1、熱工復(fù)習(xí)資料 緒論熱工學(xué)分為兩部分：工程熱力學(xué)和傳熱學(xué) 二者區(qū)別：工程熱力學(xué)主要研究能量（特別是熱能）的性質(zhì)及其與機(jī)械夢(mèng)或其他形式能之間相互轉(zhuǎn)換規(guī)律;傳熱學(xué)是研究熱量傳遞規(guī)律的學(xué)科第一章復(fù)習(xí)重點(diǎn)1邊界(界面)：熱力系與外界的分界面 特性：固定、活動(dòng)、真實(shí)、虛構(gòu)2幾種熱力系統(tǒng)(1)閉口熱力系統(tǒng)與外界無(wú)物質(zhì)交換的熱力系統(tǒng)。 (2)開(kāi)口熱力系統(tǒng)與外界有物質(zhì)交換的熱力系統(tǒng)。 (3)絕熱熱力系統(tǒng)與外界無(wú)熱量交換的熱力系統(tǒng)。 (4)孤立熱力系統(tǒng)與外界無(wú)任何聯(lián)系的熱力系統(tǒng)。（5簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng)與外界只有熱量和機(jī)械功交換的可壓縮系統(tǒng)3狀態(tài)參數(shù)分類(lèi)：（1）與質(zhì)量無(wú)關(guān)不可相加的參數(shù)，稱(chēng)為強(qiáng)度參數(shù)如壓力、溫度、密度（

2、2）與質(zhì)量成正比可以相加的參數(shù)，廣延參數(shù)。如容積，內(nèi)能、熵4熱工學(xué)中常用狀態(tài)參數(shù)有六個(gè)：壓力、比容、溫度、內(nèi)能、焓、熵基本狀態(tài)參數(shù)：壓力 p（此處的壓力是指絕對(duì)壓力非表壓力或真空度）、溫度 T、比容 v5絕對(duì)壓力、環(huán)境壓力和相對(duì)壓力之間的關(guān)系,可寫(xiě)出如下3個(gè)關(guān)系式,從中整理出所求量。當(dāng)P>Pb時(shí)為表壓力：P=Pg+Pb；當(dāng)P<Pb時(shí)為真空度：P=Pb-Pv6平衡狀態(tài)：指熱力系在無(wú)外界影響的條件下，宏觀(guān)性質(zhì)不隨時(shí)間變化的狀態(tài)；要達(dá)到平衡狀態(tài)必須滿(mǎn)足熱平衡和力平衡兩個(gè)條件，若存在化學(xué)反應(yīng)或相變包括化學(xué)平衡、相平衡7引入平衡狀態(tài)的目的：整個(gè)熱力系統(tǒng)可用一組統(tǒng)一的并具有確定數(shù)值的狀態(tài)參數(shù)來(lái)

3、描述狀態(tài)，便于分析熱力學(xué)問(wèn)題8.狀態(tài)公理：對(duì)組成一定的閉口系，獨(dú)立狀態(tài)參數(shù)個(gè)數(shù) N=n+1獨(dú)立參數(shù)數(shù)目N=不平衡勢(shì)差數(shù)=各種功的方式+熱量= n+1 簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng)獨(dú)立狀態(tài)參數(shù)個(gè)數(shù)：N = n + 1 = 29過(guò)程：熱力系從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)所經(jīng)歷全部狀態(tài)的集合10準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程定義：在無(wú)限小勢(shì)差的推動(dòng)下，由一系列連續(xù)的平衡狀態(tài)組成的過(guò)程稱(chēng)為準(zhǔn)平衡過(guò)程，也稱(chēng)為準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程。條件: 推動(dòng)過(guò)程進(jìn)行的勢(shì)差無(wú)限小。11可逆過(guò)程A process that can reversed without leaving any trace on the surroundings. That is, both

