工程热力学复习总结(共26页).docx

精选优质文档-倾情为你奉上第一章 基本概念、基本过程 一、热力系统1、(热力)系统：系统：通常选取一定的工质或空间作为研究对象，称之为热力系统。2、外界：与体系发生质、能交换的物系。3、边界：系统与外界的分界面（线）。边界可实可虚，可定可动。二、系统的分类根据系统和外界之间物质、能量的交换情况分：1、闭口系统（控制质量）：和外界没有物质交换。2、开口系统（控制容积、控制体）和外界有物质交换。3、绝热系统：和外界间没有热量交换。4、 孤立系统：和外界既无能量交换又无物质交换。质量交换热量交换功量交换闭口系无可有可有开口系有可有可有绝热系可有无可有孤立系无无无三、平衡状态（一）定义：无外界影响(重力场除外)的条件下，系统保持状态参数不随时间而改变的状态。1、热平衡：在无外界作用的条件下，系统内部、系统与外界之间无温差。2、力平衡：在无外界作用的条件下，系统内部、系统与外界之间无压差。3、化学平衡：在无外界作用的条件下，系统内部、系统与外界之间无化学势差。平衡的充要条件：系统同时达到热平衡、力平衡、化学平衡。（二）平衡状态的特点：1、在不受外界影响下，平衡不会自发的破坏；2、处于不平衡的系统，在不受外界影响时，会自发的趋于平衡；3、单相工质处于平衡状态时，在忽略重力的影响下，其内部性质均匀一致。4、平衡必稳定，稳定未必平衡，平衡可以不均匀。对于气液两相并存的热力平衡系统，气相和液相密度不同，所以整个系统不是均匀的。四、状态参数状态确定，状态参数的数值也确定，反之亦然。非平衡状态系统内部存在不平衡势，因此不能用状态参数来描写。 （一） 状态参数分类：1、基本状态参数：压力P、比体积v、温度T（可以直接测量）导出状态参数：内能U、焓H、熵S2、强度参数：参数与系统质量无关，且不可相加。如：P、T广延参数：参数与系统质量成正比，且可相加。如：m、V、U、H、S（二） 基本状态参数1、 温度摄氏温度 t（）与热力学温度T（K）关系：t=T-273.15 2、压力（绝对压力）pPa、MPa（压强）单位面积上的垂直作用力。绝对压力p；表压力pe；真空度pv；环境压力pb。P=Pb+Pe (P>Pb) , P=Pb-Pv (P<Pb)绝对压力的值不变，表压力或真空度会随着环境压力的变化而变化。常用单位：巴 1 bar = Pa；标准大气压 1 atm = Pa；工程大气压 1 at = 98066.5 Pa； 10米水柱的压力毫米汞柱 1 mmHg =133.3224 Pa；毫米水柱 1 mmH2O=9.80665 Pa。注意：只有绝对压力 p 才是状态参数，才能直接进行热力计算。3、比体积及密度 v = V/m =1/m3/kg（三）简单可压缩系统（只有热量交换和体积变化功量的交换），只需两个独立的参数（如p、v，p、T 或v、T）便可确定它的平衡状态。 （四）状态参数坐标图一简单可压缩系只需两个独立参数就可以确定其平衡状态图上每一点都代表一个平衡状态。 不平衡态无法在坐标图上表示五、功量容积变化功的计算:W=12W=12PdV功是过程量,可以用p-v图上过程线与v轴包围的面积表示功的符号约定：系统对外作功（膨胀）为“+”，W0 外界对系统作功（压缩）为“-”，W0功和功率的单位：J或KJ，W或KW示功图:单位： 六、热量定义：仅仅由于温差而通过边界传递的能量。计算式：Q=12TdS符号约定：系统吸热“+”，系统放热“”ds>0：吸热； ds<0：放热； ds=0：绝热单位：J或KJ热量也是过程量，示热图功与热量的异同：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；功转化为热是无条件的；热转化为功是有条件、限度的。七、热力过程和热力循环热力循环分类：1、按性质分：可逆循环；不可逆循2、按目的分：正向循环；逆向循环（一）正向循环（动力循环）特点：1、输出净功；2、在pv图及Ts图上顺时针进行；3、从高温热源吸热，向低温热源放热，同时向外输出功。