工程熱力學(xué)期末總復(fù)習(xí)

工程熱力學(xué)期末總復(fù)習(xí)1考試安排

2014-01-09(18周星期四)09:00-11:00[ME04008]工程熱力學(xué)A綜404機(jī)自1101機(jī)自1102機(jī)自1103機(jī)自1104[ME04008]工程熱力學(xué)A綜406機(jī)自1101機(jī)自1102機(jī)自1103機(jī)自1104[ME04008]工程熱力學(xué)A綜408機(jī)自1101機(jī)自1102機(jī)自1103機(jī)自1104[ME04008]工程熱力學(xué)A綜417機(jī)自1105機(jī)自1106機(jī)自1107機(jī)自1108[ME04008]工程熱力學(xué)A綜418機(jī)自1105機(jī)自1106機(jī)自1107機(jī)自1108[ME04008]工程熱力學(xué)A綜419機(jī)自1105機(jī)自1106機(jī)自1107機(jī)自11082第3章氣體和蒸汽的性質(zhì)第4章氣體和蒸汽的熱力過程及熱力學(xué)一般關(guān)系式第6章實際氣體性質(zhì)第1章基本概念第2章第一定律第5章第二定律第１２章濕空氣第７章氣體和蒸汽的流動第８章壓氣機(jī)的熱力過程第１３章化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)第９章氣體動力循環(huán)第１0章蒸汽動力裝置循環(huán)第11章制冷循環(huán)工程熱力學(xué)熱力學(xué)基本概念

和基本理論工質(zhì)性質(zhì)應(yīng)用基本熱力過程3復(fù)習(xí)方法看教材例題、課后思考題和平時習(xí)題，通過題目反過來理解知識點；根據(jù)知識點瀏覽全書，并弄清楚各章節(jié)（部分）的聯(lián)系；重在理解和應(yīng)用。4研究能量轉(zhuǎn)換、特別是熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的規(guī)律和方法，以及提高轉(zhuǎn)化效率的途徑，以提高能源利用的經(jīng)濟(jì)性。這門課的目的5第一章基本概念及定義復(fù)習(xí)要點（知識點）：1、熟練掌握熱力學(xué)的基本概念、名詞和術(shù)語；2、掌握狀態(tài)參數(shù)的特征，基本狀態(tài)參數(shù)的定義和單位；3、掌握熱量和功量過程量的特征，會計算可逆過程功和熱量，并能夠看懂坐標(biāo)圖。6熱力系統(tǒng)：人為分割出來作為熱力學(xué)分析對象的有限物質(zhì)系統(tǒng)。外界（環(huán)境）：熱力系以外的與系統(tǒng)發(fā)生質(zhì)能交換的物體。邊界：熱力系與外界的分界面（系統(tǒng)與外界的作用都通過邊界）熱力學(xué)的基本概念、名詞和術(shù)語真實的、固定的、封閉的假想的、運動的、開口的邊界特點熱交換功交換質(zhì)量交換熱力系統(tǒng)與外界的相互作用7熱力系統(tǒng)分類匯總以系統(tǒng)與外界關(guān)系劃分：

