程或者实际气体的定压过程用平均比热计算7．把的经验公式代入积分。适用于理想气体的一切热力过程或者实际气体的定压过程，用真实比热公式计算由理想气体组成的混合气体的焓等于各组成气体焓之和，各组成气体焓又可表示为单位质量9．热力学第一定律能量方程适用于任何工质，任何热力过程。适用于任何工质，稳态稳流热力过程适用于任何工质稳态稳流过程，忽略工质动能和位能的变化。1适用于任何工质可逆、稳态稳流过程，忽略工质动能和位能的变化。1适用于任何工质可逆、稳态稳流绝热过程，忽略工质动能和位能的变化。适用于任何工质可逆、稳态稳流定压过程，忽略工质动能和位能的变化。适用于任何工质等焓或理想气体等温过程。适用于任何气体，可逆过程。fgfg3．理想气体、可逆定容过程〕4．理想气体、可逆定压过程〕5．理想气体、可逆定温过程〕适用于理想气体、任何过程1适用于任何工质、可逆过程适用于任何工质、可逆定容过程-v1)适用于任何工质、可逆定压过程适用于理想气体、可逆定温过程适用于任何系统，任何工质，任何过程。适用于理想气体定温过程。适用于任何气体绝热过程。1适用于理想气体、绝热过程适用于理想气体、可逆绝热过程适用于理想气体、可逆多变过程流动功:f2211技术功:热力过程中可被直接利用来作功的能量，统称为技术功。适用于稳态稳流、微元热力过程技术功等于膨胀功与流动功的代数和。t适用于稳态稳流、微元可逆热力过程1适用于稳态稳流、可逆过程适用于任何工质、微元可逆过程。1适用于任何工质、可逆过程适用于mkg质量任何工质，开口、闭口，可逆、不可逆过程适用于1kg质量任何工质，开口、闭口，可逆、不可逆过程适用于微元，任何工质可逆过程。1适用于任何工质可逆过程。适用于任何工质，任何系统，任何过程。适用于微元稳态稳流过程t适用于稳态稳流过程适用于任何工质定容过程适用于理想气体定容过程。适用于任何工质定压过程适用于理想气体、定压过程适用于任何工质、绝热过程适用于理想气体、多变过程第四章理想气体的热力过程及气体压缩分析热力过程的一般步骤：1.依据热力过程特性建立过程方程式，p=f(v)；4.计算过程中传递的热量和功量。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。多变过程：凡过程方程为pvn=常数的过程，称为多变过程。定容过程：定量工质容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。单级活塞式压气机工作原理：吸气过程、压缩过程、排气过程，活塞每往返一次，完成以上三个过程。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。活塞式压气机的余隙：为了安置进、排气阀以及防止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。最正确增压比：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正确增压比。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。热机循环：假设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，那么此循环称气体主要热力过程的根本公式计算式1∞v=常数0p=常数-EQ\*jc3\*hps33\o\al(\s\up1(T),1))1pv=常数1pv=常数vкpEQ\*jc3\*hps18\o\al(\s\up8(k),1)EQ\*jc3\*hps18\o\al(\s\up8(k),2)npEQ\*jc3\*hps17\o\al(\s\up6(n),1)EQ\*jc3\*hps17\o\al(\s\up6(n),2)p-EQ\*jc3\*hps31\o\al(\s\up1(T),1))-Tpp1p∞0pp=zi＋1图4－1绝热过程p-v图图4－3多变过程p-v图第五章热力学第二定律热力学第二定律：开尔文说法：只冷却一个热源而连续不断作功的循环发动机是造不成功的。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，并使之完全转变为机械能而不引起其他变化的循环发动机，称为孤立系统：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。