1工程热力学3.15

注册暖通设备工程师， 热力学系统通常选取一定的工质或空间作为 研究对象，称之热力系统。

工程热力学

• 1. 基本概念、基本过程
  • 1. 基本概念
    • 1. 热力学系统
      • 通常选取一定的工质或空间作为 研究对象，称之热力系统
    • 2. 状态平衡
      • 平衡必稳定，稳定未必平衡
    • 3. 状态参数
      • 1. 基本状态参数：
      • 2. 导出状态参数：
      • 3. 强度参数：
      • 4. 广延参数：
      • 5. 状态公理：对于组成一定的 物质系统，决该平衡状态独立参数有 n+1 个。n功量，1热
    • 4. 功量和热量
      • 功量
        • 系统对外作功（膨胀）为“+”，W＞0 外界对系统作功（压缩）为“-”，W＜0
      • 热量
        • 系统吸热“+” 系统放热“--”
      • ①均为 通过边界 传递的能量； ②均为 过程量 ； ③功传递由 压力差 推动，比体积变化是作功标志；热量传递由温差推动，比熵变化是传热的标志； ④功是系统与外界之间，在 力的推动下，通过 宏观有序运动而传递的能量； 热是系统与外界之间，在 温度 的推动下，通过微观无序运动 而传递的能量； 功转换为热是 无条件 的； 热转换为功是 有条件、限度的 。
    • 5. 循环及评价
      • 热力循环
        • 按性质分
          • 可逆循环
          • 不可逆循环
        • 按目的分
          • 正向循环（动力循环）
          • 逆向循环（制冷、热泵循环）
      • 评价
        • 正向循环
          • 热效率h=
        • 逆向循环
          • 制冷系数e
          • 供热系数e/=
  • 2. 过程
    • 1. 准静态过程
    • 2. 可逆过程
      • 可逆过程是一个理想过程。 可逆过程的条件： 准静态过程+无耗散效应
    • 3. 不可逆过程
    • 1.可逆 =准静态 +没有耗散效应。 2. 准静态 着眼于系统 内部平衡 ，可逆 着眼于系统 内部 及系统与 外界作用的总效果。 3. 一切实际过程不可逆。
• 2. 热力学第一定律与气体性质
  • 1. 热力学第一定律
    • 1. 实质：能量守恒与转换定律 在热力学中的应用
    • 2. 表述：在热能与其它形式的互相转换过程中， 能的总量始终不变
    • 3. 能量
      • 内能
        • 化学能
        • 核能
        • 内热能
          • Uk
            • 平动动能
            • 转动动能
            • 振动动能
            • f1（T)
          • Up
            • f2（T,v)
          • U=U(T,v)
      • 系统储存能E=
  • 2. 功与焓
    • 焓：焓=内能+推动功 H=
      • 定义：焓表示工质沿流动方向向前传递的总能量中取决于热力状态的那部分能量。 对于不流动工质，焓只是一个复合状态参数。 对于理想气体 h = f (T)
  • 3. 热力学第一定律表达式
  • 4. 热力学第一定律应用
  • 5. 气体的性质
    • 1. 理想气体的性质及状态方程
      • • R=
    • 2. 迈耶公式
    • 3. 定值比热容
• 3. 理想气体基本热力过程
  • 1. 定容过程
  • 2. 定压过程
  • 3. 定温过程
  • 4. 绝热过程
  • 5. 多变过程
  • • 多变指数n=
    • 最佳增压比：p=
• 4. 热力学第二定律
  • 1. 实质及表述
    • （1）自发过程有方向性； （2）自发过程的反方向过程并非不可进行，而是要有附加条件； （3）并非所有不违反第一定律的过程均可进行。
    • 表述
      • 克劳修斯：热量传递方向
      • 开尔文：热功转换
  • 2. 卡诺循环和卡诺定理
    • • 热效率h=
      • 制冷系数e
      • 供热系数e/=
    • 定理
      • 定理1：与可逆循环的种类无关，与工质无关
      • 定理2：一切不可逆循环的热效率必小于可逆循环热效率。
  • 3. 表达式
  • 4. 熵
    • 1. 克劳修斯不等式：
      • • （1）Tr是热源温度； （2）工质循环，故q 的符号以工质考虑。
    • 2. 熵方程Ds = Sf+ Sg
      • Sf
