基本概念及基本定律總復(fù)習(xí)

1、第一節(jié)第一節(jié) 基本概念基本概念 1、熱力系統(tǒng)、熱力系統(tǒng) 被研究的對象被研究的對象。在熱力學(xué)中，為了分析問題的方便，人為地把研究對象從周圍物體中分割出來，這種人為劃定的一定人為劃定的一定范圍內(nèi)的研究對象稱為范圍內(nèi)的研究對象稱為“熱力學(xué)系統(tǒng)熱力學(xué)系統(tǒng)”，簡稱為，簡稱為“熱力系熱力系”或或“系統(tǒng)系統(tǒng)”。 熱力系統(tǒng)是由人為因素決定的。第二章第二章 基本概念及基本定律基本概念及基本定律閉口系統(tǒng)：與外界無物質(zhì)交換的系統(tǒng)。 與外界只有能量交換而無物質(zhì)交換。 (控制質(zhì)量的系統(tǒng)) 開口系統(tǒng)：與外界有物質(zhì)交換的系統(tǒng)。 與外界不僅有能量交換而又有物質(zhì)交換。 (控制容積的系統(tǒng))絕熱系統(tǒng)：系統(tǒng)與外界無熱量交換的系統(tǒng)。孤

2、立系統(tǒng)：系統(tǒng)和外界無任何能量和物質(zhì)交換的系統(tǒng)。 孤立系統(tǒng)一定是閉口系統(tǒng)，也一定是絕熱系統(tǒng)熱力系統(tǒng)的研究范圍是某控制體積熱力系統(tǒng)的研究范圍是某控制體積 或某工作物質(zhì)或某工作物質(zhì)2、狀態(tài)參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)可直接測得、 VpT導(dǎo)出狀態(tài)參數(shù)、 HSU 即：絕對溫度、絕對壓力、比體積、 熱力學(xué)能、 焓、 熵 狀態(tài)參數(shù)的數(shù)學(xué)特征：狀態(tài)參數(shù)的數(shù)學(xué)特征： 0,1221zdzzzd?S?H?U例如：一個可逆循環(huán)后狀態(tài)參數(shù)的變化值為 常用的六個狀態(tài)參數(shù)常用的六個狀態(tài)參數(shù)：3、溫度、壓力、溫度、壓力 溫度：攝氏溫度溫度：攝氏溫度t（），絕對溫度），絕對溫度T（K） Tt273.15ebppp)(bpp Vbppp)(b

3、pp bp大氣壓；ep表壓；Vp真空度例：真空表讀數(shù)30kpa，大氣壓力100kpa，容器內(nèi)工質(zhì)的壓力：（） 壓力：表壓、絕對壓力、大氣壓力壓力：表壓、絕對壓力、大氣壓力4、可逆過程、可逆過程可逆過程：如果系統(tǒng)完成一熱力過程后，再沿原來路徑逆向進(jìn)行時，能使系統(tǒng)和外界都返回原來狀態(tài)而不留下如何變化。也可答：是沒有耗散效應(yīng)的準(zhǔn)平衡過程。 可逆絕熱過程：根據(jù)熵的定義，熵保持不變的過程。則可逆絕熱過程即為等熵過程。 5、體積變化功：、體積變化功：氣體體積增大時，克服外力作功，稱為膨脹功；氣體體積經(jīng)外力壓縮而減小時，外力對氣體作壓縮功；膨脹功和壓縮功通稱為體積變化功。熱力學(xué)中規(guī)定：系統(tǒng)對外做功（膨脹功）

4、為正值，外界對系統(tǒng)作功（壓縮功）為負(fù)值。絕熱自由膨脹的特點（例題2-1及2-7）：體積增大、溫度不變，系統(tǒng)對外不做功。 6、熱能、熱量區(qū)別、熱能、熱量區(qū)別熱能是系統(tǒng)儲存能，取決于狀態(tài)；熱量是系統(tǒng)與外界由于溫差而交換的能量，是過程量 熱力學(xué)中規(guī)定：系統(tǒng)吸熱時熱量去正值，系統(tǒng)對外放熱時取負(fù)值。第二節(jié)第二節(jié) 熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律1、開口系統(tǒng)能量方程uqWUQ 或 基本能量方程式，適用于閉口系統(tǒng)的任何熱力過程。 uqd， vpuqdd pdvuq，、pdvw pdvw（可逆過程：）；（可逆過程）vpdTcqvdpdvdTcqv 適用于理想氣體可逆過程dTcuvdTcduv或wdTcqvwTcq

5、v 適用理想氣體任意過程（可逆、不可逆、準(zhǔn)靜態(tài)、多變）（理想氣體： ）pdvdTcqvpdvdTcqv 適用于理想氣體可逆過程2、穩(wěn)定流動能量方程swzzgcchhq122f2f121221)( 流動過程中流體實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換有三種方式： 1）熱量交換2）軸功交換3）流體內(nèi)部儲存能（焓、宏觀動能、宏觀勢能）的變化 thq 適用條件：任何工質(zhì)的流動過程（理想氣體、實際氣體、可逆過程、不可逆過程、流動過程）tpTcq適用條件：理想氣體任何過程、21hht適用條件：絕熱過程（可逆、不可逆）3、技術(shù)功、膨脹功、流動功的關(guān)系、技術(shù)功、膨脹功、流動功的關(guān)系shtWzmgcW2m21tfWWWftWWWpvwp