孤立系统熵增原理：任何实际过程都是不可逆过程，只能沿着使孤立系统熵增加的方向进行。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。热机循环：假设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，那么此循环称制冷：对物体进行冷却，使其温度低于周围环境温度，并维持这个低温称为制冷。制冷机：从低温冷藏室吸取热量排向大气所用的机械称为制冷机。热泵：将从低温热源吸取的热量传送至高温暖室所用的机械装置称为热泵。理想热机：热机内发生的一切热力过程都是可逆过程，那么该热机称为理想热机。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。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，与采用哪种工质无关。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。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。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。克劳修斯不等式r任何循环的克劳修斯积分永远小于零，可逆过程时等于零。I——某子系统熵变。开口系统熵方程：ISO——孤立系统熵增。第六章热力学微分关系式——物质在定容下压力随温度的变化率；——物质在定压下比体积随温度的变化率；μ——定温压缩系数，或简称压缩系数；——物质在定温下比体积随压力的变化率，表示物质在定温条件下受压后的压缩性。这上述两式适用于任意物质的任何可逆过程。比定压热容与比定容热容的关系:克拉贝龙方程:克劳修斯－克拉贝龙方程:未饱和水:水温低于饱和温度的水称为未饱和水〔也称过冷水〕.饱和水:当水温到达压力P所对应的饱和温度t时，水将开始沸腾，这时的水称为饱和水。s湿饱和蒸汽：把预热到ts的饱和水继续加热，饱和水开始沸腾，在定温下产生蒸汽而形成饱和液体和饱和蒸汽的混合物，这种混合物称为湿饱和蒸汽，简称湿蒸汽。干饱和蒸汽：湿蒸汽的体积随着蒸汽的不断产生而逐湿蒸汽中含干蒸汽的质量湿蒸汽中含干蒸汽的质量湿蒸汽的总质量湿蒸汽的总质量xxsxxpvxt)s12ptpsvwtp12)tt7-17-1凝固时体积膨胀的物质的p-t图图图7-2凝固时体积缩小的物质的p-t图湿空气：干空气和水蒸气所组成的混合气体。饱和空气：干空气和饱和水蒸气所组成的混合气体。未饱和空气：干空气和过热水蒸气所组成的混合气体。绝对湿度：每立方米湿空气中所含有的水蒸气质量。饱和绝对湿度：在一定温度下饱和空气的绝对湿度到达最大值，称为饱和绝对湿度相对湿度：湿空气的绝对湿度P与同温度下饱和空气的饱和绝对湿度P的比值含湿量(比湿度)：在含有1kg干空气的湿空气中，所混有的水蒸气质量饱和度：湿空气的含湿量d与同温下饱和空气的含湿量ds的比值湿空气的比体积：在一定温度T和总压力p下，1kg干空气和0.001d水蒸气所占有的体积湿空气的焓：M=rM+rM湿空气的气体常数：vsv相对湿度φ反映了湿空气中水蒸气含量接近饱和的程度。在某温度t下，φ值小，表示空气枯燥，饱和度D：湿空气比体积a22NN2Ar2第九章气体和蒸汽的流动稳态稳流：稳态稳流是指开口系统内每一点的热力学和力学参数都不随时间而变化的流动，但在系统内不同点上，参数值可以不同。为了简化起见，可认为管道内垂直于轴向的任一截面上的各种参数都均匀一致，流体参数只沿管道轴向或流动方向发生变化。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，这时气体的参数称减缩喷管：当进入喷管的气体是M<1的亚音速气流时，这种沿着气体流动方向喷管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M>1的超音速气流时，这种沿气流方向喷管截面积逐渐扩大的喷缩放喷管：如需要将M<1的亚音速气流增大到M>1的超音速气流，那么喷管截面积应由df<0逐渐转变为df>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，或简称缩放喷管，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。