第一章基本概念基本概念热力系统：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，称为热力系统，简称系统。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，其界面称为控制界面。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
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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。状态参数：描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。如温度T）、压力（P）、比容（u）或密度（p）、内能（u）、焓（h）、熵（s）、自由能（f）、自由焓（g）等。基本状态参数：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出来，称为基本状态参数。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的强弱程度的宏观反映。热力学第零定律：如两个物体分别和第三个物体处于热平衡，则它们彼此之间也必然处于热平衡。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
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上常用测压仪表测定系统中工质的压力即为相对压力。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。广延性参数：整个系统的某广延性参数值等于系统中各单元体该广延性参数值之和，如系统的容积、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，这样的过程称为可逆过程。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，也称容积功。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力循环，简称循环。常用公式状态参数：Jdx=x一xfdx=01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。温度：1．mw2=BT2mw2—式中—分子平移运动的动能，其中m是一个分子的质量，w是分子平移运动的均2方根速度；B—比例常数；T—气体的热力学温度。2.T=273+1压力：1.nmwi=2nBT23式中P—单位面积上的绝对压力；Nn—分子浓度，即单位容积内含有气体的分子数n=V，其中N为容积V包含的气体分子总数。Fp=-F—整个容器壁受到的力，单位为牛(N)；f—容器壁的总面积(m2)。p=B+p(P>B)gp=B—H(P
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。若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，可以认为是绝热节流。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卩>0，发生在这j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，其卩<0，发生在这个区域的微分绝热节j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。2．常用公式连续性方程：式中m，m，m12各截面处的质量流量（kg/s）；m=m=....鼻也=..vv12..=m=吊数fC....=—=吊数vf，f，f――各截面处的截面积（m2）；12c，c，c各截面处的气流速度（m/s）；12•v2，v各截面处气体的比容的（m3/kg）。对微元稳定流动过程，连续性方程可表示为dm=dcfc)=0vdc+df-C/绝热稳定流动能量方程式：C2一c22—=h—h212对于微元绝热稳定流动过程，可写成C2dc-=—dh定熵过程方程式：pvK二常数对于微元定熵过程有dpdv+K—pv只适用于理想气体的比热容比K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，K应取过程范围内的平均值。可压缩性流体音速的计算式：理想气体的音速计算马赫数M二Cac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MVI,称为亚音速，当M=1,称为音速，当M>1,称为超音速。气体流速变化与状态参数间的关系：cdc--vdp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(dp<0)，这就是喷管中的气体流动特性；而气体速度下降(dc<0)，将导致气体的压力升高(dp>0)，这是扩压管中的气体流动特性。管道截面变化的规律：df-(M2-1)dcfc理想气体的当地音速：a c第十章动力循环1．基本概念热机：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部分组成，即燃气轮机、压气机和燃烧室。2．常用公式朗肯循环的热效率:收获ww—wq—qn_—―o_—s.ts_p_12HYPERLINK\l"bookmark26"t消耗qqq(h—h)—(h—h)1acc1323h—hHYPERLINK\l"bookmark88"13’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h3,二仆于是可简化为h—hn_—2th—h13二级回热循环热效率:①(h—h)+(1—a)(h—h)+(1—a—a)(h—h)n_—0_161681282—tqh—h117式中h2——汽轮机入口蒸气与乏汽的焓；h、h第一、第二次抽汽的焓；68h?、h9第一、第二次抽汽压力下饱和水的焓；h3乏汽压力下凝结水的焓。再热循环热效率:q—q(h—h)+(h—h)—(h—h)12_13斗63；3(h—h)+(h—h)13^2q11'6(h—h)+(h—h)t(h—h)+(h—h)131'6定容加热循环热效率T_[1厂1—T-2T21n=1—=1—=1—t,v匚_1—丄£k—1(v)K-1—1Iv丿2式中，&v_f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。v2定压加热循环热效率：n_1—/PK-Jt.pK九PK—1混合加热循环热效率：_—丄"t,c£k—1(九一1)+K九(p—1)燃气轮机的理想循环热效率：n_1—-一tp(K—1)k11收获空气压缩式制冷系数T2—1K—1—1第十一章制冷循环1．基本概念制冷：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。蒸汽喷射制冷循环：用引射器代替压缩机来压缩制冷剂，以消耗蒸汽的热能作为补偿来实现制冷的目的。蒸汽喷射制冷装置：由锅炉、引射器（或喷射器）、冷凝器、节流阀、蒸发器和水泵等组成吸收式制冷：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，以消耗一部分高位能（机械能、电能或高温热能等）为补偿，通过热力循环，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。降低制冷剂的冷凝温度（即热源温度）和提高蒸发温度（冷源温影响制冷系数的主要因素度），都可使制冷系数增高2．常用公式消耗制冷系数：或卡诺循环的制冷系数T£=1-i，cT—T31
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