【正文】 開(kāi)口系能量方程 ?圖中的開(kāi)口系在 d? 時(shí)間內(nèi)進(jìn)行了一個(gè)微元過(guò)程： ? Wi表示工質(zhì)在機(jī)器內(nèi)部對(duì)機(jī)器所作的功，而軸功 Ws為 Wi的有用功部分，兩者的差為機(jī)器各部分的摩擦損失。 ?有 ?m1的微元工質(zhì)流入進(jìn)口截面 1－ 1， 有 ?m2的微元工質(zhì)流出出口截面 2－ 2 ?系統(tǒng)從外界接受熱量 ?Q ?系統(tǒng)對(duì)機(jī)器作內(nèi)部功 ?Wi 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 ?工質(zhì)在開(kāi)口系統(tǒng)中流動(dòng)而傳遞的功 ， 叫 推動(dòng)功 。 推動(dòng)功和流動(dòng)功 m p vpVlpA ????在作推動(dòng)功時(shí)，工質(zhì)的狀態(tài)沒(méi)有改變（如圖中的C點(diǎn)），因此推動(dòng)功不會(huì)來(lái)自系統(tǒng)的儲(chǔ)存能－熱力學(xué)能，而是系統(tǒng)以外的物質(zhì)，這樣的物質(zhì)稱為外部功源。 ?工質(zhì)在傳遞推動(dòng)功時(shí)只是單純地傳遞能量，像傳輸帶一樣，能量的形態(tài)不發(fā)生變化。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 ?工質(zhì)在流動(dòng)時(shí) ， 總是從后面獲得推動(dòng)功 ， 而對(duì)前面作出推動(dòng)功 ， 進(jìn)出系統(tǒng)的推動(dòng)功之差稱為流動(dòng)功 （ 也是系統(tǒng)為維持工質(zhì)流動(dòng)所需的功 ） 。 )()(11221122pvvpvppVVpVp??????? 工質(zhì)從進(jìn)口到出口，從狀態(tài) 1膨脹到狀態(tài) 2，膨脹功為 w ，在不計(jì)工質(zhì)的動(dòng)能與位能變化時(shí)，開(kāi)系與外界交換的功量應(yīng)為膨脹功與流動(dòng)功之差 w ? ( pv ) 汽輪機(jī)簡(jiǎn)單模型 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 ? 進(jìn)入系統(tǒng)的能量 QdVpdE ???111s y ss dEWdVpdEQdVpdE ?????? )()( 222111 ??is y s WdVpdEdVpdEdEQ ?? ?????? )()( 111222sysdEsWdVpdE ??? 222進(jìn)入系統(tǒng)的能量 離開(kāi)系統(tǒng)的能量 系統(tǒng)儲(chǔ)存能量的增加量 － ＝ ?離開(kāi)系統(tǒng)的能量 ? 控制容積系統(tǒng)儲(chǔ)存能量的增加量 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 ss y s WmgzchmgzchdEQ ???? ????????? ??????????? ????1121122222 22? 此式為開(kāi)口系能量方程的一般表達(dá)式 pvuhgzcuemvVmeE s y s???????,21,2?中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 焓的意義： ?焓是物質(zhì)進(jìn)出開(kāi)口系統(tǒng)時(shí)帶入或帶出的熱力學(xué)能與推動(dòng)功之和，是隨物質(zhì)一起轉(zhuǎn)移的能量。 ?焓是一種宏觀存在的狀態(tài)參數(shù)，不僅在開(kāi)口系統(tǒng)中出現(xiàn)，而且在分析閉口系統(tǒng)時(shí)，它同樣存在。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 siininjo u to u ts y s WmgzchmgzchdEQ ???? ????????? ??????????? ???? ??222122? 進(jìn)、出系統(tǒng)的工質(zhì)有若干股，則方程為： ?開(kāi)口系能量方程的其他形式： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 為內(nèi)部功率　　　為質(zhì)量流率　　　為熱流量＝其中，sdsinS Y SWdmdQWmgzchmgzchddEQ?????????????mQ22lim011212222???????????????????????????以流率表示的開(kāi)口系能量方程： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 二、穩(wěn)定流動(dòng)能量方程 ?所謂 穩(wěn)定流動(dòng) ，即流動(dòng)過(guò)程中開(kāi)口系內(nèi)部及其邊界上各點(diǎn)工質(zhì)的熱力參數(shù)及運(yùn)動(dòng)參數(shù)都不隨時(shí)間而變。 mmmddE s y s ?????? 21,0?中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 ?能量方程則可寫(xiě)成： swzgchq ???????221? 此方程為流過(guò)開(kāi)口系 1kg流體的穩(wěn)定流動(dòng)的能量方程。 J / k g21 2swg d zdcdhq ?? ?????其微分形式為： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 ?若流過(guò)開(kāi)口系 m kg流體的穩(wěn)定流動(dòng)的能量方程及其微分形式為： sWzmgcmHQ ???????221sWm g d zm d cdHQ ?? ????221中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 swzgchq ???????221? 此三項(xiàng)為機(jī)械能，是技術(shù)上可資利用的功，稱為 技術(shù)功 ， 用 表示 twtwhq ???? 穩(wěn)定流動(dòng)能量方程分析 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 )()(pvwpvuqhqw t??????????????????????21212121)()(v dppvdp dvpvp dvwt? 對(duì)于可逆過(guò)程： ? 微分形式： v d pwt ???