4、the system and the surroundings are returned to their initial states at the end of the reverse process系統(tǒng)經(jīng)歷某一過(guò)程后，如果能使熱力系沿相同的路徑逆向回到原態(tài)，且相互作用中所涉及到的外界也回復(fù)原態(tài)，而不留下任何痕跡，則此過(guò)程為可逆過(guò)程。 12實(shí)現(xiàn)可逆過(guò)程的條件（可逆過(guò)程是沒(méi)有能量耗散的準(zhǔn)平衡過(guò)程） (1) 過(guò)程是準(zhǔn)平衡過(guò)程； (2) 過(guò)程中不存在任何形式的能量耗散效應(yīng)13熱力循環(huán)：熱力系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一系列變化回到初態(tài)，這一系列變化過(guò)程稱(chēng)為熱力循環(huán)。正循環(huán)：將順時(shí)針完成的循環(huán)稱(chēng)為正循環(huán)或熱機(jī)循環(huán) 凈

5、效應(yīng)（對(duì)外作功，吸熱）逆循環(huán)：將逆時(shí)針完成的循環(huán)稱(chēng)為逆循環(huán)或制冷循環(huán) 凈效應(yīng)（對(duì)內(nèi)作功，放熱）14符號(hào)規(guī)定：系統(tǒng)吸熱時(shí)為正 Q > 0 系統(tǒng)放熱時(shí)為負(fù) Q < 0 對(duì)外做工W0 外界對(duì)熱力系做工W0第二章復(fù)習(xí)重點(diǎn)1 內(nèi)能是狀態(tài)量，只與系統(tǒng)的初終態(tài)有關(guān)，U : 廣延參數(shù) kJ u : 比參數(shù) kJ/kg內(nèi)能總以變化量出現(xiàn)，內(nèi)能零點(diǎn)人為定。 而功量與熱量均為過(guò)程量2 熱力系的總能量E為內(nèi)能和外部?jī)?chǔ)存能之和?？偰芰縀 = U + Ek + Ep=U+mc2/2+mgz比總能量e = u + ek + ep=u+c2/2+gz3（不考慮宏觀(guān)運(yùn)動(dòng)和重力效應(yīng)）閉口熱力系的能量方程：Q = U

6、+W 物理意義，系統(tǒng)從外界吸收的熱量一部分用來(lái)對(duì)外做工，一部分用來(lái)增加內(nèi)能4熱力學(xué)第一定律解析式： 對(duì)于微小變化過(guò)程 dQ =dU+ dW dq = du + dw dq = dh+ dwt 若為可逆過(guò)程上式變形為dQ =dU+ dW = dU + pdV （J）dq =du + pdv（J/kg）dq =dh-vdp簡(jiǎn)單可壓縮可逆過(guò)程 d q = Tds Tds = du + pdv 對(duì)于循環(huán)的熱一律dQ=dW5穩(wěn)定流動(dòng):在流動(dòng)過(guò)程中開(kāi)口系統(tǒng)內(nèi)部及其邊界各點(diǎn)，工質(zhì)的熱力參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)都不隨時(shí)間而變。如礦井正常通風(fēng)。6. 三中功之間關(guān)系 wt=w+p1v1-p2v2= -vdp 即d（pv）=

7、pdv+vdp L兩邊積分有p2v2-p1v1=w-wt 第三章復(fù)習(xí)重點(diǎn)1氣體運(yùn)動(dòng)方程：mkg: pV=mRT 1kg: pv=RT(此處R為氣體常數(shù)R=Rm/M（J/Kg.K）Rm為氣體通用常數(shù)，為定值8314J/Kmol.K）計(jì)算的時(shí)候注意全部用國(guó)際單位制 P（絕對(duì)壓力）:Pa T:K 用J,而不是KJ 2.質(zhì)量比熱 的符號(hào)是c，表示1Kg質(zhì)量的物質(zhì)升高或降低1K所吸收或放出的熱量3Cp-cv=R= Rm/M k=cp/cv 則有cv=R/k-1cp=kR/k-1(注意此處p,v為下標(biāo)而且c是小寫(xiě))4 內(nèi)能和焓的計(jì)算 5.熵變的計(jì)算6.三種比熱 ：真是比熱，平均比熱，定值比熱. 7理想氣體