（二）逆向循环特点：（制冷循环、热泵循环）1、输入净功；2、在pv图及Ts图上逆时针进行；3、从低温热源吸热，向高温热源放热，并消耗功量。（三）循环经济性评价指标：1、正向循环：热效率：t=Wnetq1=q1-q2q1=1-q2q1<12、逆向循环：制冷系数：=q2wnet=q2q1-q2or<1供热系数：'=q1wnet=q1q1-q2>1, '=+1八、准静态过程、可逆过程与不可逆过程（一）准静态定义：所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态的过程。可以看成有一系列平衡态组成。准静态实现条件：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。（二）可逆过程定义：系统经历某一过程后，经原途径返回原来状态，使系统与外界同时恢复到初始状态，而不留下任何痕迹的过程，没有耗散效应的准静态过程。可逆过程与准静态过程的关系：1、可逆过程与准静态过程的差别就是有无耗散效应。2、准静态过程是实际过程理想化，可逆过程是绝对理想的过程3、可逆过程一定是准静态过程，准静态过程不一定是可逆过程。（三）注意点：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。4、可逆过程可用状态参数图上实线表示 。 第二章 热力学第一定律与气体的性质 一、热力学第一定律：能量守恒与转换定律对于任何系统，各项能量之间平衡的关系一般表示为：进入系统的能量离开系统的能量=系统储存能量的变化 适用于一切工质和一切热力过程。（一）内能内能单位:J或KJ U=U(T,v) 系统储存能：E=U+Ek+Ep e=u+ek+ep注意点：1、内能是状态参数（内能的变化U只与初终态有关）。2、工质经过循环后，内能的变化为0。3、对于理想气体u=f(T)（二）功1、体积变化功W 系统体积变化所完成的膨胀功或压缩功，是热变功的源泉，与其它形式的能量的转换则属于机械能的转换。2、轴功Ws 通过轴与外界交换的能量。3、推动功系统引进或排除工质传递的功量。工质在开口系统中流动而传递的功。pAH=pv注意：推动功是由泵或风机加给被输送工质并随工质流动向前传递的一种能量，非工质本身具有的能量，只有在工质流动时才有。 4、流动功Wf系统维持流动所花费的代价。p2v2-p1v1=(pv) 5、技术功Wt技术功=膨胀功-流动功：wt=ws+12cf2+gz可逆过程：wt=pdv-dpv=-vdp（三）焓焓=内能+推动功单位：J或J/Kg焓是状态参数：dh=0 h=f(p,T)；h=f(T,v)物理意义：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。对于理想气体二、热力学第一定律基本表达式（一）闭口系基本能量方程式：Q=U+W Q=dU+W q=u+w q=du+w1、 对于可逆过程：Q=U+12pdV2、对于循环：Q=dU+W dU=0 Q=Wnet（二）开口系统稳定流动能量方程：适用于：任何工质，任何过程。开口系统稳定流能量方程式：Q=H+W t Q=dH+Wtq=h+wt q=dh+wt1、 对于可逆过程：Q=H-12Vdp2、 对于循环：Q=dH+Wt dh=0 Q=Wnet三、稳定流动能量方程式的应用1、动力机（蒸汽轮机、气轮机）：wtws=h1-h22、压气机、水泵类：wc=-wt-ws=h2-h13、换热器：q=h=h2-h14、喷管：使气流加速的设备：12(cf22-cf12)=h1-h25、流体的混合：m1h1+m2h2=(m1+m2)h36、绝热节流：h=0 h1=h2四、气体的性质（一）理想气体特点：（1）理想气体分子的体积忽略不计（2）理想气体分子之间无作用力；（3）理想气体分子之间以及分子与容器壁的碰撞都是弹性碰撞。 当实际气体0，v的极限状态时，即为理想气体。实际气体在低压高温时可按理想气体处理。（二）理想气体的状态方程：PV=mRgT（三） 实际气体实际气体和理想气体的偏差在于，实际气体分子之间存在着相互的作用力，分子本身占有一定的体积。