6、vvppvwvpwtfddd)d(d 流動過程中的技術(shù)功包括:(A ) A、膨脹功和流動功 B、軸功和流動功 C、膨脹功、流動功和軸功4、計算題 214（新版p56） 218（新版p56）第三節(jié)第三節(jié) 熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律 1、熱力學(xué)第二定律的表述、熱力學(xué)第二定律的表述 克勞修斯表述：不可能把熱量從低溫物體傳向了高溫物體而不引起其他變化。不引起其他變化。 開爾文普朗克表述：不可能從單一熱源取熱使之完全變?yōu)楣Χ灰鹌渌兓２灰鹌渌兓?2、什么是第二類永動機(jī)？為什么說它不能制造成功？什么是第二類永動機(jī)？為什么說它不能制造成功？第二類永動機(jī)： 以環(huán)境為單一熱源，使機(jī)器從中吸熱對外做

7、功。第二類永動機(jī)不可能制造成功，因為違背了熱力學(xué)第二定律的開爾文說法。不可能從單一熱源取熱使之完全變?yōu)楣Χ灰鹌渌兓?、卡諾循環(huán)和卡諾定理 卡諾循環(huán)由兩個可逆等溫過程和兩個可逆絕熱過程組成。 ba ：可逆定溫吸熱過程，； cb：可逆絕熱膨脹過程dc ：可逆定溫放熱過程；ad ：可逆絕熱壓縮過程卡諾循環(huán)熱效率：HLcTT1cHLcTT1綜合卡諾循環(huán)和卡諾定理可以得到以下結(jié)論：（1）卡諾循環(huán)熱效率取決于高溫?zé)嵩磁c低溫?zé)嵩吹臏囟?，提高高溫?zé)嵩礈囟群徒档偷蜏責(zé)嵩礈囟瓤梢蕴岣咂錈嵝剩唬?）因高溫?zé)嵩礈囟融呄驘o窮大及低溫?zé)嵩礈囟鹊扔诹憔豢赡?，所以循環(huán)熱效率必小于1，即在循環(huán)發(fā)動機(jī)中不可能將熱全部

8、轉(zhuǎn)變成功；（3）當(dāng)高溫?zé)嵩礈囟鹊扔诘蜏責(zé)嵩礈囟葧r，循環(huán)的熱效率等于零，即只有一個熱源，從中吸熱，并將之全部轉(zhuǎn)變成功的熱力發(fā)動機(jī)是不可能制成的。 cHLHQQQ1nettcabHHSTQbaLLSTQHLabHbaLTTSTST11c若以表示卡諾熱機(jī)循環(huán)的熱效率，則：注意：HLabHbaLTTSTST11c判斷過程是否可發(fā)生、是否可逆TQSrevd4 4、熵、熵1）定義式：2）熵變化量的判斷：可逆過程系統(tǒng)與外界交換的熱量與熱源溫度的比值0Qs0Qs不變s系統(tǒng)可逆放熱：系統(tǒng)可逆絕熱：系統(tǒng)可逆吸熱： 0TQ 0TQ5、克勞修斯不等式、克勞修斯不等式0TQ不可逆循環(huán)：0TQ可逆循環(huán)：0TQ不可能發(fā)生：

9、可判斷過程是否可發(fā)生、是否可逆 gf1212SSSSS21rfaTQS0gfSSS0gS0gS0gS6、熵流和熵產(chǎn)、熵流和熵產(chǎn) 熵流：是過程中系統(tǒng)與外界換熱而對系統(tǒng)熵變的“貢獻(xiàn)”，即由于熱量流進(jìn)、流出系統(tǒng)引起的系統(tǒng)熵變部分。過程不可逆性對熵變的“貢獻(xiàn)”可逆：不可逆：可判斷過程是否可發(fā)生、是否可逆 可正、可負(fù)、為0 熵產(chǎn)：練習(xí)：231（新版p57）第三章第三章 工質(zhì)熱力性質(zhì)工質(zhì)熱力性質(zhì)1、理想氣體狀態(tài)方程（表達(dá)式及符號的單位）1mol氣體：TRpvgRTpVmm kg氣體：TmRpVmpvg n mol氣體：nRTpV K)J/(mol K)J/(kg 通用氣體常數(shù)R：8.314， 氣體常數(shù)Rg

10、：例如：例如：1千摩爾理想氣體狀態(tài)方程：千摩爾理想氣體狀態(tài)方程：RTpV1000 2、通用氣體常數(shù)（數(shù)值、單位）、與氣體常數(shù)關(guān)系 通用氣體常數(shù)：R=8.3143K)J/(kmolR=8314.5K)J/(molR與氣體的性質(zhì)和狀態(tài)無關(guān)。氣體常數(shù)KkJ51.8314gMMRRg3、比熱容(質(zhì)量、體積、摩爾比熱容）質(zhì)量比熱容：1千克質(zhì)量的工質(zhì)溫度升高（降低）1K所吸收(放 出）的熱量。常用符號位 c，單位是J/(kgK)。摩爾比熱容：1摩爾質(zhì)量的工質(zhì)溫度升高（降低）1K所吸收(放 出)的熱量。 常用符號 cm 單位是 J/(kgK)。體積比熱容：1標(biāo)準(zhǔn)m3質(zhì)量的工質(zhì)溫度升高（降低）1K所吸收 （放