有無是否傳質(zhì)開口系閉口系是否傳熱非絕熱系

絕熱系是否傳功非絕功系

絕功系是否傳熱、功、質(zhì)非孤立系

孤立系8熱力學(xué)狀態(tài)：熱力系在某一瞬時所呈現(xiàn)的宏觀物理狀況。狀態(tài)參數(shù)：描述系統(tǒng)狀態(tài)的宏觀物理量。（1）狀態(tài)狀態(tài)參數(shù)：單值對應(yīng)（2）狀態(tài)參數(shù)是點函數(shù)（狀態(tài)函數(shù)）（3）狀態(tài)參數(shù)變化量與路徑無關(guān)，只與初終態(tài)有關(guān)。常用狀態(tài)參數(shù)（6個）：p、v、T、u、h、s注意：壓力：絕對壓力p、表壓力pg、真空度pv、環(huán)境壓力pb的關(guān)系溫度：攝氏溫度和熱力學(xué)溫度的關(guān)系9狀態(tài)方程式：簡單可壓縮系僅有2個獨立狀態(tài)參數(shù)，反映3個基本狀態(tài)參數(shù)p、v、T之間關(guān)系的函數(shù)關(guān)系式。形式取決于工質(zhì)的種類。簡單可壓縮系：只交換熱量和一種準(zhǔn)靜態(tài)的容積變化功狀態(tài)坐標(biāo)圖：以任意兩個獨立變量為坐標(biāo)的平面圖，常用的有：p-v,T-s,h-s,p-h注意：在坐標(biāo)圖上只有平衡態(tài)的熱力參數(shù)才有實際意義，才有確定的值。理想氣體狀態(tài)方程

10平衡狀態(tài)：在不受外界影響（重力場除外）的條件下，系統(tǒng)宏觀性質(zhì)不隨時間改變（狀態(tài)保持不變）的狀態(tài)。熱力過程：系統(tǒng)從一個狀態(tài)向另一個狀態(tài)變化時所經(jīng)歷的全部狀態(tài)的總和。準(zhǔn)平衡過程（準(zhǔn)靜態(tài)過程）：過程進(jìn)行的相對緩慢，工質(zhì)在平衡被破壞后自動恢復(fù)平衡所需的時間，即弛豫時間又很短，工質(zhì)有足夠的時間來恢復(fù)平衡，隨時都不致顯著偏離平衡狀態(tài)。破壞平衡所需時間（外部作用時間）恢復(fù)平衡所需時間（馳豫時間）>>可逆過程：系統(tǒng)（工質(zhì)）在完成某一過程后，如能使過程逆行而使系統(tǒng)及外界回復(fù)到原始狀態(tài)，不留下任何變化，則此過程稱為可逆過程。實現(xiàn)條件：可逆過程=準(zhǔn)平衡過程+無耗散效應(yīng)11功：系統(tǒng)與外界間在力差的推動下，通過宏觀有序（有規(guī)則）運動方式傳遞的能量，用W表示。過程量，大小不僅與初、終狀態(tài)有關(guān)，而且與過程進(jìn)行的性質(zhì)、路徑等有關(guān)。熱力學(xué)中規(guī)定，系統(tǒng)對外做功取正值，外界對系統(tǒng)做功取負(fù)值?？赡孢^程的膨脹功（體積變化功）可逆過程的技術(shù)功12熱量：系統(tǒng)與外界之間在溫差的推動下，通過微觀粒子無序運動的方式與外界交換的能量，用Q表示。過程量，大小不僅與初、終狀態(tài)有關(guān)，而且與過程進(jìn)行的性質(zhì)、路徑等有關(guān)。熱力學(xué)上統(tǒng)一規(guī)定：外界向系統(tǒng)傳熱為正，系統(tǒng)向外界傳熱為負(fù)。13循環(huán)：工質(zhì)從某一初態(tài)出發(fā)，經(jīng)歷一系列熱力狀態(tài)后，又回到原來初態(tài)的熱力過程稱為熱力循環(huán)，即封閉的熱力過程。根據(jù)循環(huán)效果及進(jìn)行方向不同，循環(huán)分為正向循環(huán)和逆向循環(huán)。正循環(huán)（熱－機(jī)）活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)蒸汽動力循環(huán)逆循環(huán)（機(jī)－熱）制冷循環(huán)熱泵循環(huán)14