1、压缩因子>1 较理想气体难压缩，可压缩性小。Z =1 理想气体<1 较理想气体易压缩，可压缩性大。2、对比态原理和对比参数对比态原理:接近于临界点时，所有流体都显示出相同的性质。Pr=PPcr Tr=TTcr vr=vvcr特点：对比态方程中没有物性常数，所以是通用方程。从对比态方程中可看出： 相同的p，T 下，不同气体的v不同： 相同的pr，Tr下，不同气体的vr 相同：对应态定律：对于能满足同一对比状态方程的同类物质，如果它们对比参数的其中两个相同，则第三个参数就一定相同，物质也就处于对应状态中。凡是临界压缩因子相近的气体，可以看做彼此热相似。（四）理想气体的比热容1、比热容：c=limT0qT=qdT2、比热容之间的关系迈耶公式： CP-CV=Rg CP=-1Rg Cp.m-Cv.m=R CV=1-1Rg 理想气体的比热容比：=CPCV注意：理想气体可逆绝热过程的绝热指数：K=3、比热容不同的计算方法真实比热容：CV=+T+T2+T3+T4 平均比热容:Cn|t1t2=Cn|0t2t2-Cn|0t1t1t2-t1 Cn|t1t2=a+b2(t2+t1) 定值比热容单原子气体i=3双原子气体i=5多原子气体i=7Cv.m J/(mol.K)3/2R5/2R7/2RCP.m J/(mol.K)5/2R7/2R9/2R=CP.m/ Cv.m1.671.401.29（五）理想气体的内能和焓1、理想气体内能（热力学能）：u=cV(T2-T1)仅是温度的函数,适用于理想气体一切过程或实际气体的定容过程。2、理想气体焓：h=cp(T2-T1)也是温度的函数，适用于理想气体一切过程或实际气体的定压过程。（六）理想混合气体的定义由相互不发生化学反应的理想气体组成混合气体，其中每一组元的性质如同它们单独存在一样，因此整个混合气体也具有理想气体的性质。混合气体的性质取决于各组元的性质与份额。 1、混合气体的基本定律（1）分压力与道尔顿定律：P=P1+P2+Pk=i=1Kpi （2）分体积与阿密盖特定律：V=V1+V2+Vk=i=1KVi（3）理想混合气体的成分质量分数： gi=mim i=1kgi=1 摩尔分数： xi=nin i=1kxi=1体积分数： ri=ViV i=1kri=1各成分间的关系：ri=xi xi=giMMi=giRg.iRg（4）混合气体的折合摩尔质量和折合气体常数混合气体的折合摩尔质量：M=mn=1ni=1kniMi=i=1kninM=i=1kxiMi=i=1kriMiiM=1m1mM1+m2mM2+mnmMn=1i=1ngiMi理想混合气体的平均气体常数：Rg=RM=Ri=1nxiMi=Ri=1nriMiRg=RM=Ri=1ngiMi=i=1ngiRMiRg=i=1ngiRg.i第三章 理想气体基本热力过程、压气机 一、 理想气体的基本热力过程（一）定容过程：1、定容过程，内能、焓、熵变化为：u=cVT H=cPT S=cVlnT2T12、定容过程在p-v图和T-s图上的表示 （二）定压过程：1、定压过程，内能、焓、熵的变化为：u=cVT H=cPT S=cPlnT2T13、 定压过程在p-v图和T-s图上的表示 （三）定温过程：1、定温过程，内能、焓、熵的变化为： u=cVT=0 H=cPT=0 S=Rglnv2v1=RglnP1P22、定温过程在p-v图和T-s图上的表示 （四）定熵（绝热）过程：1、定熵过程，内能、焓、熵的变化为：u=cVT H=cPT S=02、定熵过程在p-v图和T-s图上的表示 （五）多变过程1、过程方程式：pvn=常数n=，v = 常数，定容过程;n=0， p=常数， 定压过程；n = 1，pv= 常数，定温过程；n=k， pv k = 常数，定熵过程；2、多变过程，内能、焓、熵的变化为： 3、多变过程在p-v图和T-s图上的表示 4、多变指数：n=ln(p2/p1)ln(v1/v2)5、多变比热容：cn=n-kn-1cv 当 n=0 