11、出）的熱量。常用符號 c 單位是 J/(kgK）。Mcccm4 .22三種比熱容間的換算關(guān)系：定壓摩爾比熱容（定義、符號、單位）：1摩爾的工質(zhì)在定壓的條件下，溫度升高（或降低）1K時所吸收（或放出）的熱量。其單位是J/(molK)，常用符號mpC表示。定壓質(zhì)量比熱容（定義、符號、單位）：1千克質(zhì)量的工質(zhì)在壓力不變的條件下，溫度升高（或降低）1K時所吸收（或放出）的熱量。其單位是J/(kgK)，常用符號 pc表示。pRTnpVii）（）（RnpVTii/VVppiiVVppii4、何為組成氣體的分體積？如何用它計算組成氣體的T和分壓力？ 所謂分體積，使各組成氣體在保持著與混合氣體相同的壓力T和相

12、同的溫度各組成氣體所應(yīng)占有的體積。，所以，所以的條件下，把各組成氣體單獨分離出來時，5、何為組成氣體的分壓力？如何用它計算組成氣體的T和分體積？ 所謂分壓力，是指在與混合氣體相同的溫度下，各組成氣體單獨占有混合氣體的體積V時，給予容器壁的壓力。RTnVpii）（RnVpTii/ )VVppiippVVii，所以，所以6、四種基本的熱力過程 9、多變過程 constnpvn為常數(shù)，稱為多變指數(shù)。 根據(jù)過程特征判斷多變指數(shù)范圍2112lnlnvvppn 7、ttc，定壓下對水加熱形成蒸汽的過程，可分成三個階段： （1）水的預(yù)熱階段：吸收熱量為液體熱： （2）汽化階段：吸收熱量為汽化潛熱： （3）過

13、熱階段：吸收熱量為過熱熱量： 0hhq hhr suphhq1kg未飽和水在定壓下加熱為過熱蒸汽，所需的總未飽和水在定壓下加熱為過熱蒸汽，所需的總熱量為：熱量為： 0suphhqrqq 五態(tài)：未飽和液、飽和液、濕蒸汽、五態(tài)：未飽和液、飽和液、濕蒸汽、 飽和飽和 蒸汽、過熱蒸汽蒸汽、過熱蒸汽8、濕蒸汽的干度概念、定義式 干度：濕蒸汽中所含飽和蒸汽的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。濕蒸汽的質(zhì)量濕蒸汽中干蒸汽的質(zhì)量fggmmmx14、濕空氣的含濕量 指單位質(zhì)量干空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量， 單位：g/kg(a) 或kg/kg(a) avmmd 第一節(jié)第一節(jié) 熱量傳遞的三種基本方式熱量傳遞的三種基本方式xdxd 1、熱量傳遞

14、的三種基本方式：熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射2、復(fù)合換熱過程 指在換熱面上同時存在對流和輻射換熱過程。（換熱面上同時存在兩種以上的熱量傳遞方式）3、傳熱過程熱量由熱流體通過固體壁面?zhèn)鬟f給冷流體的過程。第四章第四章 熱量傳遞基本理論熱量傳遞基本理論第二節(jié)第二節(jié) 導(dǎo)熱基本定律導(dǎo)熱基本定律xdxd),(tzyxft ),(zyxft )(xft ntnntngradtn0lim1、溫度場的一般表達(dá)式：穩(wěn)態(tài)溫度場：一維：2、溫度梯度 沿等溫面法線方向的溫度增量與法向距離比值的極限， 單位是K/m。xdxd3、傅里葉定律傅里葉定律指出：單位時間內(nèi)通過厚度為 的平壁所傳導(dǎo)的熱量，即熱流量 與此平壁內(nèi)的溫度變化率

15、 以及垂直于熱量傳遞方向的截面積A成正比，即：xdxtAddxt ddntngradtqntq 矢量形式：標(biāo)量形式：導(dǎo)熱系數(shù)（或?qū)崧剩?，單位是W/(mK)；溫度梯度，單位是K/m。nt 當(dāng)物體一定時，決定熱流密度大小的物理量是：溫度梯度當(dāng)物體一定時，決定熱流密度大小的物理量是：溫度梯度4、導(dǎo)熱系數(shù)物質(zhì)的物性參數(shù)，表示物質(zhì)導(dǎo)熱能力的大小。xtqdd物理意義：即導(dǎo)熱系數(shù)的數(shù)值等于溫度梯度1K/m時，單位時間內(nèi)通過單位面積的導(dǎo)熱量。不同物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)彼此不同，即使是同一種物質(zhì)，導(dǎo)熱系數(shù)的值也隨壓力、溫度以及該物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、濕度等因素而變化。 5、通過平壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱ARtttq2121ttt溫壓或溫