8、的熱力過(guò)程 （應(yīng)該有計(jì)算題）記住下面公式 多看一下課本例題，動(dòng)手寫(xiě)寫(xiě) 要會(huì)靈活轉(zhuǎn)換: 上面的RT1=P1VI RT2=P2 要能夠在P-V圖 ，T-S圖上判斷狀態(tài)變化第四章復(fù)習(xí)重點(diǎn)1熱二律的開(kāi)爾文表述：不可能從單一熱源取熱，并使之完全轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其它影響。英文表述：It is impossible for any device that operate on a cycle to receive heat from a single reservoir and produce a net amount of work2 熱二律的克勞修斯說(shuō)法：熱量不可能自動(dòng)地?zé)o償?shù)貜牡蜏匚矬w傳至高溫物體

9、。英文表述：It is impossible to construct a device that operates in a cycle and produces no effect other than the transfer of heat from a lower-temperature body to a higher-temperature body3. 卡諾循環(huán)四個(gè)過(guò)程 定溫膨脹（吸熱）。定熵膨脹。定溫壓縮（放熱），定熵壓縮 對(duì)于任意循環(huán)由熱一律對(duì)于循環(huán)有U=0.所以有W0=Q1-Q2 任何熱機(jī)循環(huán)熱效率要提高卡諾循環(huán)熱機(jī)效率方法是增加熱源溫度，降低冷源溫度。注意此處的溫度用國(guó)

10、際單位制：K4卡諾定理及其英文表述在相同的高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g工作的一切可逆熱機(jī)，熱效率都相等，與其工質(zhì)無(wú)關(guān)在相同的高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g工作的一切不可逆熱機(jī)，其熱效率不可能大于可逆熱機(jī)的熱效率。(1)The efficiencies of all reversible heat engines operating between the same two reservoirs are the same(2) The efficiency of an irreversible heat engine is always less than the efficiency of a revers

11、ible one operating between the same two reservoirs.5熵變總是大于等于克勞修斯積分 系統(tǒng)熵變?cè)诳赡鏁r(shí)等于克勞修斯積分，在不可逆時(shí)系統(tǒng)大于克勞修斯積分。6孤立系統(tǒng)熵增原理: 孤立系統(tǒng)的熵只能增大，或者不變，絕不能減小Heat Q transfer from body A to B .1). While TA=TB SA=-Q/TA ; SB=Q/TB Siso=-Q/TA+Q/TB=0So the process is reversible process2). While TA>TB SA=-Q/TA ; SB=Q/TB Siso=-Q/

12、TA+Q/TB>0So the process is irreversible process.3). While TA<TB SA=-Q/TA ; SB=Q/TB Siso=-Q/TA+Q/TB<0So the process is impossible第五章復(fù)習(xí)重點(diǎn)1壓氣機(jī)工作原理四個(gè)過(guò)程壓縮、排氣、膨脹、吸氣過(guò)程 定溫壓縮消耗的機(jī)械功最小，絕熱壓縮消耗的功最大，多變過(guò)程消耗的功介于兩者之間。為了減少耗功量，壓縮時(shí)要有效冷卻壓縮空氣，使其盡量接近定溫壓縮。（本句話(huà)很重要）第六章復(fù)習(xí)重點(diǎn)1水蒸氣： 一點(diǎn)（臨界點(diǎn)） 三區(qū)（液相區(qū)、汽、液兩相共存區(qū)、汽相區(qū)） 五態(tài)（未飽和水態(tài)、