时，(定压过程)：cn=cp当 n=1 时，(定温过程)：cn当 n=k 时，(定熵过程)：cn0当 n®¥ 时，(定容过程)：cn=cv6、过程中q、w、u的判断（1）q的判断：以绝热线为基准：q=12Tds（2）w的判断：以定容线为基准：w=12pdv（3）u的判断：以定温线为基准：u=cVT二、压气机（一）压缩过程可能会出现三种情况：1、绝热压缩：过程中对气体未采取冷却措施2、定温过程：气体被充分冷却3、多变过程：采取了一定冷却措施，但又未能充分冷却定熵过程：T2K=T1(P2P1)k-1k多变过程：T2n=T1(P2P1)n-1n定温过程：T2T=T1 理想压缩是等温压缩，通常为多变压缩, 1<n<（二）余隙的影响 每次进气量小，气缸容积不能充分利用，压缩比越大越明显，容积效率降低。余隙对理论耗功无影响（实际上还是使耗功增大）属于有害容积。（三）多级压缩和中间冷却工程上需要高压气体，但压缩过程中随 p 升高则T 升高；容积效率hV 下降。1、分级压缩，中间冷却的优点为：A、改善润滑油特性B、提高压气机容积效率C、降低排气温度，节省功耗。2、按最佳增压比选择各级中间压力，优点：a. 各级耗功相等，有利于曲轴平衡。b. 各缸终温相同，有利于润滑油工作及使可靠性增加。c. 各级散热相同，各中冷器散热相等。若m级，则：1=2=m=mPm+1P1时wc=wc.min第四章 热力学第二定律 一、热力学第二定律实质和表述（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。（一）能量转换方向性的实质是能质有差异无限可转换能机械能，电能部分可转换能热能：TT0不可转换能环境介质的热力学能（二）第二定律的两种典型表述1、克劳修斯叙述热量不可能自发地不花代价地从低温物体传向高温物体。2、开尔文-普朗克叙述不可能制造循环热机，只从一个热源吸热，将之全部转化为功，不在外界留下任何影响。（三）关于第二类永动机1、单一热源下的动力机。2、不违反热力学第一定律，但违反热力学第二定律。二、卡诺循环（一）正向卡诺循环的组成：a-b：可逆定温吸热 b-c：可逆绝热膨胀 c-d可逆定温放热 d-a：可逆绝热压缩（二）正向卡诺循环热效率：c=1-T2T1结论：1、卡诺循环的热效率只取决于高温热源的温度与低温热源的温度，而与工质的性质无关;提高高温热源的温度，或者降低低温热源的温度，都可以提高热效率。 2、卡诺循环的热效率总是小于1，不可能等于1，因为T1 或T20K都是不可能的。这说明通过热机循环不可能将热能全部转变为机械能; 3、当T1=T2时，卡诺循环的热效率等于零，这说明没有温差是不可能连续地将热能转变为机械能，只有一个热源的热机（第二类永动机）是不可能的。（三）逆向卡诺循环 1、制冷系数：c=q2wnet=T2T1-T2or<1，通常c>12、供热系数：c'=q1wnet=T1T1-T2>1制冷系数与供热系数的关系：c'=c+1三、卡诺定理定理1：在相同温度的高温热源T1和相同的低温热源T2之间工作的一切可逆循环，其热效率都相等，与可逆循环的种类无关，与采用哪种工质也无关。定理2：在同为温度T1的热源和同为温度T2的冷源间工作的一切不可逆循环，其热效率必小于可逆循环热效率。c=1-T2T1（1）指出了热效率的极限，热效率仅与冷、热源温度有关，且它的值永远小于1。（2）提高热机效率的途径：减少不可逆、提高T1，降低T2；（3）由于不花代价的低温热源的温度以大气环境温度为极限，而环境温度比较稳定，视为定值，那么高温热源的热量最多只有一部分可以转变成功，提示了热变功的极限。四、熵（一）状态参数熵1、可逆过程：与工质的性质无关,其中T 既是工质的温度，也等于热源的温度。ds=qT克劳修斯积分等式：qT=02、 不可逆过程：ds>qTr 克劳修斯积分不等式：qT<03、不可逆过程熵差计算：即设计一组或一个初、终态与不可逆过程相同的可逆过程，计算该组可逆过程的熵差即可。五、熵方程与孤立系统熵增原理（一）熵方程: s=sf+sg1、熵流：系统与外界换热造成系统熵的变化。