16、差（）； r平壁的導(dǎo)熱熱阻（m2K/W） 單位時間內(nèi)，通過截面積A的熱流量： AttqA2133221141321ttrrrtq三層平壁的導(dǎo)熱計算： 【例例81】 鍋爐爐墻由三層材料組成：內(nèi)層為耐火磚，厚度為230mm，導(dǎo)熱系數(shù)為1.1W/(mK)；中間層為石棉隔熱層，厚度為60mm，導(dǎo)熱系數(shù)為0.1 W/(mK)；外層為紅磚，厚度為240mm，導(dǎo)熱系數(shù)為0.58 W/(mK)。已知爐墻內(nèi)、外表面的溫度分別為500和50，試求通過爐墻的熱流密度與各層接觸面處的溫度。練習(xí)：練習(xí)： 鍋爐爐墻由三層材料組成：內(nèi)層為厚度為230mm，導(dǎo)熱系數(shù)為1.0W/(mK)；中間石棉隔熱層，導(dǎo)熱系數(shù)為0.1 W/

17、(mK)；外層磚厚度240mm，導(dǎo)熱系數(shù)為0.6 W/(mK)。已知爐墻內(nèi)、外表面的溫度分別為500和50，試求當(dāng)熱損失不超過300W時，石棉隔熱層的厚度與各層接觸面處的溫度。第三節(jié)第三節(jié) 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱1、非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的一般規(guī)律 1) 物體內(nèi)各點溫度隨時間變化； 2) 與熱流法向相垂直的截面上熱流量處處不相等。 即熱流量隨時間和空間變化。即熱流量隨時間和空間變化。2、集總參數(shù)法集總參數(shù)法 在解決非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中，忽略內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻的簡 化分析方法vvFoBiAVaAVhcVAAhVcVhA222 cVhAetttt00 由集總參數(shù)法得出的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱物體溫度的變化表達(dá)式： BiFoetttt00

18、 hLhLBiv1)/(22aLLaFov比渥數(shù)：物理意義：固體內(nèi)部單位導(dǎo)熱面積上的導(dǎo)熱熱阻與單位表面積上的換熱熱阻之比。 :是從邊界上開始發(fā)生熱擾動的時刻到所計算時刻為止的時間間隔；a ：是熱擴(kuò)散率；aL /22L 可視為使熱擾動擴(kuò)散到 面積上所需要的時間。物理意義：是無量綱時間，表征熱擾動深入到導(dǎo)熱物體內(nèi)部的相對時間。傅里葉數(shù)：hA熱電偶對流體溫度變動反應(yīng)的快慢取決于其自身的熱容量（cV）及表面換熱條件（）。 第五節(jié)第五節(jié) 對流換熱對流換熱 1、對流換熱概念對流換熱是指流動的流體和固體壁面直接接觸時，由于兩者溫度不同，相互之間發(fā)生的熱量傳遞過程。傳熱機(jī)理：熱對流和熱傳導(dǎo)的聯(lián)合作用。thq對

19、流換熱量計算：2、影響對流換熱的主要因素 流動的起因 流動速度與形態(tài) 流體有無相變 換熱面的幾何形狀和大小及位置 流體的熱物理性質(zhì)流動的起因流體流動按其產(chǎn)生的原因分為 所引起的運動。熱各部分的密度不同，自然對流：由流體冷、體流動。機(jī)、水泵等）驅(qū)動的流受迫流動：由外力（風(fēng)針對管內(nèi)流動，針對管內(nèi)流動， 當(dāng) Re2300時為穩(wěn)定層流； Re1104時為旺盛紊流； 2300Re1104時則為不穩(wěn)定的過渡段。 流體的速度與形態(tài) 層流和紊流。由雷諾數(shù)Re大小來判別 。 雷諾數(shù)RevududReu流體的速度（m/s）；d管道直徑（m）；流體的密度（kg/m3）流體的動力粘性系數(shù)（或動力年度）kg/(ms)v

20、v流體的運動粘度（m2/s）, 流體的熱物理性質(zhì)pca 流體物理性質(zhì)對對流換熱的影響由rp來表示： avcppr流體的動力粘性系數(shù) kg/(ms)；流體的定壓比熱容J/(kgK)；流體導(dǎo)熱系數(shù)W/(m)；熱擴(kuò)散率（m2/s）；運動粘度（m2/s）。apca 換熱面的形狀和大小及位置 影響流體的流動情況，邊界層的形成、發(fā)展產(chǎn)生顯著影響，從而影響對流換熱。 流體有無相變 發(fā)生流體集態(tài)改變（或相變），如液體受熱沸騰或蒸汽遇冷凝結(jié)的對流換熱過程，稱為相變換熱。相變換熱較強(qiáng)烈。0yytth在換熱溫差和換熱流體一定時,影響對流換熱強(qiáng)度的最主要因素是0yyt3、對流換熱微分方程4、對流換熱的準(zhǔn)則方程、對流換

21、熱的準(zhǔn)則方程反映流動狀況的雷諾準(zhǔn)則： vududRe反映流體物理性質(zhì)的普朗特準(zhǔn)則： avcppr格拉曉夫準(zhǔn)則： 表示對流換熱強(qiáng)弱的準(zhǔn)則努謝爾特準(zhǔn)則： hdNu 物理意義：流體在固體表面上的無量綱溫度梯度。 23vtgadGr雷諾數(shù)準(zhǔn)則：vududReu流體的速度（m/s）；d管道直徑（m）；流體的密度（kg/m3）流體的動力粘性系數(shù)（或動力年度）kg/(ms)vv流體的運動粘度（m2/s）,物理意義：反應(yīng)流體強(qiáng)制對流時，慣性力和粘滯力的相對大小。普朗特準(zhǔn)則 avcppr熱擴(kuò)散率（m2/s）；流體的動力粘性系數(shù) kg/(ms)；流體的比壓壓熱容J/(kgK)；流體導(dǎo)熱系數(shù)W/(m)；運動粘度（m