13、飽和水態(tài)、濕飽和蒸汽態(tài)、干飽和蒸汽態(tài)和過(guò)熱飽和態(tài)）。對(duì)照課本78頁(yè)圖6-3判斷某一點(diǎn)所在屬于哪個(gè)區(qū) 第七章復(fù)習(xí)重點(diǎn).1絕對(duì)濕度：1m3濕空氣中所含水蒸汽的質(zhì)量為濕空氣的絕對(duì)濕度。數(shù)值上等于水蒸汽在其分壓與溫度下的密度相對(duì)濕度：濕空氣中水蒸汽的實(shí)際含量與同溫度下最大可能含量的比值。表明濕空氣與同溫下飽和濕空氣的偏離程度，反映所含水蒸汽的飽和程度 。 2含濕量：含有1kg干空氣的濕空氣中所攜帶的水蒸汽質(zhì)量。3露點(diǎn)：未飽和濕空氣在水蒸汽分壓力不變的情況下，冷卻至飽和濕空氣時(shí)的溫度稱(chēng)為露點(diǎn)，td。 對(duì)于未飽和濕空氣，濕球溫度總是介于露點(diǎn)溫度和干球溫度之間：td<tw<t。飽和濕空氣，這三種

14、溫度相等：td=tw=t 第十章復(fù)習(xí)重點(diǎn)1。溫度梯度：自等溫線(xiàn)某點(diǎn)出發(fā)，到另一等溫線(xiàn)上某點(diǎn)的溫差與距離比值的極限稱(chēng)為此點(diǎn)的溫度梯度溫度梯度是向量，它位于等溫面的法線(xiàn)上，正向?yàn)闇囟仍黾拥姆较?傅立葉定律定義：在導(dǎo)熱現(xiàn)象中，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)給定截面所傳遞的熱量，正比例于垂直于該截面方向上的溫度變化率，而熱量傳遞的方向與溫度升高的方向相反，數(shù)學(xué)表達(dá)式如下： 式中F為接觸面積3熱流密度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的熱量（將上式中F去掉就行了）4常見(jiàn)的三類(lèi)邊界條件：第一類(lèi)邊界條件:已知物體邊界上任何時(shí)刻的溫度分布第二類(lèi)邊界條件:已知物體邊界上任何時(shí)刻的熱流密度或溫度變化率第三類(lèi)邊界條件:已知物體邊界與周?chē)黧w

15、間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h及周?chē)黧w溫度 第十一章復(fù)習(xí)重點(diǎn)1.單位面積對(duì)流換熱過(guò)程：q=（Tw-Tf） W/m22.對(duì)流換熱過(guò)程微分方程 （課本167頁(yè)自己補(bǔ)充下，）3流動(dòng)邊界層：從y=0處u=0開(kāi)始，u隨著離壁面距離y的增大而急劇加大，經(jīng)過(guò)一個(gè)薄層后u增長(zhǎng)到接近主流的速度。這個(gè)薄層稱(chēng)為流動(dòng)邊界層第十二章復(fù)習(xí)重點(diǎn)1黑體：物體能全部吸收外來(lái)射線(xiàn)，吸收率為1，則這種物體被定義為黑體白體：物體能全部反射外來(lái)射線(xiàn)，反射率為1不論鏡反射還是漫反射，該物體為白體玻璃體：物體能被外來(lái)射線(xiàn)全部透射，透射率為1，這種物體稱(chēng)為玻璃體灰體：物體的單色黑度不隨波長(zhǎng)而變化的物體稱(chēng)為灰體2四次方定律：黑體的輻射力和絕對(duì)溫度的四次方成正比3。大氣中的CO2含量增加，導(dǎo)致地球溫度升高，為什么？ CO2氣體對(duì)熱輻射波長(zhǎng)是有選擇性輻射和吸收的。其光帶都處于紅外區(qū)段，對(duì)太陽(yáng)輻射呈現(xiàn)透明體性質(zhì)，但對(duì)地球表面輻射的紅外波長(zhǎng)具有吸收作用，阻礙了地球熱輻射進(jìn)入太空，起到了“溫室效應(yīng)”的作用，導(dǎo)致地球氣溫升高。4。蔬菜塑料大棚溫室效應(yīng)的傳熱學(xué)原理塑料薄膜對(duì)熱輻射有選擇性透射特性，它對(duì)太陽(yáng)的短波輻射透射率較