中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 ?以技術(shù)功的形式表達(dá)穩(wěn)定流能量方程 ttttWdHQWHQwdhqwhq??????????????V dpdHQV dpHQv dpdhqv dphq??????????????2121一般形式 過(guò)程可逆 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 開(kāi)口系能量方程總結(jié) swgdzdcdhq ?? ????221swzgchq ???????221穩(wěn)定流動(dòng) 一般形式 ss y s WmgzchmgzchdEQ ???? ????????? ??????????? ????1121122222 22sinS Y S WmgzchmgzchddEQ ???? ????????? ??????????? ????1121222222?中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 功和熱量的計(jì)算及其在 PV圖和 TS圖中的表示 q?Fw?fF力平衡 : fFFpA ??取氣缸內(nèi)的氣體連同活塞、氣缸一并作為熱力系 ＜p d vwpdvdxFpdvdxFpAF d xw tff ?? ??????? )(功損和熱產(chǎn) tg wq ?? ?中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 對(duì)于無(wú)摩擦的內(nèi)部平衡過(guò)程：膨脹功 pdvw ?? ?? 21 p d vw對(duì)于無(wú)摩擦的內(nèi)部平衡過(guò)程：技術(shù)功 ?? ? ??????? 2121 212211 )( vd ppvdp d vvpvpww t對(duì)于無(wú)摩擦的內(nèi)部平衡過(guò)程：熱量 T d spdvduT pdvduds ???? ,pdvduq ????? 21 T d sq中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 1 2 2 1 0 0 v p s T q wt w 膨脹功和技術(shù)功在 pv圖上的表示 熱量在 Ts圖上的表示 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 0 0 p T s b d c a e f g h F E A D B C 對(duì)于無(wú)摩擦的內(nèi)部平衡的循環(huán)過(guò)程：膨脹功等與技術(shù)功 a b c d ac d a f e ca b c e f apdvpdvpdvw c d aabc 面積面積面積 ?????? ?? ?0a b c d ad a b h g db c d g h bv dpv dpv dpw dabb c dt 面積面積面積 ???????? ?? ?中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 對(duì)于無(wú)摩擦的內(nèi)部平衡的循環(huán)過(guò)程：循環(huán)熱量 A B C D AC D A F EA B C E F AC D AA B C SCSST d sT d sT d sq ?????? ?? ?0? ? ? ???? dwdwduq?00 wq ?中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 ? 動(dòng)力機(jī) 能量方程式的應(yīng)用 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 去凝汽器 調(diào)速器 來(lái)自鍋爐 噴管 葉片 汽輪機(jī) 發(fā)電機(jī) 0gz??iw1h2h0?q21221 ( ) 02 ffcc??12itw h h h w? ? ? ? ? ?中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 ? 壓氣機(jī) 電動(dòng)機(jī) cw1htic whhww ?????? 122h0?q21221 ( ) 02 ffcc??0gz??中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 ? 換熱器 工程示例 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 ? 換熱器 工程示例 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 物理模型 12 hhq ??0iw ?21221 ( ) 02 ffcc??注：流入和流出的速度相等。 1 2 流入 流出 0gz??1h 2hq中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 ? 節(jié)流 21 hh ?注：流入和流出的速度相等。 21221 ( ) 02 ffcc??0iw ?0?q中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 ? 充氣問(wèn)題 在充、放氣過(guò)程中，容器內(nèi)氣體的狀態(tài)隨時(shí)間在不斷變化，但在每一瞬間可以認(rèn)為整個(gè)容器內(nèi)各處的參數(shù)是一致的。另外在充氣過(guò)程中，雖然流動(dòng)情況隨時(shí)間變化，但可認(rèn)為通過(guò)容器邊界進(jìn)入容器的氣體進(jìn)口狀態(tài)不隨時(shí)間變化，這種充氣過(guò)程稱為 均勻狀態(tài)定態(tài)流動(dòng)過(guò)程。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 考察圖中干管對(duì)容器的充氣過(guò)程，假定干管中氣體參數(shù)不變，容器絕熱。取容器為系統(tǒng)： iinfoutoutfCV WmgzchmgzchdEQ ???? ????????????????????????2222絕熱充氣過(guò)程的條件可表示為： 000 ??? outi mWQ ??? 忽略進(jìn)入容器時(shí)氣體的動(dòng)能及位能變化，則方程變?yōu)椋? ininCV mhdU ??中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 積分： ininininininCVhmUUmhmhdU???? ???12??? 在充氣過(guò)程中，容器內(nèi)氣體熱力學(xué)能的增量等于充入氣體的焓。 若充氣前容器為真空，則： inhu ?