sf=12qTr，吸热 “+”；放热 “”2、熵产：sg，非负系统进行不可逆过程造成系统熵的增加：不可逆“+”；可逆“0”结论：单纯传热，若可逆，系统熵变等于熵流；若不可逆系统熵变大于熵流，差额部分由不可逆熵产提供。 3、熵方程考虑系统与外界发生质量交换，系统熵变除（热）熵流，熵产外，还应有质量迁移引起的质熵流，所以熵方程应为： 流入系统熵-流出系统熵+熵产=系统熵增4、熵方程核心：s=sf+sg熵可随热量和质量迁移而转移；可在不可逆过程中自发产生。由于一切实际过程不可逆，所以熵在能量转移过程中自发产生（熵产），因此熵是不守恒的，熵产是熵方程的核心。（二）孤立系统熵增原理孤立系内一切过程均使孤立系统熵增加，其极限为一切过程均可逆时系统熵保持不变。dSiso=Sg0：可逆取 “=”；不可逆取“>”结论：（1）孤立系统熵增原理Siso=Sg 0，可作为第二定律的又一数学表达式，而且是更基本的一种表达式；（2）孤立系统的熵增原理可推广到闭口绝热系；（3）一切实际过程都不可逆，所以可根据熵增原理判别过程进行的方向； （4）孤立系统中一切过程均不改变其总内部储能，即任意过程中能量守恒。但各种不可逆过程均可造成机械能损失，而任何不可逆过程均是Siso>0， 所以熵可反映某种物质的共同属性。（三）作功能力的损失：I=T0Siso孤立系统的熵增是衡量作功能力损失的尺度。 第五章 水蒸气、湿空气及流动 一、 水蒸气气体：远离液态，一般可作为理想气体处理，如空气、燃气。 蒸汽：靠近液态，一般不能作为理想气体处理，如水蒸气、氨蒸气等。 蒸发：可在任何温度下进行。沸腾：在给定压力所对应的温度下发生。（一）基本概念（1）饱和蒸汽：处于饱和状态下的蒸汽。（2）饱和水：处于饱和状态下的水。（3）湿饱和蒸汽（湿蒸汽）：饱和蒸汽+饱和水。（4）干饱和蒸汽：不含饱和水的饱和蒸汽。（5）未饱和液体：温度低于所处压力下饱和温度的液体。（6）汽化潜热：r=h"-h'（7）湿饱和蒸气（湿蒸气）的干度x：x=mvmw+mv X=0 饱和液0<X<1 湿饱和蒸汽X=1 干饱和蒸汽（二）水的定压汽化过程1点：临界点2线：上界线（干饱和蒸汽线）、下界线（饱和液体线）3区：液相区（未饱和液体区）、汽液两相区（湿蒸汽区）、汽相区（过热蒸汽区）5态：未饱和水、饱和水、湿蒸汽、干蒸汽、过热蒸汽湿饱和蒸汽参数计算：vx=xv"+1-xv'=v'+x(v"-v')xv"hx=xh"+1-xh'=h'+xh"-h'=h'+xsx=xs"+1-xs'=s'+xs"-s'=s'+xTs（三）、水蒸气的焓熵图C临界点；CA下界线 ；CB上界线 ；定压线 ；定容线 ；定温线 ；定干度线 ；湿蒸汽区的定压线与定温线重合二、水蒸气的基本热力过程（1）定容过程： w=0 ; wt=vp1-p2 ; q=w+u=u2-u1=h2-h1-(p2-p1)v（2）定压过程： wt=0 ; w=pv2-v1 ; q=wt+h=h2-h1（3）定温过程： w=q-u=Ts2-s1-h2-h1+p2v2-p1v1 wt=q-h=Ts2-s1-h2-h1q=12Tds=Ts2-s1(4)定熵过程： w=u1-u2wt=h1-h2 q=0三、湿空气（一）湿空气的性质1、基本概念：（1）湿空气：干空气+水蒸气：P=Pv+Pa（2）湿空气中水蒸气的分压力很低，一般情况下，湿空气可以看作理想混合气体。（3）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（4）空气达到饱和的途径t 不变，pv 上升，pv = ps(t)Pv 不变，t 下降，t = ts (pv)2、露点 湿空气中的水蒸气分压力pv对应的饱和温度：PvTd3、绝对湿度 1m3的湿空气中所含水蒸气的质量。 v=mvV注意：v 数值不能直接反映湿空气吸湿能力的大小。3、 相对湿度：=vs=PvPs01：=1饱和湿空气；0<<1未饱和湿空气；=0干空气 注意：相对湿度越小，空气越干燥，吸水能力越强；相对湿度越大，空气越湿润，吸水能力越低。