22、2/s）。pca物理意義：反應(yīng)流體動量擴(kuò)散能力與熱擴(kuò)散能力的相對大小。格拉曉夫準(zhǔn)則：23vtdgGr物理意義：反應(yīng)自然對流對換熱過程中，浮升力與粘滯里的相對大小。流體的體脹系數(shù)（1/K）；dtvg重力加速度（m/s2）；定型尺寸，對于管內(nèi)流動為管道直徑（m）固體壁面與流體之間的溫差（）；流體的運動粘度（m2/s） hdNu 努謝爾特準(zhǔn)則hlNu 表示強(qiáng)制對流：nmCfNuPrRePr)(Re,表示自然對流：nmCGrGrfNuPrPr),(反應(yīng)對流換熱過程中壁面法向溫度梯度大小的影響在流體物性 和表面尺寸一定時，努謝爾特數(shù)表征對流換熱在換熱強(qiáng)度方面的特性。影響強(qiáng)制對流換熱強(qiáng)度大小的準(zhǔn)則數(shù)包括：

23、Re、Pr.影響自然對流換熱強(qiáng)度大小的準(zhǔn)則數(shù)包括：Gr、Pr.5、定性溫度和定型尺寸定性溫度：在運用對流換熱準(zhǔn)則方程時，各準(zhǔn)則數(shù)中都含有一些物性參數(shù)，它們與溫度有關(guān)，選作為確定物性參數(shù)的溫度為定性溫度。定型尺寸：同樣準(zhǔn)則方程式中還有一些準(zhǔn)則數(shù)要涉及到其空間尺寸，這些尺寸對固體壁面的放熱情況有決定性的影響，稱這些尺寸為定型尺寸。 7、 相變換熱相變換熱膜狀凝結(jié)膜狀凝結(jié)：蒸汽同低于其相應(yīng)壓力下的飽和溫度的冷壁面接觸時，放出汽化潛熱而凝結(jié)成液體附著在冷壁面上。如果潤濕性液體能很好地潤濕壁面，在冷壁面上鋪展成一層完整的液膜，稱為膜狀凝結(jié)。珠狀凝結(jié)珠狀凝結(jié)：非潤濕性液體的蒸汽凝結(jié)時，凝結(jié)液體在冷壁面上凝

24、聚成一顆顆小液珠，而不形成連續(xù)的液膜，這種凝結(jié)稱為珠狀凝結(jié)。工程中常遇到的相變對流換熱過程有：液體受熱沸騰和蒸汽放熱凝結(jié)自然對流區(qū)核態(tài)沸騰區(qū)過渡沸騰穩(wěn)定膜態(tài)沸騰大容器沸騰自然對流區(qū)1） ，沸騰未開始，單向自然對流規(guī)律；2）起始沸騰點：從起始沸騰點開始，在加熱面的某些特定點（稱汽化核心）產(chǎn)生汽泡。4t 核態(tài)沸騰孤立汽泡區(qū)：開始階段，汽化核心產(chǎn)生的汽泡 彼此互不干擾，稱孤立汽泡區(qū)。隨著 ，汽化核心增加，汽泡相互影響，并合成汽塊及汽柱。t在核態(tài)沸騰區(qū)中，汽泡擾動劇烈，換熱系數(shù)和熱流密度都急劇增加。由于汽化核心對換熱起著決定性影響，這兩區(qū)的沸騰統(tǒng)稱為核態(tài)沸騰核態(tài)沸騰（泡狀沸騰）。核態(tài)沸騰區(qū)特點：溫壓小

25、，換熱強(qiáng)。 過渡沸騰進(jìn)一步提高 ， 降低，直至到達(dá) ，不穩(wěn)定 原因：汽泡匯集成汽膜覆蓋在加熱面時那個，阻礙了液體與壁面的接觸。tqminqtq 穩(wěn)定膜態(tài)沸騰加熱面上形成穩(wěn)定的蒸汽膜層， 流動的流體和固體壁面直接接觸時，相互之間的換熱過程稱為對流換熱過程。熱量由熱流體通過壁面?zhèn)鬟f給冷流體的過程叫做傳熱過程。輻射力 ：物體單位表面積在單位時間內(nèi)向半球空間所有方向上發(fā)射出去的全部波長的輻射能的總量，單位是W/m2。 E 第六節(jié)第六節(jié) 輻射換熱輻射換熱 1 1、 熱輻射的基本概念熱輻射的基本概念 黑體輻射力黑體輻射力 ：黑體單位表面積在單位時間內(nèi)向半球空間所有方向上發(fā)射出去的全部波長的輻射能的總量，單