動力循環(huán)：熱效率(thermalefficiency)逆向循環(huán)：制冷系數(shù)(coefficientofperformancefortherefrigerationcycle)供暖系數(shù)(coefficientofperformancefortheheat-pumpcycle)循環(huán)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)15第二章熱力學(xué)第一定律復(fù)習(xí)要點（知識點）：1、理解熱力學(xué)第一定律的實質(zhì)；2、掌握內(nèi)部儲存能（熱力學(xué)能）、外部儲存能和總能的概念；3、掌握熱力學(xué)第一定律表達(dá)式，特別是閉口系及穩(wěn)定流動開口系能量方程；4、靈活應(yīng)用熱力學(xué)第一定律表達(dá)式對具體問題進(jìn)行分析計算；5、掌握體積變化功、推動功、流動功、軸功和技術(shù)功的概念及計算式；6、理解焓的定義；16熱力學(xué)第一定律的實質(zhì)：能量守恒與轉(zhuǎn)換定律在熱現(xiàn)象中的應(yīng)用一般關(guān)系式進(jìn)入系統(tǒng)的能量－離開系統(tǒng)的能量=系統(tǒng)能量的增量表述熱是能的一種，機(jī)械能變熱能，或熱能變機(jī)械能時，它們間的比值是一定的?；颍簾峥梢赞D(zhuǎn)變?yōu)楣?，功也可以轉(zhuǎn)變?yōu)闊?；一定量的熱消失時，必產(chǎn)生相應(yīng)量的功；消耗一定量的功時，必出現(xiàn)與之對應(yīng)的一定量的熱。17熱力學(xué)能：物質(zhì)內(nèi)部微觀粒子具有的能量的總和。U=Uk+Up總（儲存）能總能熱力學(xué)能，內(nèi)部儲存能外部儲存能宏觀動能宏觀位能18推動功：由于工質(zhì)的進(jìn)出，外界與系統(tǒng)之間所傳遞的一種機(jī)械功，表現(xiàn)為流動工質(zhì)進(jìn)出系統(tǒng)時所攜帶和所傳遞的一種能量。功的形式除了膨脹功或壓縮功這類與系統(tǒng)的界面移動有關(guān)的功外，還有因工質(zhì)在開口系統(tǒng)中流動而傳遞的功。流動功：使工質(zhì)流入和流出系統(tǒng)所做的推動功的代數(shù)和，維持工質(zhì)流動所需的功（代價）。19焓定義：H=U+pV

比焓h=u+pv單位：J（kJ）J/kg（kJ/kg）焓是狀態(tài)參數(shù)。物理意義：1kg工質(zhì)通過一定的界面流入熱力系統(tǒng)，同時帶入系統(tǒng)的是其儲存于內(nèi)部的熱力學(xué)能u，以及從外部功源獲得的推動功pv，因此引進(jìn)1kg工質(zhì)獲得的總能量是熱力學(xué)能與推動功之和，即比焓。因此，焓是引進(jìn)或排出工質(zhì)而輸入或排出系統(tǒng)的總能量。20閉口系統(tǒng)能量方程式

Q=△U+W是熱力狀態(tài)變化過程的核心，是最基本的能量方程式。21穩(wěn)定流動系統(tǒng)能量方程式22功的類型及其區(qū)別和聯(lián)系熱能轉(zhuǎn)變成功部分輸出軸功流動功機(jī)械能增量23穩(wěn)定流動系統(tǒng)能量方程的應(yīng)用24第三章氣體和蒸汽的性質(zhì)復(fù)習(xí)要點（知識點）：1、掌握并正確應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程式；2、理解理想氣體比熱容的概念，熟練應(yīng)用比熱容計算理想氣體熱力學(xué)能、焓、熵及過程熱量；3、掌握有關(guān)蒸汽的術(shù)語及其意義；4、掌握蒸汽定壓發(fā)生過程及其p-v圖和T-s圖上的一點、兩線、三區(qū)、五態(tài)；25