5、含湿量：kg/kg(干空气)d=mvma=va d=0.622pvp-pv=0.622psp-ps 6、湿空气的相对分子质量、气体常数及密度结论：水蒸气的分压力越大，即水蒸气的含量越多，湿空气的平均相对分子质量就越小，湿空气的气体常数越大。 PvM,Rg湿空气的平均分子量永远小于干空气相对分子量。7、湿空气的焓 湿空气的焓： H=maha+mvhv湿空气的比焓：h=Hma=ha+dhv温度t下干湿空气的焓为：h=1.005t+d(2501+1.863t)8、干、湿球温度计 (t-tw) 空气干燥(t-tw) 空气湿润t=tw=ts=1空气饱和9、湿空气的焓湿图 定焓线簇：h0 、h1、 定含湿量线簇 d1、 d2 定温线簇： t0 、t1、 定相对湿度线簇：j 1水蒸气分压力线：Pv（二）湿空气的基本热力过程 1、加热过程 状态参数： t2>t1,  h2>h1,   2<1,    d=0,  q=h2-h1(kJ/kg)2、冷却去湿过程 状态参数：t2<t1,  h2<h1,   2>1, 等湿冷却：d=0,   q=h1-ha (kJ/kg)减湿冷却：d>0,   q=h1-h2-d1-d2hw (kJ/kg)3、绝热加湿:向空气中喷水加湿状态参数：t2<t1,  h2=h1,   2>1,                d2>d1  , d=d2-d1, q=h2-h1=0(kJ/kg)4、定温加湿：向空气中喷干蒸汽加湿状态参数：t2=t1,  h2>h1,   2>1,                d2>d 1 , d=d2-d1, q=h2-h1=0.001dh v（kJ/kg）5、混合 结论： 态3在1-2连线上。点3将12分割的线段与干空气质量流量成反比。ma1ma2=h2-h3h3-h1=d2-d3d3-d1 四、气体和蒸汽的流动（一）稳定流动条件1、恒定的流量2、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。（二）稳定流动的基本方程式1、连续性方程（质量守恒方程）：qm=fcv（1）管道截面积变化不仅取决于流速，还与工质比体积有关。对于不可压缩流体dv=0，截面积与流速成反比。（2）连续性方程适用于任何工质、任何过程。dvv=dff+dcc 或 d+dff+dcc=0 2、过程方程p1v1k=p2v2k=pvk dpp+kdvv=0 注意，若水蒸气，则：kCPCV 且T1v1k-1T2v2k-13、稳定流动能量方程 h1+12c12=h2+12c22=h+12c2 dh+cdc=0 4、 声速方程 =kpv=kRgT 马赫数： Ma=ca ：Ma<1 亚声速； Ma=1 声速； Ma>1 超声速（三）定熵流动的基本特征1、气体流速变化与状态参数间的关系流速变化与压强变化成反比喷管流动特性：dc>0，  dp<0扩压管流动特性：dc<0 ，dp>0 2、 管道截面变化规律（1）喷管：目的是增速喷管dc>0Ma<1Ma=1Ma>1Ma<1Ma>1df<0df=0df>0df<0df>0渐缩临界截面渐扩渐缩渐扩（拉伐尔管）（2）扩压管：对扩压管，目的是增压，因此 p上升， c下降，情况与喷管相反。3、定熵滞止参数h0=h1+12c12 P0=P1(T0T1)kk-1 T0=T1+c122cp v0=RgT0P0 注意：1、滞止温度高于气流温度。 2、滞止压力高于气流压力。 3、气流速度越大，这种差别愈大。4、临界状态及临界压比临界状态：工质在喷管中流动时，若最小截面上工质的流速等于当地音速，此时工质的状态为临界状态。临界压力比：临界点上压力pc与滞止压力p0之比。是气流速度从亚声速到超声速的转折点。