【正文】 R T T?? 2112lnlnvw RTvpRTp?? 1 1 2 21211211 ()11 ()111w u p v p vR T TRT PP??????? ?? ? ??? ? ????????????? ?????? 1 1 2 21211211 ()11 ()111nnw pv p vnR T TnRT PnP????? ? ????????????? ?????? 熱量 2121q cdTTds???? 21()vquc T T???? 21()pqhc T T???? q T sw??? 0q? 211()( 1)vnqnc T Tn??????? 比熱容 vc pc ? 0 1nvnc ??? ? 備注 表中比熱容為定值比熱容 多變指數(shù) n： z級(jí)壓氣機(jī)，最佳級(jí)間升壓比： i1z1pp? ＋＝ 第五章 熱力學(xué)第二定律 熱力學(xué)第二定律 ： 開爾文說(shuō)法 ：只冷卻一個(gè)熱源而連續(xù)不斷作功的循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)是造不成功的。 制冷機(jī) ：從低溫冷藏室吸取熱量排向大氣所用的機(jī)械稱為制冷機(jī)。因?yàn)殪厥菭顟B(tài)參數(shù)，兩狀態(tài)間的熵差對(duì)于任何過(guò)程，可逆還是不可逆都相等。 第七章 水蒸氣 1．基本概念 未飽和水 : 水溫低于飽和溫度的水稱為未飽和水（也稱過(guò)冷水） . 飽和水 : 當(dāng)水溫達(dá)到壓力 P所對(duì)應(yīng)的飽和溫度 st 時(shí)，水將開始沸騰，這時(shí)的水稱為飽和水。 飽和絕對(duì)濕度：在一定溫度下飽和空氣的絕對(duì)濕度達(dá)到最大值，稱為飽和絕對(duì)濕度 相對(duì)濕度：濕空氣的絕對(duì)濕度 v? 與同溫度下飽和空氣的飽和絕對(duì)濕度 s? 的比值 含濕量 (比濕度 )：在含有 1kg 干空氣的濕空氣中，所混有的水蒸氣質(zhì)量 飽和度：濕空氣的含濕量 d與同溫下飽和空氣的含濕量 ds的比值 濕空 氣的比體積：在一定溫度 T和總壓力 p下， 1kg干空氣和 水蒸氣所占有的體積濕空氣的焓： 1kg干空氣的焓和 氣的焓的總和 濕空氣的總壓力 p ： avp p p?? 濕空氣的平均分子量： ( ) ( )a a v va v v va v a vvva a vM r M r Mp p B p pM M M MB B B BppM M MBB???? ? ? ?? ? ? ? ? ? 濕空氣的氣體常數(shù) ： 831 4 831 4 287 7 5 1 8vvR ppM BB? ? ??? 絕對(duì)濕度： vvvvmpV R T? ?? 飽和絕對(duì)濕度 s? ： ss vpRT? ? 相對(duì)濕度 ? : vs?? ?? 相對(duì)濕度 ? 反映了濕空氣中水蒸氣含量接近飽和的程度。 定熵滯止參數(shù)： 將具有一定速度的流體在定熵條件下擴(kuò)壓，使其流速降低為零，這時(shí)氣體的參數(shù)稱為定熵滯止參數(shù)。 冷效應(yīng)區(qū)： 在轉(zhuǎn)回曲線與溫度縱軸圍成的區(qū)域內(nèi)所有等焓線上的點(diǎn)恒有 j 0，發(fā)生在這個(gè)區(qū)域內(nèi)的絕熱節(jié)流過(guò)程總是使流體溫度降低，稱為冷效應(yīng)區(qū)。 氣體流速變化與狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系： ddc c v p?? 在管道內(nèi)作定熵流動(dòng)時(shí)， dc 與 dp 的符號(hào)相反；即氣流速度增加(d 0)c? ，必導(dǎo)致氣體的壓力下降 (d 0)p? ，這就是噴管中的氣體流動(dòng)特性；而氣體速度下降 (d 0)c? ，將導(dǎo)致氣體的壓力升高 (d 0)p? ，這是擴(kuò)壓管中的氣體流動(dòng)特性。 2．常用公式 朗肯循環(huán)的熱效率 : 3132311211s . ps . t10t)()(????????????hhhhhhqqqqwwqw＝消耗收獲? 常水泵消耗軸功與汽輪機(jī)作功量相比甚小，可忽略不計(jì)，因此33 hh ?? ，于是可簡(jiǎn)化為 3121t hh hh ???? 二級(jí)回?zé)嵫h(huán)熱效率 : ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1 6 1 6 8 1 2 8 20t1 1 711h h a h h a a h hq h h?? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? 式中 h h2—— 汽輪機(jī)入口蒸氣與乏汽的焓 。 6th h h hh h h h? ? ? ?? ? ? ? 