氣態(tài)氣體蒸氣理想氣體狀態(tài)方程式分子為不占體積的彈性質(zhì)點除碰撞外分子間無作用力理想氣體是實際氣體在低壓高溫時的抽象。實際氣體就是不符合上述兩點假設(shè)的氣態(tài)物質(zhì)。理想氣體的基本假設(shè)26理想氣體的比熱容定義：分類：按物量質(zhì)量熱容（比熱容）cJ/(kg·K)體積熱容C‘J/（m3·K）摩爾熱容CmJ/（mol·K）注：體積熱容是指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積。物體溫度升高1K或1°所需熱量叫熱容單位質(zhì)量（1kg）物體溫度升高1K或1°所需熱量27理想氣體的熱力學(xué)能、焓是溫度的單值函數(shù)邁耶公式Cv不易測量，通過測量Cp，根據(jù)上式即可算出Cv按過程質(zhì)量定壓熱容（比定壓熱容）質(zhì)量定容熱容（比定容熱容）及由于熱量是過程量，因此比熱容也是過程量，與經(jīng)歷的熱力過程有關(guān)。28理想氣體比熱容及熱量的計算

對c作不同的技術(shù)處理可得精度不同的熱量計算方法:

真實比熱容積分利用平均比熱表利用平均比熱直線定值比熱容29理想氣體的熱力學(xué)能、焓和熵適用于理想氣體、任意過程。適用于理想氣體、任意過程。1kg工質(zhì)在微元可逆過程中與熱源交換的熱量適用于理想氣體、任意過程。30水蒸氣的飽和狀態(tài)和相圖3132水的定壓加熱汽化過程一點臨界點Criticalpoint兩線上界限線(飽和水線)下界限線(飽和蒸汽線)三區(qū)液汽液共存汽五態(tài)未飽和水飽和水濕蒸汽干飽和蒸汽過熱蒸汽水的狀態(tài)可歸納為飽和水和飽和蒸汽沒有區(qū)別33第四章氣體和蒸汽的基本熱力過程復(fù)習(xí)要點（知識點）：1、掌握4種基本熱力過程及多變過程的初終態(tài)參數(shù)之間的相互關(guān)系（過程方程+狀態(tài)方程）；2、掌握4種基本熱力過程及多變過程與外界交換熱量和功的計算；3、了解蒸汽熱力過程熱量和功的計算；34常數(shù)如：燃?xì)廨啓C(jī)如：蒸汽電廠冷凝器如：汽輪機(jī)如：汽油機(jī)各熱力過程的過程方程和熱量、功的計算見表4-135水蒸氣基本熱力過程基本方程可逆過程定容過程定壓過程定熵過程定溫過程36第五章熱力學(xué)第二定律復(fù)習(xí)要點（知識點）：1、理解熱力學(xué)第二定律的實質(zhì)及數(shù)學(xué)表達(dá)式；2、掌握卡諾卡諾循環(huán)和卡諾定理；3、掌握熵的意義、計算及應(yīng)用；4、理解孤立系統(tǒng)熵增原理。37熱力學(xué)第二定律實質(zhì)：熱力過程具有方向性。兩種表述：克勞休斯說法（傳熱）：不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不引起其它變化。開爾文說法（熱功轉(zhuǎn)換）：不可能從單一物體取熱使之完全變?yōu)楣Χ灰鹌渌兓?。兩種說法的等效性38卡諾循環(huán)定義：工作在兩個恒溫?zé)嵩撮g的理想可逆正循環(huán)卡諾循環(huán)的組成：卡諾循環(huán)由兩個定溫和兩個絕熱可逆過程組成。39逆卡諾循環(huán)：工作在兩個恒溫?zé)嵩撮g的理想可逆逆循環(huán)概括性卡諾循環(huán)：（兩熱源間的極限回?zé)嵫h(huán)）多熱源可逆循環(huán)：40卡諾定理定理一：在相同溫度的高溫?zé)嵩春拖嗤瑴囟鹊牡蜏責(zé)嵩粗g工作的一切可逆循環(huán)，其熱效率都相等，而與循環(huán)的種類無關(guān)，與所采用哪一種工質(zhì)也無關(guān)。定理二：在相同的高溫?zé)嵩春拖嗤牡蜏責(zé)嵩撮g工作的不可逆循環(huán)，其熱效率必小于可逆循環(huán)的熱效率。41熵的定義：比熵熵是狀態(tài)參數(shù)，熵變與路徑無關(guān),只與初終態(tài)有關(guān)熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式克勞修斯不等式用于判斷循環(huán)是否可逆可逆“=”不可逆，不等號42熵流和熵產(chǎn)對于任意微元過程有：=：可逆過程>：不可逆過程定義熵產(chǎn)：純粹由不可逆因素引起熵流：永遠(yuǎn)熵方程熵方程與孤立系統(tǒng)熵增原理