=PcPo=(2k+1)kk-1 理想气体：k=cpcv； 水蒸气：kcpcv 双原子理想气体k=1.4 =0.528; =fk： 三原子理想气体k=1.3 =0.546; 过热水蒸气k=1.3 =0.546; 湿蒸汽 k=1.135 =0.577 5、流量及临界流量收缩喷管，临界参数在出口位置：p2p0= p2=pc c2=a m2=mmax 缩放喷管，临界参数在喉部位置：p2p0< p2=pc c喉=a c2>a m喉=mmax m2=mmax 收缩喷管：ab缩放喷管：bc6、喷管的计算1）当 pbp0=pcp0 即 pb>pc 采用渐缩喷管。2）当 pbp0=pcp0 即 pb<pc 采用缩放喷管。7、绝热节流绝热节流现象特点：（1）p2 < p1；（2）强烈不可逆，s2 > s1 , I=T0 Sg（3）流体动能差与焓值相比可忽略，因此有h1=h2，但实际节流过程并非等焓过程；（4）T2可能大于等于或小于T1，视节流时气体所处的状态和压降的大小而定。a.对理想气体：T1=T2b.对实际气体温度变化：热效应：温度升高；零效应：温度不变；冷效应：温度降低第六章 动力与制冷循环 热能动力装置：将热能转换为机械能的设备，也称为热力发动机， 简称热机。 动力装置循环（简称动力循环或热机循环）：分为蒸汽动力装置循环和气体动力装置循环。一、 蒸汽动力装置循环朗肯循环1、过程 4-5-6-1：水与水蒸气在锅炉中的可逆定压加热过程1-2：水蒸气在汽轮机中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：水在给水泵中的可逆绝热压缩过程;2、朗肯循环的热效率 若忽略水泵功，同时近似取h4»h3，则：t=h1-h2h1-h33、耗汽率(汽耗率) d0：装置每输出单位功量（KW.h）所消耗的蒸汽量。 d0=1h1-h2 kg/J 工程上用kg/(kW.h)1 kW·h = 3600 kJ 1kg/kJ = 3600 kg/(kW×h) 4、初参数对朗肯循环热效率的影响热效率干度评价提高蒸汽初温提高提高好提高蒸汽初压提高降低干度降低对蒸汽轮机不利，因此建议在提高蒸汽初压的同时提高初温。降低乏汽压力（背压）提高降低由于受到环境条件的限制，一般不采用此法。5、回热循环目的：提高等效卡诺循环的平均吸热温度；抽汽级数愈多，ht愈高，费用愈大。6、再热循环目的：克服汽轮机尾部蒸汽湿度太大造成的危害。再热可以增加蒸汽的干度，以便在初温限制下采用更高的初压，从而提高循环热效率。通常一次再热可使热效率提高 23.5。 7、热电合供（1）背压式特点：热能利用率高。发电量受热负荷制约。（2）抽汽凝汽式特点：可以自动调节热、电供应比例，热负荷变动对电能生产影响较小。 热效率较背压机组高。（3）热电联供经济性评价指标K=已被利用的能量工质从热源得到的能量=wnet+q供热q1循环热量利用系数K，数值上大于循环热效率ht背压式热能利用系数最高Kmax=1，普通朗肯循环最低，抽气式介于两者之间。循环热量利用系数没有区分热能与电能的本质差别。循环热效率没考虑低温热能的可利用性。 评价热电联供需要两个热经济性指标：ht、K二、气体动力装置循环（一）活塞式内燃机循环四冲程：吸气、压缩、膨胀（动力）、排气四冲程活塞式内燃机的理想循环（1）混合加热理想循环（萨巴德循环）1"2 等熵压缩；2"3 等容吸热；3"4 定压吸热；4"5 等熵膨胀；5"1 定容放热特性参数：压缩比：=v1v2定容增压比：=P3P2定压预胀比：=v4v3（2）定压加热理想循环(狄塞尔循环)柴油机：=1（3）定容加热理想循环(奥图循环)汽油机、煤气机：=1（4）活塞式内燃机的理想循环热效率的影响因素热效率压缩比定容增压比定压预胀比绝热指数K混合加热理想循环（萨巴德循环）正比正比反比正比定压加热理想循环(狄塞尔循环)正比1反比正比定容加热理想循环(奥图循环)正比不变1正比三、制冷循环2）制冷装置循环是一种逆向循环。 1、压缩气体制冷循环（1）循环过程逆布雷顿循环1-2：压缩机内绝热压缩过程；2-3：冷却器内定压放热过程；3-4：膨胀机中绝热膨胀过程；4-1:冷室内定压吸热过程。 （2）制冷系数=qcwnet=1k-1k-1=T1T2-T1 讨论：相同温度的T0和TC：c=TcT0-Tc>T1T2-T1= ，qc