【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 于理想氣體、可逆絕熱過(guò)程 10． ? ?? ?? ?11111111121212211?????????????????????????????nppnRTTTRnvpvpnwnn 適用于理想氣體、可逆多變過(guò)程 流動(dòng)功 : 1122 vpvpw f ?? 推動(dòng) 1kg 工質(zhì)進(jìn)、出控制體所必須的功。 技術(shù)功 : 1．st wzgcw ????? 221 熱力過(guò)程中可被直接利用來(lái)作功的能量，統(tǒng)稱(chēng)為技術(shù)功。 2．st wgd zdcw ?? ??? 221 適用于穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流、微元熱力過(guò)程 3． 2211 vpvpww t ??? 技術(shù)功等于膨脹功與流動(dòng)功的代數(shù)和。 4． vdpwt ??? 適用于穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流、微元可逆熱力過(guò)程 5． ??? 21vdpwt 適用于穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流、可逆過(guò)程 18 熱量 ： 1． TdSq?? 適用于任何工質(zhì)、微元可逆過(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(kāi)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(kāi)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。 6． ???? 21 pdvuq 適用于任何工質(zhì)可逆過(guò)程。 7CVS dEWmgZChmgZChQ ???????? ????????? ??? ???? 1121122222 2121 適用于任何工質(zhì)，任何系統(tǒng)，任何過(guò)程。 8． swgdzdcdhq ?? ???? 221 適用于微元穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過(guò)程 9． twhq ??? 適用于穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過(guò) 程 10． uq ?? 適用于任何工質(zhì)定容過(guò)程 11． ? ?12 TTcq v ?? 適用于理想氣體定容過(guò)程。 12． hq ?? 適用于任何工質(zhì)定壓過(guò)程 13． ? ?12 TTcq p ?? 適用于理想氣體、定壓過(guò)程 14． 0?q 適用于任何工質(zhì)、絕熱過(guò)程 15． ? ?? ?11 12 ????? nTT knq v 19 適用于 理想氣體、多變過(guò)程 圖 3－ 1 軸功 圖 3－ 2 流動(dòng)功 圖 3－ 3 閉口系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換 圖 3－ 7 技術(shù)功 20 圖 3－ 5 開(kāi)口系統(tǒng) 第四章 理想氣體的熱力過(guò)程及氣體壓縮 分析熱力過(guò)程的一般步驟： ， p=f(v)； 、終狀態(tài)的基本狀態(tài)參數(shù)； pv 圖及 T— s 圖上 ,使過(guò)程直觀，便于分析討論。 。 絕熱過(guò)程 ：系統(tǒng)與外界沒(méi)有熱量交換情況下所進(jìn)行的狀態(tài)變化過(guò)程，即 0?q? 或 0?q 稱(chēng)為絕熱過(guò)程。 定熵過(guò)程 ：系統(tǒng)與外界沒(méi)有熱量交換情況下所進(jìn)行的可逆熱力過(guò)程，稱(chēng)為定熵過(guò)程。 多變過(guò)程 ：凡過(guò)程方程為 ?npv 常數(shù)的過(guò)程，稱(chēng)為多變過(guò)程。 定容過(guò)程 ：定量工質(zhì)容積保持不變時(shí)的熱力過(guò)程稱(chēng)為定容過(guò)程。 定壓過(guò)程 ：定量工質(zhì)壓力保持不變時(shí)的熱力過(guò)程稱(chēng)為定壓過(guò)程。 定溫過(guò)程 ：定量工質(zhì)溫度保持不變時(shí)的熱力過(guò)程稱(chēng)為定溫過(guò)程。 單級(jí)活塞式壓氣機(jī)工作原理： 吸氣過(guò)程、壓縮過(guò)程、排氣過(guò)程，活塞每往返一次， 完成以上三個(gè)過(guò)程。 