这些阀门、孔板或多孔堵塞物称为节流元件。假设节流过程中流体与外界没有热量交换，称为绝热节流，常常简称为节流。在热力设备中，压力调节、流量调节或测量流量以及获得低温流体等领域经常利用节流过程，而且由于流体与节流元件换热极少，可以认冷效应区：在转回曲线与温度纵轴围成的区域内所有等焓线上的点恒有μj>0，发生在这个区域内的绝热节流过程总是使流体温度降低，称为冷效应区。热效应区：在转回曲线之外所有等焓线上的点，其μj<0，发生在这个区域的微分绝热节流总是使流体温度升高，即压力降低dp，温度增高dT，称为热效应区。喷管效率：是指实际过程气体出口动能与定熵过程气体出口动能的比值。vJf1，f2，f——各截面处的截面积〔m2〕；v对微元稳定流动过程，连续性方程可表示为对于微元绝热稳定流动过程，可写成对于微元定熵过程有pv只适用于理想气体的比热容比κ为常数〔定比热容〕的可逆绝热过程。对于变比热容的定熵过程，理想气体的音速计算ac是给定状态的气体流速，a是该状态下的音速。根据马赫数的大小，可以把气流速度分为三档：当M＜1，称为亚音速，当M＝1，称为音速，当M＞1，称为超音速。在管道内作定熵流动时，dc与dp的符号相反；即气流速度增加(dc>0)，必导致气体的压力下降这是扩压管中的气体流动特性。热机：将热能转化为机械能的设备叫做热力原动机，简称热机。动力循环：热机的工作循环称为动力循环。根据热机所用工质的不同，动力循环可分为蒸汽动力循环和燃气动力循环两大类。奥托循环：定容加热理想循环是汽油机实际工作循环的理想化，又称为奥托循环。狄塞尔〔Diesel〕循环：定压加热理想循环是柴油机实际工作循环的理想化。燃气轮机：燃气轮机装置是一种以空气和燃气为工质、旋转式的热力发动机。燃气轮机装置主要由三局部组成，即燃气轮机、压气机和燃烧室。朗肯循环的热效率:常水泵消耗轴功与汽轮机作功量相比甚小，可忽略不计，因此h=h，于是可简化为二级回热循环热效率:2——汽轮机入口蒸气与乏汽的焓;8——第一、第二次抽汽的焓；9——第一、第二次抽汽压力下饱和水的焓；3——乏汽压力下凝结水的焓。再热循环热效率:或式中，称为压缩比，是个大于1的数，表示工质在燃烧前被压缩的程度。2制冷：对物体进行冷却，使其温度低于周围环境的温度，并维持这个低温称为。空气压缩式制冷：将常温下较高压力的空气进行绝热膨胀，获得低温低压的空气。利用制冷剂液体气化吸热实现制冷，它是直接利用热能驱动，以消耗热能为补偿将热量从低温物体转移到环境中去。吸收式制冷采用的工质是两种沸点相差较大的物质组成的二元溶液，其中沸点低的物质为制冷剂，沸点高的物质为吸收剂。热泵：是一种能源提升装置，以消耗一局部高位能(机械能、电能或高温热能等)把环境介质(水、空气、土壤)中贮存的不能直接利用的低位能量转换为可以利用的高位能。空气压缩式制冷系数或卡诺循环的制冷系数：图11-16单级压缩机对一冷藏室一冷冻室的系统图和T-s图第十二章化学热力学根底系统：对具有化学反响的热力系统而言，此时的系统是指参与化学反响物质的总和，在化学热力学理论空气量：保证可燃成分完全燃烧所需的最小空气量。反响热：反响热是指化学反响过程中系统与外界交换的热量。反响热效应：在反响过程中，系统不做有用功，生成物的温度与反响物的温度相等时系统所吸收或放出的热量，称为反响热效应，或简称热效应。标准反响热效应：当系统在标准状态下进行定温化学反响，或反响前后系统的生成物与反响物的温度均为298K，又不产生有用功，那么此时的反响热称为标准反响热效应，又简称标准热效应。热料的热值：燃料在完全燃烧过程中所能释放出的热能称为燃料的热值，也称为的发热量或燃烧热。标准状态下的热值称为标准热值〔标准燃烧热〕。燃料热值在数值上与反响热效应相等，但符号相反，热效应为负值，热值为正值。盖斯定律：反响热效应与反响的途径无关，不管这个化学反响过程是通过一个阶段完成，或经过几个阶段完成，只要反响前系统的状态与反响后系统的状态相同，那么它们的反响热效应必然相等。生成焓：生成反响中，生成1kmol的化合物的反响热效应称为该化合物的生成焓，用符号h0表示，T标准生成焓：如生成反响在标准状态下进行，热力学第三定律：当温度趋近于绝对零度时，凝式中n,n0——实际空气量及理论空气量的摩尔数。或式中Q——化学反响过程中，系统与外界交换的热量，称为反响热。反响热Q的符号仍和U2＝Up——化学反响系统中生成物的总内能，即指化学反响所有生