        • +吸热
        • -放热
      • Sg
        • +不可逆
        • 0可逆
    • 3. 流入系统熵 -流出系统熵 +熵产=系统熵增
• 5. 水蒸气、湿空气与流动
  • 1. 水蒸气
    • 1. 水的汽化过程
    • 2. 湿蒸汽
      • 湿饱和蒸气（湿蒸气）的干度x=
        • mv-湿蒸气中干饱和蒸气的质量
        • mw-湿蒸气中饱和水的质量
    • 3. 水蒸气图表及焓湿图
      • 1点2线3区5态
    • 4. 水蒸气热力过程
  • 2. 湿空气
    • 1. 定义
      • 湿空气：干空气+水蒸气
      • 干空气：完全不含水蒸气的空气。
      • 未饱和空气=干空气+过热水蒸气 饱和空气=干空气+饱和水蒸气
    • 2. 性质
      • 1. 湿空气成分及压力
        • p = pv +pa
      • 2. 未饱和湿空气与饱和湿空气
      • 3. 露点
      • 4. 绝对湿度、相对湿度和含湿量
        • 1. 绝对湿度：1m3的湿空气中所含水蒸气的质量rv=
        • 2. 相对湿度：湿空气的绝对湿度ρv与同温度下饱和湿空气的绝对湿度ρs之比称为湿空气的相对湿度。
          • j=
        • 3. 含湿量：在湿空气中，与单位质量干空气共存的水蒸气的质量
          • d=
      • 5. 湿空气的相对分子质量、气体常数及密度
        • 1. 干空气的相对分子质量:
          • Ma=
          • Mv=
        • 2. 湿空气的平均相对分子质量:
          • M=
        • 3. 湿空气的气体常数Rg=
      • 6. 湿空气的焓
        • 温度t下干湿空气的焓为h=
      • 7. 干、湿球温度计
    • 3. 焓湿图
    • 4. 热力过程
      • 1. 加热过程
      • 2. 冷却去湿过程
      • 3. 绝热加湿
      • 4. 定温加湿
      • 5. 混合
  • 3. 气体和蒸汽流动
    • 1. 基本方程
      • 1. 连续性方程
      • 2. 绝热过程方程
      • 3. 绝热稳定流动能量方程
      • 4. 音速方程
    • 2. 基本特性：
    • 3. 喷嘴中的流速和流量
      • 喷嘴流速
        • 普适C2=
        • 理想气体、定比热容
        • 实际气体
      • 临界压比b=
        • 双原子理想气体
          • K= ，b=
        • 三原子理想气体
          • K= ，b=
        • 过热水蒸气
          • K= ，b=
        • 湿空气
          • K= ，b=
    • 4. 等焓节流h1=
• 6. 动力与制冷循环
  • 1. 动力循环
    • 1. 蒸汽动力循环
      • 朗肯循环
        • • • 4561水与蒸气在锅炉中的 可逆定压加热过程 1-2水蒸气在汽轮机的 可逆绝热膨胀过程 2-3乏汽在冷凝器中的 定压放热过程 3-4水在给泵中的可逆 绝热压缩 过程 ;
      • 回热循环
        • 抽汽级数愈多，效率愈高，费用愈大
        • 提高等效卡诺循环的平均吸热温度
      • 再热循环
        • 提高乏汽干度
    • 2. 热电循环
      • 循环热量利用系数K
        • 背压式热能利用系数最高K=1，普通朗肯循环最低，抽气式介于两者之间
    • 3. 内燃机循环
      • 混合加热循环（萨巴德循环）
      • 定压加热循环(狄塞尔循环)柴油机
      • 定容加热循环(奥图循环)汽油机、煤气机
  • 2. 制冷循环
    • 1. 空气压缩循环
      • 制冷系数e=
    • 2. 蒸汽压缩循环
    • 3. 吸收式循环
      • • （1）循环耗功少，可以利用温度较低的余热资源如：地水、烟气内燃机 排气。 （2）制冷量相同的情况下，体积较蒸汽压缩式装置大维护工作。 （3）机组需要很高的气密性，对材料及制造有求。 （4）溴化锂 -水系统中，水是制冷剂，溴化锂是吸收剂；氨 -水系统中，氨是制冷 剂，水是吸收剂
    • 4. 热泵循环
• （1）在系统内外的 不平衡势 （如压力差 、温度差等 ）较小 。 （2）过程进行缓慢 、弛豫时间 非常短 。 （3）工质有 恢复平衡 能力 。