定容加熱循環(huán)熱效率： 1t,v 1122 11 21 1 11 1 1 1TTT vT v? ?? ?? ?? ? ? ? ? ? ? ??????? 式中， 12vv?? 稱為壓縮比，是個(gè)大于 1的數(shù)，表示工質(zhì)在燃燒前被壓縮的程度。 影響制冷系數(shù)的主要因素： 降低制冷劑的冷凝溫度 (即熱源溫度 )和提高蒸發(fā)溫度（冷源溫度），都可使制冷系數(shù)增高。 解：熱力系：左邊的空氣 系統(tǒng)：整個(gè)容器為閉口系統(tǒng) 過(guò)程特征：絕熱，自由膨脹 根據(jù)閉口系統(tǒng)能量方程 WUQ ??? 絕熱 0?Q 自由膨脹 W＝ 0 因此Δ U=0 對(duì)空氣可以看作理想氣體，其內(nèi)能是溫度的單值函數(shù)，得 KTTTTmc v 300120)12( ????? 根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程 1612 11222 pV VpVRTp ??? ＝ 100kPa 39 一個(gè)儲(chǔ)氣罐從壓縮空氣總管充氣，總管內(nèi)壓縮空氣參數(shù)恒定，為 500 kPa， 25℃。 3－ 17 解：等容過(guò)程 ??? Rc ckpp 1 121 12 ???????? k vpvpk RTRTmTcmQ v ＝ 318 解：定壓過(guò)程 T1= 2871 3? ???mRVp = T2= 內(nèi)能變化： )(1 ??????? tmcU v ＝ 焓變化： ?????? kJ 功量交換： mVV ?? 0 6 8)12( ????? ? VVppdVW ＝ 熱量交換： 5 6 ????? WUQ = kJ 41 1kg空氣在可逆多變過(guò)程中吸熱 40kJ，其容積增大為 1102 vv ? ，壓力降低為 8/12 pp ? ，設(shè)比熱為定值，求過(guò)程中內(nèi)能的變化、膨脹功、軸功以及焓和熵的變化。試求各壓氣機(jī)的容積效率（假設(shè)膨脹過(guò)程的指數(shù)和壓縮過(guò)程的指數(shù)相同）。求每小時(shí)需要多少千克蒸汽（視空氣的比熱為定值）。如將上述濕空氣加熱至 40℃，其相對(duì)濕度、絕對(duì)濕度有何變化？如將其冷卻至飽和狀態(tài)，求其相對(duì)濕度與絕對(duì)濕度。如忽略泵功，試求：（ 1）平均加熱溫度；（ 2）平均放熱溫度；（ 3）利用平均加熱溫度和平均放熱溫度計(jì)算循環(huán)熱效率。求（ 1）理論循環(huán)的致冷系數(shù)；（ 2）致冷劑的質(zhì)量流量；（ 3）消耗的功率。 kkppTT 1)12(12 ?? ＝ 1108K ???? ]21[122 TTk kRc 474 m/s ?? 222 PRTv m3/kg ??? 222 c mvf 2 （ 2） p2＝ ??? ? = MPapb 選縮放噴管。問(wèn)空氣的總質(zhì)量及焓 kg 值各為多少？設(shè)當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?B＝。暖風(fēng)機(jī)空氣的流量為每小時(shí) 4000標(biāo)準(zhǔn) m3，空氣通過(guò)暖風(fēng)機(jī)（從 0℃）被加熱到 120℃。 中間壓力： ?? 312 ppp nnppTT1)23(23?? =441K 416 有一離心式壓氣機(jī)，每分鐘吸入 p1＝ ， t1=16℃的空氣400 m3，排出時(shí) p2＝ ， t2=75℃。試計(jì)算：（ 1）風(fēng)機(jī)出口處空氣溫度；（ 2） 空氣在加熱器中的吸熱量；（ 3）若加熱器中有阻力，空氣通過(guò)它時(shí)產(chǎn)生不可逆的摩擦擾動(dòng)并帶來(lái)壓力降，以上計(jì)算結(jié)果是否正確？ 解：開口穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流系統(tǒng) （ 1 ） 風(fēng) 機(jī) 入 口 為 0 ℃ 則 出 口 為????????? 10 00Cpm QTQTCpm ?? ℃ ???? ttt ℃ 空氣在加熱器中的吸熱量 ) 5 0(0 0 ?????? TCpmQ ? ＝ (3)若加熱有阻力，結(jié)果 1仍正確；但在加熱器中的吸熱量減少。試求容器內(nèi)最終壓力和溫度。吸收式制冷采用的工質(zhì)是兩種沸點(diǎn)相差較大的物質(zhì)組成的二元溶液，其中沸點(diǎn)低的物質(zhì)為制冷劑，沸點(diǎn)高的物質(zhì)為吸收劑。 2 39。 燃?xì)廨啓C(jī)： 燃?xì)廨啓C(jī)裝置是一種以空氣和燃?xì)鉃楣べ|(zhì)、旋轉(zhuǎn)式的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。 可壓縮性流體音速的計(jì)算式： 2ssppav v???????? ? ? ???? ???? 