热工基础综合

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1、热能工程学基础吕建教授WHENYOUNEEDTOBESURE目录1、热力学基础2、流体力学基础3、传热学基础4、热工测量技术一、热力学基础1、热力系统人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统如图：用界面分离出的研究对象。外界：系统以外的所有物质边界（界面）：系统与外界的分界面系统与外界的作用都通过边界进口出口pVW示功图⑴功（过程量）系统对外做功，w>0;外界对系统做功，w<0。2、功和热量⑵热量（过程量）热量是热力系与外界相互作用的另一种方式，在温度的推动下，以微观无序运动方式传递的能量。系统从外界吸热，Q>0;系统向外界放热，Q<0。TSQ温熵(示热)图3、热力

2、学第一定律⑴热力学第一定律实质：一切物质都具有能量。能量既不可能创造，也不能消灭，它只能在一定的条件下从一种形式转变为另一种形式。而在转换中，能量的总量恒定不变。⑵热力学第一定律可表述为：①热可以变为功，功也可以变为热，在相互转变时能的总量是不变的。②热是能的一种，机械能变热能，或热能变机械能，它们的总量是一定的。⑶根据热力学第一定律，为了获得机械能，则必须花费热能或其他形式能量，第一类永动机是不可能实现的。4、理想气体理想气体：是一种假想的气体模型，气体分子是一些弹性的、不占体积的质点，分子之间没有相互作用力，认为分子之间只存在弹性碰撞。理想气体是一种假想的气体必须符

3、合两条假定：①气体分子本身不占有容积；②气体分子间没有相互作用力。现实中没有理想气体比定压热容与比定容热容的关系气体在定压下受热时，由于温度升高的同时，还要克服外力膨胀做功；定容过程中，并不膨胀对外做功，故同样升高1K，定压时比定容下受热需要更多的热量，也就意味着定压比热比定容比热大。结论：理论和实践证明定压比热>定容比热两者关系cp－cv＝R（迈耶公式）比热容比，结合上式有⑴、定容过程等容过程：是工质在变化过程中容积保持不变的热力过程。1.建立过程方程式：v=常数（定值）2.基本状态参数间的关系式：按理想气体状态方程式pv＝RT，可得定容过程中系统的压力和温度成正比，

4、即及5、理想气体的热力过程定容过程的过程曲线pvTs1212定容过程的p-v图定容过程的T-s图⑵、定压过程等压过程：定压过程是工质在变化过程中压力保持不变的热力过程。1.建立过程方程式：p=常数（定值）2.基本状态参数间的关系式：按理想气体状态方程式pv＝RT，可得定压过程中系统的比容和温度成正比，即pvTs1212v定压过程的p-v图定压过程的T-图⑶、定温过程等温过程：是工质在变化过程中温度保持不变的热力过程1.建立过程方程式：T=常数（定值）即pv＝定值2.基本状态参数间的关系式：按理想气体状态方程式pv＝RT，可得定温过程中系统的压力和比容成反比，即或pvTs

5、1212定温过程的p-v图定温过程的T-s图⑷、绝热过程（定熵过程）绝热过程：是系统与外界没有热交换的情况下发生的热力过程。1.建立过程方程式：为比热容比或绝热指数，单原子气体k=1.66双原子气体k=1.4多原子气体k=1.29pvTs1212T绝热过程的p-v图绝热过程的T-s图⑸、多变过程以上四种基本热力过程中均为某一状态参数保持不变的过程。在工程中常常有一些过程，其状态参数均在变化，且与外界有热量、功量交换。多变过程：凡工质按定值而变化的过程称为多变过程。其中：n为多变指数，在0～±∞之间变化，每个n值代表一个多变过程。pvTsn=0n=±∞n=±∞n=0n=0

6、n=0n=kn=kn=kn=kn=1n=1n=1n=11

7、个可逆定温过程和两个可逆绝热过程组成的理想循环。卡诺循环与卡诺定理卡诺循环示意图⑵卡诺定理定理1：在相同温度的高温热源和相同温度的低温热源之间工作的可逆循环热效率都相等，与工质和循环本身无关。定理2：在温度相同的高温热源和低温热源之间工作的可逆热机的热效率大于不可逆热机的热效率1流体静力学流体静压强有两个重要的特性：(1)流体静压强的方向必然是垂直指向受压面的，即与受压面的内法线方向一致。(2)在静止或相对静止的流体中，任一点各方向的流体静压强大小均等。即静止流体中任一点的流体静压强与作用面在空间的方位无关。二、流体力学基础流体静力学基本