26、位是W/m2。 bE2、斯忒藩玻耳茲曼定律（四次方定律）4TEb: 斯忒藩玻耳茲曼常數(shù)（又稱黑體輻射常數(shù)），其值為5.67108W/(m2K4)40100TCEb:0C黑體輻射常數(shù)，其值為5.67W/(m2K4)黑體的輻射力與黑體的絕對溫度的四次方成正比 發(fā)射率發(fā)射率：實際物體的輻射力與同溫度下黑體的輻射力的比值。 40dTEEEbb 404100TCTEEb實際物體的輻射力：3、實際物體的發(fā)射率實際物體的輻射特性與絕對黑體不同點：實際物體的光譜輻射力往往隨波長不規(guī)則的變化；實際物體的輻射力并不嚴(yán)格地同熱力學(xué)溫度的四次方成正比；實際物體的定向輻射強(qiáng)度在不同方向上的變化。發(fā)射率與材料的種類、溫度

27、、表面狀況有關(guān)。)(bEE 4、基爾霍夫定律基爾霍夫定律：在熱平衡的條件下，任意物體對黑體投入輻射的吸收比等于同溫度下該物體的發(fā)射率，即：bEE 對于灰體，無論投入輻射是否來自黑體，也不論是否處于熱平衡，其吸收比恒等于同溫度下該物體的發(fā)射率。5、角系數(shù)、角系數(shù)2, 1X。1 , 222, 11XAXA相對性：11, 1, 12, 11 , 1niinXXXX 完整性：baXXX2, 12, 12, 1可加性：角系數(shù)性質(zhì)： 定義：定義：表面1發(fā)出的輻射能中直接落到表面2上的百分?jǐn)?shù)稱為表面1對表面2的角系數(shù)，記為注意：角系數(shù)是一個純幾何因子，只取決于換熱物體的幾何特性（形狀、尺寸、物體的相對位置）

28、與兩個表面的溫度及發(fā)射率無關(guān)。12, 1X21 , 212, 1AAXX212, 11 , 2/AAXX若有一非凹型表面A1被另一表面A2所包圍，則 由于所以兩塊很接近的大平行平板，每一個表面的輻射能可認(rèn)為全部落到另一面，則1 , 22, 1XX6、 灰體間的輻射換熱灰體間的輻射換熱:E:GJ有效輻射 ：單位時間內(nèi)離開表面單位面積的總輻射能。GE：表面自身的輻射； 被表面反射的部分指物體本身表面向外發(fā)出的輻射能。自身輻射投射輻射單位時間內(nèi)由外界向該物體單位表面積投射來的總輻射能。GEJ灰體表面構(gòu)成的封閉空間中輻射換熱： 2222, 11111211,2111AXAAEEbb1111122212

29、, 111AAXs系統(tǒng)黑度、系統(tǒng)發(fā)射率 ：12, 1X) 11(111111221122212, 111AAAAXs) 11(1)(221121112AAEEAbb21AA 1111) 11(11212211AAs111)(2121112bbEEA21AA 11221111) 11(11AAs)(211112bbEEA7、 折熱板 假設(shè)條件：折熱板和輻射板均為灰體)(313 , 1bbsEEq)(232 , 3bbsEEq2 , 12 , 33 , 1qqq2)(2212,33, 12, 1bbsEEqqq無折熱板時：2, 1212, 12)(qEEqbbs結(jié)論：加入折熱板后，1，2物體的輻射

30、換熱量減小為未加折熱板時的一半。)()(4341313 , 1TTEEqsbbs2 , 33 , 1qq)()(4243232 , 3TTEEqsbbs2424143TTT課后習(xí)題（p188） ：4-39第五章第五章 熱工基礎(chǔ)的應(yīng)用熱工基礎(chǔ)的應(yīng)用第一節(jié) 噴管和擴(kuò)壓管constvAcvcAvcAqqmm22211121constvAcqm反應(yīng)了流速變化率、比體積變化率、截面積變化率之間的關(guān)系。1、一維穩(wěn)定流動的基本方程（一）穩(wěn)定流動質(zhì)量守恒方程（連續(xù)性方程）0)(, 0, 012zzgwqshhccddshwzzgcchhq)()(21)(122122122、穩(wěn)定流動能量方程 微分形式hchhc

31、c2)(2)(2122122說明工質(zhì)的速度升高來源于流動過程中的焓降。（適用于可逆及不可逆過程 ）3、馬赫數(shù)馬赫數(shù)：氣體在某截面處的流速與當(dāng)?shù)匾羲僦?。accMacdcMAdAa124、氣體在噴管和擴(kuò)壓管中的定熵流動上式稱為管內(nèi)流動特征方程，給出了馬赫數(shù)、截面面積變化率與流速變化率之間的關(guān)系1Ma噴管內(nèi)截面為漸縮型；1Ma 時，漸擴(kuò)型的11MaMa到縮放型的；5、 臨界壓力和臨界壓力比臨界壓力和臨界壓力比 定熵流動過程中，臨界截面上氣體的流速等于當(dāng)?shù)芈曀?，臨界截面上氣體的壓力稱為臨界壓力 。 臨界壓力與滯止壓力之比稱為臨界壓力比。*ppvcrcrcrpcrp6、絕熱節(jié)流絕熱節(jié)流前后的焓值不變，