所以，單純傳熱，若可逆，系統(tǒng)熵變等于熵流；若不可逆系統(tǒng)熵變大于熵流，差額部分由不可逆熵產(chǎn)提供。

43熵變的計算方法理想氣體僅可逆過程適用Ts1234任何過程44第六章實際氣體的性質(zhì)及熱力學(xué)一般關(guān)系式復(fù)習(xí)要點（知識點）：1、掌握通用壓縮因子的物理意義；2、掌握對比態(tài)原理，會計算對比態(tài)參數(shù)并利用通用壓縮因子圖進(jìn)行實際氣體計算；3、了解實際氣體狀態(tài)方程，掌握范德瓦爾方程。45壓縮因子Z的物理意義物理意義：實際氣體的摩爾體積(比體積)與同溫同壓下理想氣體的摩爾體積（比體積）之比。反映實際氣體壓縮性的大小。>1=1<1Z說明實際氣體比理想氣體更難壓縮說明實際氣體可壓縮性大取決于氣體種類和狀態(tài)46范德瓦爾方程a,b—物性常數(shù)，由實驗測定；內(nèi)壓力（Vm–b）—分子自由活動的空間，體積修正項消除物性常數(shù)，更方便計算。通用壓縮因子若取Zcr為常數(shù)，則為編制通用壓縮因子圖提供了理論基礎(chǔ)。對應(yīng)態(tài)原理47設(shè)備及循環(huán)部分（應(yīng)用）48第七章氣體與蒸汽的流動復(fù)習(xí)要點（知識點）：1、掌握一維穩(wěn)定流動的基本方程；2、理解促使流速改變的力學(xué)條件和幾何條件及對流速的影響；3、理解滯止?fàn)顟B(tài)、臨界截面的概念及其狀態(tài)參數(shù)；4、掌握噴管的設(shè)計和校核計算；5、了解絕熱節(jié)流的特點；49穩(wěn)定流動的基本方程式連續(xù)性方程對不可壓縮流體，dv=0，過程方程能量方程聲速方程50促使流速改變的條件力學(xué)條件dp與dcf的符號始終相反1、流速增加，則壓力必然降低；2、壓力升高，則流速必然降低。幾何條件流速變化與截面積變化之間的關(guān)系，與馬赫數(shù)有關(guān)5152絕熱滯止?fàn)顟B(tài)絕熱滯止：氣體在絕熱流動過程中，因受某種物體的阻礙，而流速降為零的過程。滯止溫度、壓力高于氣流T、P，隨流速差別更大。h0——總焓或滯止焓1、理想氣體，定比熱2、水蒸氣：從h-s圖上查其他狀態(tài)參數(shù)53噴管的設(shè)計計算據(jù)p1，v1，T1背壓

pb功率噴管形狀幾何尺寸初參數(shù)首先確定pcr與pb關(guān)系，然后選取恰當(dāng)?shù)男螤钊缓笥嬎銍姽艿膸缀纬叽?，如A喉口、A2和l等5455第八章壓氣機(jī)的工作過程復(fù)習(xí)要點（知識點）：1、掌握壓氣機(jī)的工作原理；2、掌握不同壓縮過程狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律、耗功的計算及壓氣機(jī)耗