理想氣體的音速計(jì)算 a pv RT???? 馬赫數(shù) cM a? c是給定狀態(tài)的氣體流速， a是該狀態(tài)下的音速。若節(jié)流過(guò)程中流體與外界沒有熱量交換，稱為絕熱節(jié)流，常常簡(jiǎn)稱為節(jié)流。 濕空氣比體積 ： 3( / ( ))aaVv v m kg am?? (1 0 .0 0 1 )avaaR T RVvdm p R? ? ? ? (1 0 .0 0 1 6 0 6 )aRTvdp?? 3/ ( )m kg a 濕空氣的焓： h dh?? (kJ/kg(a)) ( 2501 )h t d t? ? ? 第九章 氣體和蒸汽的流動(dòng) 1．基本概念 穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流： 穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流是指開口系統(tǒng)內(nèi)每一點(diǎn)的熱力學(xué)和力學(xué)參數(shù)都不隨時(shí)間而變化的流動(dòng)，但在系統(tǒng)內(nèi)不同點(diǎn)上，參數(shù)值可以不同。 未飽和空氣：干空氣和過(guò)熱水蒸氣所組成的混合氣體。 開口系統(tǒng)熵方程 ： 1122 smsmsss su rsy siso ??????? 式中： m2s2—— 工質(zhì)流出系統(tǒng)的熵； m1s1—— 工質(zhì)流入系統(tǒng)的熵。 自由膨脹 ：氣體向沒有阻力空間的膨脹過(guò)程，稱為自由膨脹過(guò)程。 熱機(jī)循環(huán) ：若循環(huán)的結(jié)果是工質(zhì)將外界的熱能在一定條件下 連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，則此循環(huán)稱為熱機(jī)循環(huán)。 壓氣機(jī)的效率 ：在相同的初態(tài)及增壓比條件下，可逆壓縮過(guò)程中壓氣機(jī)所消耗的功與實(shí)際不可逆壓縮過(guò)程中壓氣機(jī)所消耗的功之比，稱為壓氣機(jī)的效率。 多變過(guò)程 ：凡過(guò)程方程為 ?npv 常數(shù)的過(guò)程，稱為多變過(guò)程。 2． ??21Tdsq 適用于任何工質(zhì)、可逆過(guò)程 3． WUQ ??? 適用于 mkg質(zhì)量任何工質(zhì)，開口、閉口，可逆、不可逆過(guò)程 4． wuq ??? 適用于 1kg質(zhì)量任何工質(zhì)，開口、閉口，可逆、不可逆過(guò)程 5． pdvduq ??? 適用于微元，任何工質(zhì)可逆過(guò)程。 2． gf sss ????? fs? 為熵流，其值可正、可負(fù)或?yàn)榱悖?gs? 為熵產(chǎn)，其值恒大于或等于零。 適用于理想氣體的一切熱力過(guò)程或者實(shí)際氣體的定壓過(guò)程，用真實(shí)比熱公式計(jì)算 8． ???? ??????ni iini in hmHHHHH 1121 ? 由理想氣體組成的混 合氣體的焓等于各組成氣體焓之和，各組成氣體焓又可表示為單位質(zhì)量焓與其質(zhì)量的乘積。 系統(tǒng)總儲(chǔ)存能 ： 1． pk EEUE ??? 或 mgzmcUE ??? 221 2． gzcue ??? 221 3． UE? 或 ue? （沒有宏觀運(yùn)動(dòng)， 并且高度為零） 熱力學(xué)能變化 ： 1． dTcdu v? ， ??? 21 dTcu v 適用于理想氣體一切過(guò)程或者實(shí)際氣體定容過(guò)程 2． )( 12 TTcu v ??? 適用于理想氣體一切過(guò)程或者實(shí)際氣體定容過(guò)程（用定值比熱計(jì)算） 3．102022 121221 tctcdtcdtcdtcu tvmtvmt vt vtt v ???????? ??? 適用于理想氣體一切過(guò)程或者實(shí)際氣體定容過(guò)程（用平均比熱計(jì)算） 4．把 ? ?Tfcv ? 的經(jīng)驗(yàn)公式代入 ??? 21 dTcu v積分。 焓 ：流動(dòng)工質(zhì)向流動(dòng)前方傳 遞的總能量中取決于熱力狀態(tài)的那部分能量。把這一定律應(yīng)用于伴有熱現(xiàn)象的能量和轉(zhuǎn)移過(guò)程，即為熱力學(xué)第一定律。 ??? 0RMRMcMc vp ??? 6．比熱比： vpvpvp McMccccc ??? 39。 ?cMcc ?? 式中 c— 質(zhì)量比熱， kJ/Kg 4． TnRpV 0? 式中 V— nKmol氣體所 占有的容積， m3； n— 氣體的摩爾數(shù)，Mmn?， kmol 適用于 n千摩爾理想氣體。 混合氣體的容積成分 ：混合氣體中某組元?dú)怏w的容積與混合氣體總?cè)莘e的比值稱為混合氣體的容積成分。 定容質(zhì)量比熱 ：在