32、但不能認(rèn)為絕熱節(jié)流是一個等焓過程。 絕熱節(jié)流重新達(dá)到平衡后，焓值不變，壓力下降，熵增大。對理想氣體：絕熱節(jié)流重新達(dá)到平衡后，溫度不變。對實際氣體：溫度不一定，可升高、降低、不變。22121202cchh12hh 12cc 例如：理想氣體經(jīng)過絕熱節(jié)流過程后，其溫度的變化（ ） A 正 B負(fù) C 0第二節(jié)第二節(jié) 換熱器及其熱計算換熱器及其熱計算什么是復(fù)合傳熱？ 兩種或兩種以上的基本換熱方式同時起作用換熱過程。 1、什么是傳熱過程？熱量從較高溫度的流體，經(jīng)過固體壁面?zhèn)鬟f給另一側(cè)溫度較低的流體，這個過程稱為傳熱過程。tKAkrhhK1/1/1121tKAq2、傳熱方程式k傳熱系數(shù)W/(m2k)；是表征

33、傳熱過程強(qiáng)烈程度的物理量。3、平壁的表面?zhèn)鳠釤嶙瑁?2111121hhRRRkrhhk(m2) / W 4、 傳熱的增強(qiáng)和減弱傳熱的增強(qiáng)和減弱 所謂強(qiáng)化傳熱：應(yīng)用傳熱學(xué)的基本原理去增強(qiáng)傳熱效果，除了增大傳熱面積和傳熱溫差，最本質(zhì)的是設(shè)法減小傳熱總熱阻、增大傳熱系數(shù)。因為傳熱過程的總熱阻等于各局部熱阻之和，所以為了減小總熱阻首先就應(yīng)減小局部熱阻中最大的。 1）加大傳熱溫差 2） 減小換熱面熱阻：在熱阻大的一側(cè)強(qiáng)化 減小導(dǎo)熱熱阻方法：定期吹灰和清洗換熱面 清除污垢、水垢、油垢 減小對流換熱熱阻：加肋、增加流速、 增加流體擾動 減小輻射熱阻：增加系統(tǒng)黑度，增加角系數(shù)、 提高輻射源溫度 kmmRttK

34、AQ強(qiáng)化傳熱的措施：例如判斷：加肋應(yīng)該在表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)小的一側(cè)加，傳熱效果好 （）加肋應(yīng)該在表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大的一側(cè)加，傳熱效果好（）兩側(cè)都加，傳熱效果好 （）任何一側(cè)加，傳熱效果都一樣（）消弱傳熱的措施： 1）減小傳熱溫差 2） 增大換熱面熱阻： 敷設(shè)保溫層 采用表面高反射率的材料，降低表面黑度， 減少輻射散熱 只有管道外徑起到減少單位管長熱損失的作用，把此直徑稱為臨界熱絕緣直徑，用cd表示。cdd 2 （加絕熱層才能減少熱損） 2d超過某一值后包上熱絕緣層才能5、臨界熱絕熱緣直徑minmaxminmaxlntttttm順流和逆流時： maxt),max(21maxttt換熱面兩端溫差中較大者,

35、mint),min(21maxttt換熱面兩端溫差中較小者, minmaxtt2minmaxtttm； 2時， mtKAQ傳熱方程式：6、換熱器傳熱計算對數(shù)平均溫差mt為何換熱器傳熱計算中要采用對數(shù)平均溫差？在利用傳熱方程進(jìn)行換熱器的傳熱計算時，如何確定它？無論在順流、逆流還是復(fù)雜流換熱器中，熱流體溫度和冷流體溫度沿?fù)Q熱面的變化通常是非線性的，因此，冷、熱流體間的平均溫差必須用換熱面兩端溫差的對數(shù)平均值來計算。minmaxminmaxlntttttm【例題例題】空氣冷卻器中用水冷卻空氣，每小時空氣量為5000kg，空氣加入溫度100，流出溫度40，空氣定壓比熱1.004 KJ/(kg.k)。冷

36、卻水在管內(nèi)逆向流動，每小時水流量60000kg，加入溫度10，水的定壓比熱4.187 KJ/(kg.k)。如果冷卻器總傳熱系數(shù)為150W/(m2)，試求冷卻水流出溫度和冷卻器所需的傳熱面積。cw壓氣機(jī)：使氣體壓力升高的設(shè)備。壓氣機(jī)按其結(jié)構(gòu)，工作原理的不同分為： 活塞式壓氣機(jī)和葉輪式壓氣機(jī)。一、單級活塞式壓氣機(jī)的工作過程及耗功計算 活塞式壓氣機(jī)理論循環(huán)由進(jìn)氣、壓縮、排氣三個過程組成，其中進(jìn)氣和排氣過程不是熱力過程。 從右圖中可看出， a1及2b為引入和輸出氣缸，12為氣體在壓氣機(jī)中進(jìn)行壓縮的熱力過程。在此過程中，壓氣機(jī)中氣體數(shù)量不變，而氣體狀態(tài)方程變，壓縮過程的耗功可由右圖中過程線12及v軸所圍

37、的面積所示。在壓氣中可分為兩種極限情況和一種實際情況： 第三節(jié)壓氣機(jī)第三節(jié)壓氣機(jī)V12abpVV2p201p12同14a1：氣體引入氣缸12：氣體在氣缸內(nèi)進(jìn)行壓縮2b：氣體流出氣缸，輸向 儲氣筒 不是熱力過程，只是氣體的移動過程，氣體狀態(tài)不發(fā)生變化，缸內(nèi)氣體的數(shù)量發(fā)生變化。 a-1和2-b過程一、工作原理一、工作原理 從上圖中可以看出,a-1及2-b為引入和輸出汽缸1-2為氣體在汽缸中進(jìn)行的壓縮過程。壓氣機(jī)的耗功，可由 p-V圖中的面積12ab1表示。壓氣機(jī)的理論耗功：用 表示壓氣機(jī)的耗功：由熱力學(xué)第一定律：耗功大小可從p-v圖中看出： cw uqhqwwtcTcncscwww,余隙容積的影響