21 活塞式壓氣機(jī)的容積效率 ：活塞式壓氣機(jī)的有效容積和活塞排量之比，稱(chēng)為容積效率。 活塞式壓氣機(jī)的余隙 ：為了安置進(jìn)、排氣閥以及避免活塞與汽缸端蓋間的碰撞，在汽缸端蓋與活塞行程終點(diǎn)間留有一定的余隙，稱(chēng)為余隙容積，簡(jiǎn)稱(chēng)余隙。 最佳增壓比 ：使多級(jí)壓縮中間冷卻壓氣機(jī)耗功最小時(shí)，各級(jí)的增壓比稱(chēng)為最佳增壓比。 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(chēng)為壓氣機(jī)的效率。 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(chēng)為熱機(jī)循環(huán)。 氣體主要熱力過(guò)程的基本公式 過(guò)程 定容過(guò)程 定壓過(guò)程 定溫過(guò)程 定熵過(guò)程 多變過(guò)程 過(guò)程指數(shù) n ∞ 0 1 к n 過(guò)程方程 v=常數(shù) p=常數(shù) pv=常數(shù) pvк =常數(shù) pv n =常數(shù) P、 v、 T 關(guān)系 2211Tp? 2211Tv? 1 1 2 2pv pv? 21 1 2pv pv??? 12211Tv????????? 121pp ?????????? 21 1 2nnpv pv? 12211nTv???????? 121nnpp???????? uS???、h、計(jì)算式 21()vu c T T? ? ?21()ph c T T? ? ?21lnvTScT?? 21()vu c T T? ? ?21()ph c T T? ? ?21lnPTScT?? 0u?? 0h?? 2112lnlnvSRvpRp??? 21()vu c T T? ? ? 21()ph c T T? ? ? 0S?? 21()vu c T T? ? ?21()ph c T T? ? ?221122112211ln lnln lnln lnvppvTvS RTvTpcRTpvpccvp????? 膨脹功 21w pdv?? w=0 2121()w p v vR T T?? 2112lnlnvw RTvpRTp?? 1 1 2 21211211 ()11 ()111w u p v p vR T TRT PP??????? ?? ? ??? ? ????????????? ?????? 1 1 2 21211211 ()11 ()111nnw p v p vnR T TnRT PnP????? ? ????????????? ?????? 熱量 21()vquc T T???? 21()pqhc T T???? q T sw??? 0q? 211()( 1)vnqnc T Tn??????? 22 2121q cdTTds???? 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? ＋＝ 圖 4－ 1 絕熱過(guò)程 pv 圖 圖 4－ 2 絕熱過(guò)程 Ts 圖 23 圖 4－ 3 多變過(guò)程 pv 圖 圖 4－ 3 多變過(guò)程 Ts 圖 圖 4－ 6 單級(jí)活塞式壓氣機(jī) 圖 4－ 7 理論壓氣過(guò)程示功圖 24 圖 4－ 8 三種壓縮過(guò)程 pv 圖和 Ts 圖 圖 411 為兩級(jí)壓氣機(jī)工作過(guò)程圖 第五章 熱力學(xué)第二定律 熱力學(xué)第二定律 ： 開(kāi)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。 克勞修斯說(shuō)法：熱不可能自發(fā)地、不付代價(jià)地從低溫物體傳到高溫物體。 第二類(lèi)永動(dòng)機(jī) ：從單一熱源取得熱量，并使之完全轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能而不引起其他變化的循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，稱(chēng)為第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)。 孤立系統(tǒng) ：系統(tǒng)與外界之間不發(fā)生任何能量傳遞和物質(zhì)交換，稱(chēng)為孤立系統(tǒng)。 孤立系統(tǒng)熵增原理 ： 任何實(shí)際過(guò)程都是不可逆過(guò)程，只能沿著使孤立 系統(tǒng)熵增加的方向進(jìn)行 。 