38、 在實際過程中，由于制造公差及材料的受熱膨脹等因素的影響，當(dāng)活塞運動到死點位置上時，在活塞頂面與氣缸蓋間有一定的空隙，該空隙的容積稱為余隙容積，用 Vc 表示，并用表示排氣量，它是活塞從上死點運動到下死點時活塞掃過的容積。具有余隙容積的耗功為：3141VVVVVVcvV=VVV h=VV3V4 V3V e12nn4350p有余隙的活塞式壓氣機(jī)的工作過程有余隙的活塞式壓氣機(jī)的工作過程V hV有余隙的壓氣機(jī)工作過程 多級壓縮和級間冷卻多級壓縮和級間冷卻 增壓比 當(dāng)增壓比增大時，容積效率降低；且由于增大，導(dǎo)致壓縮過程中增大，這是對壓氣機(jī)的安全運行不利的，為了達(dá)到使增大，而不影響壓氣機(jī)工作效率的目的，

39、目前常采用的辦法是多級壓縮、級間冷卻。12pp低壓缸中間冷卻器高壓缸1p2p3p冷卻水設(shè)兩級壓縮的多變指數(shù)相同，且12TT 在P-V圖中：面積12fe1為低壓缸耗功 量，而面積23gf2為高壓缸耗功量，面積1223ge1為兩級壓縮壓氣機(jī)總耗功量。 兩級壓縮級間冷卻，節(jié)省了耗功為P-V圖中所顯示的面積22332。211111123112112321121,nnnngnngnngHCLCCppppTRnnppTRnnppTRnnwww)(2121231121pfppppTRnnwnnnngC02pwC213231221ppppppp或同理，對于m級壓縮、級間冷卻：mippmmi, 2 , 1111

40、1111,nngmiiCCTRnnmww3T3n3p3p2p1p21vs133s2Tp1p2p33T3s3n22多級壓縮級多級壓縮級間冷卻的壓間冷卻的壓氣機(jī)氣機(jī) 熱力熱力過程在過程在p-Vp-V圖圖和和T-sT-s圖上的圖上的表示表示每級壓氣機(jī)所需的功相等，有利于壓氣機(jī)曲軸的平衡每個氣缸中氣體壓縮后所達(dá)到的最高溫度相同每級向外排出的熱量相等各級氣缸容積按增壓比遞減 1. 提高容積效率，增加產(chǎn)氣量。 2. 節(jié)省壓縮功。 3. 降低壓氣機(jī)排氣終溫，保證壓氣機(jī)的壽命。 4. 有利選擇分級壓力比，對設(shè)備設(shè)計、運行有 利。 多級壓縮級間冷卻的特點 四個主要裝置：四個主要裝置： 鍋爐鍋爐 汽輪機(jī)汽輪機(jī) 凝

41、汽器凝汽器 給水泵給水泵第六節(jié)第六節(jié) 蒸汽動力裝置及循環(huán)蒸汽動力裝置及循環(huán)水蒸氣動力循環(huán)系統(tǒng)水蒸氣動力循環(huán)系統(tǒng) 鍋鍋爐爐汽輪機(jī)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)給水泵給水泵凝汽器凝汽器水蒸氣動力循環(huán)系統(tǒng)的簡化水蒸氣動力循環(huán)系統(tǒng)的簡化鍋鍋爐爐汽輪機(jī)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)給水泵給水泵凝汽器凝汽器郎肯循環(huán)郎肯循環(huán)1234簡化（理想化）：簡化（理想化）：12 汽輪機(jī)汽輪機(jī) s 膨脹膨脹23 凝汽器凝汽器 p 放熱放熱34 給水泵給水泵 s 壓縮壓縮41 鍋爐鍋爐 p 吸熱吸熱4321Tshs1324郎肯循環(huán)郎肯循環(huán)T-s和和h-s圖圖12 汽輪機(jī)汽輪機(jī) s 膨脹膨脹23 凝汽器凝汽器 p 放熱放熱34 給水泵給水泵 s

42、壓縮壓縮41 鍋爐鍋爐 p 吸熱吸熱hs1324郎肯循環(huán)功和熱的郎肯循環(huán)功和熱的計算計算 汽輪機(jī)作功：汽輪機(jī)作功：2121 ,hhws凝汽器中的定壓放熱量：凝汽器中的定壓放熱量：322hhq水泵絕熱壓縮耗功：水泵絕熱壓縮耗功：3443 ,hhws鍋爐中的定壓吸熱量：鍋爐中的定壓吸熱量：411hhqhs1324郎肯循環(huán)熱效率的郎肯循環(huán)熱效率的計算計算 143 ,21 ,1qwwqwssnett一般一般 很小，占很小，占0.81%，忽略泵功，忽略泵功 1213thhhh43 , swsp1 t1 p2654321如何提高如何提高郎肯循環(huán)郎肯循環(huán)的熱效率的熱效率1213thhhh影響熱效率的參數(shù)？影響熱效率的參數(shù)？TsT654321