定熵過(guò)程 ：系統(tǒng)與外界沒(méi)有熱量交換情況下所進(jìn)行的可逆熱力過(guò)程，稱(chēng)為定熵過(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(chēng)為熱機(jī)循環(huán)。 25 制冷 ：對(duì)物體進(jìn)行冷卻，使其溫度低于周?chē)h(huán)境溫度，并維持這個(gè)低溫稱(chēng)為制冷。 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(chēng)為制冷機(jī)。 熱泵 ：將從低溫?zé)嵩次〉臒崃總魉椭粮邷嘏宜玫臋C(jī)械裝置稱(chēng)為熱泵。 理想熱機(jī) ：熱機(jī)內(nèi)發(fā)生的一切熱力過(guò)程都是可逆過(guò)程，則該熱機(jī)稱(chēng)為理想熱機(jī)。 卡諾循環(huán) ：在兩個(gè)恒溫?zé)嵩撮g，由兩個(gè)可逆 定溫過(guò)程和兩個(gè)可逆絕熱過(guò)程組成的循環(huán)，稱(chēng)為卡諾循環(huán)。 卡諾定理 ： 1．所有工作于同溫?zé)嵩磁c同溫冷源之間的一切 可逆循環(huán)，其 熱效率 都相等，與采用哪種工質(zhì)無(wú)關(guān)。 2．在同溫?zé)嵩磁c同溫冷源之間的一切 不 可逆 循環(huán)， 其熱效率 必小于可逆循環(huán) 。 自由膨脹 ：氣體向沒(méi)有阻力空間的膨脹過(guò)程，稱(chēng)為自由膨脹過(guò)程。 熵的定義式： ??? 21 Tqs ? J/kg K 工質(zhì)熵變計(jì)算： 12 sss ??? ， ? ?0ds 工質(zhì)熵變是指工 質(zhì)從某一平衡狀態(tài)變化到另一平衡狀態(tài)熵的差值。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。 1．1212 lnln vvRTTcs v ??? 理想氣體、已知初、終態(tài) T、 v 值求 Δ S。 2．1212 lnln PPRTTcs P ??? 理想氣體已知初、終態(tài) T、 P 值求 Δ S。 3．1212 lnln PPcvvcs vP ??? 理想氣體、已知初、終態(tài) P、 v 值求 Δ S。 4．固體及液體的熵變計(jì)算： 12ln, TTmcsTm c dTds ??? 5．熱源熵變： TQs?? 26 克勞修斯不等式： 0??rTQ? 任何循環(huán)的克勞修斯積分永遠(yuǎn)小于零，可逆過(guò)程時(shí)等于零。 閉口系統(tǒng)熵方程 ： ?? ????????ni ii s os u rs y si s o sssss 1或 式中： Δ Ssys—— 系統(tǒng)熵變； Δ Ssur—— 環(huán)境熵變； Δ SI—— 某子系統(tǒng)熵變。 開(kāi)口系統(tǒng)熵方程 ： 1122 smsmsss s u rs y si s o ??????? 式中： m2s2—— 工質(zhì)流出系統(tǒng)的熵； m1s1—— 工質(zhì)流入系統(tǒng)的熵。 不可逆作功能力損失： ISOSTW ??? 0 式中： T0—— 環(huán)境溫度； Δ SISO—— 孤立系統(tǒng)熵增。 圖 54 卡諾循環(huán) 的 pv 圖和 Ts 圖 27 圖 54 逆 卡諾循環(huán) 的 pv 圖和 Ts 圖 圖 57 任意可逆循環(huán) 28 圖 57 熵變 、 熵流 與 熵產(chǎn) 第六章 熱力學(xué)微分關(guān)系式 1．基本概念 自由能： F =U－ TS， F 稱(chēng)為自由能，或稱(chēng)亥姆霍茲（ Helmholtz）函數(shù)。 自由焓： 令 G = H－ TS， G 稱(chēng)為自由焓，或稱(chēng)吉布斯（ Gibbs）函數(shù)。 2．重要公式 熱力學(xué)能的基本關(guān)系式： VpUWUQ ddd ???? ?? VpSTU ddd ?? 焓的基本關(guān)系式： pVVpUH dddd ??? pVSTH ddd ?? 自由能基本關(guān)系式： VpTSF ddd ??? 29 自由焓的基本關(guān)系式： PVTSG ddd ??? 麥克斯韋關(guān)系式： vs )()( SpVT ?????? ps )()( SVpT ????? vT )()( TpVS ????? pT )()( TVpS ?????? 熱系數(shù)： ???????????????????Tpv)(1)(1)(1pvvTvvTpp??? 式中 ? —— 壓力溫度系數(shù)； v)( Tp??—— 物質(zhì)在定容下壓力隨溫度的變化率； ? —— 容積膨脹系數(shù)，或稱(chēng)熱膨脹系數(shù)； p)( Tv??—— 物質(zhì)在定壓下比體積隨溫度的變