工程热力学知识点很多,同学们需要多进行归纳总结,下面给大家整理了工程热力学知识点总结,欢迎阅读!
第一章、基本概念
1、边界
边界有一个特点(可变性):可以是固定的、假想的、移动的、变形的。
2、六种系统(重要!)
六种系统分别是:开(闭)口系统、绝热(非绝热)系统、孤立(非孤立)系统。
a.系统与外界通过边界:功交换、热交换和物质交换.
b.闭口系统不一定绝热,但开口系统可以绝热。
c.系统的取法不同只影响解决问题的难易,不影响结果。
3、三参数方程
a.P=B+Pg
b.P=B-H
这两个方程的使用,首先要判断表盘的压力读数是正压还是负压,即你所测物体内部的绝对压力与大气压的差是正是负。正用1,负用2。
ps.《工程热力学(第六版)》书8页的系统,边界,外界有详细定义。
第二章、气体热力性质
1、各种热力学物理量
P:压强[单位Pa]
v:比容(单位m^3/kg)
R:气体常数(单位J/(kg*K))书25页
T:温度(单位K)
m:质量(单位kg)
V:体积(单位m^3)
M:物质的摩尔质量(单位mol)
R:8.314kJ/(kmol*K),气体普实常数
2、理想气体方程:
Pv=RT
PV=m*R。*T/M
Qv=Cv*dT
Qp=Cp*dT
Cp-Cv=R
另外求比热可以用直线差值法!
第三章、热力学第一定律
1、闭口系统:
Q=W+△U
微元:δq=δw+du (注:这个δ是过程量的微元符号)
2、 闭口绝热
δw+du=0
3、闭口可逆
δq=Pdv+du
4、闭口等温
δq=δw
5、闭口可逆定容
δq=du
6、理想气体的热力学能公式
dU=Cv*dT
一切过程都适用。为什么呢? 因为U是个状态量,只与始末状态有关、与过程无关。U是与T相关的单值函数,实际气体只有定容才可以用
6、开口系统
ps.公式在书46页(3-12)
7、推动功
Wf=P2V2-P1V1(算是一个分子流动所需要的微观的能量)
a、推动功不是一个过程量,而是一个仅取决于进出口状态的状态量。
b、推动功不能够被我们所利用,其存在的唯一价值是使气体流动成为开系。
8、焓(重要!)
微观h=u+PV U分子静止具有的内能 PV分子流动具有的能量
a、焓是一个状态量,对理想气体仍然为温度T的单值函数。
b、焓在闭口系统中无物理意义,仅作为一个复合函数。
9、技术功
从技术角度,可以被我们利用的功
Wt=0.5△c^2+g△Z+Ws(轴功)
q=△h+Wt当忽略动位能时,Wt=Ws
q=△h+Ws=△PV+△u+w(膨胀功)
10、可逆定容的方程
Ws=-∫VdP 表示对外输出的轴功。
与dU相同,dh=CpdT对一切理想气体成立
第四章、理想气体的热力过程及气体压缩
1、P—V图
初始点①,终止点②
步骤1:在①画出4条线:等压、等容、等温、绝热
步骤2:②在等压线上方(下方)为升压(降压)
②在等容线右侧(左侧)膨胀(压缩) 功W>0(<0)
②在等温线上方(下方)升温(降温) △T>0(<0)
②在绝热线上方(下方)吸热(放热) △Q>0(<0)
步骤3:写出多变过程n的范围
2、多变过程的求解步骤:
a、先求出所有过程的初终点P、V、T
b、确认各过程的多变指数n=
c、各过程△u=Cv*△T,△h=Cp*△T
d、求出Q、W、Wt
e、画出P—V图(验算)
ps.书67、68页表4-1包含了所有我们所学的基本情况(此表十分重要!!!)
第五章、热力学第二定律
1、热效率η=1-Q2/Q1 (Q2取正值)
2、卡诺循环:
其意义在于指明了热变功的极限
η(max)=1-T2/T1
3、熵变的公式推导:
δq=Tds=Pdv+CvdT
ds=P/v*dv+Cv/T*dT
△s=Rln(v2/v1)+Cvln(T2/T1)
δq=Tds=△h+Wt=-vdP+CpdT
ds=Cp/T*dT-R/P*dP
△s=Cpln(T2/T1)-Rln(P2/P1)
4、可逆公式小结:
δq=Tds
δw=Pdv
δwt=-vdP
第七章、水蒸气
1、 工业中水蒸气是实际气体,无法使用理想气体的方程。
2、水蒸气的发生过程
①定压预热
②饱和水定压汽化(T不变)
③干饱和蒸汽定压过热
3、水蒸气的p-v图
一点:临界点(气液不分的点);
两线:饱和液体线(临界点右下方曲线)
饱和蒸汽线(临界点左下方曲线)
三区:未饱和液体区(饱和液体线左侧,临界等温线以下)、湿饱和蒸汽区(饱和液体线以及饱和蒸汽线包围区域)、过热蒸汽区(饱和蒸汽线右侧,临界等温线以下)。
五种状态:未饱和水状态、饱和水状态、 湿饱和蒸汽状态、干饱和蒸汽状态、过热蒸汽状态。
4、干度:x=mv/(mv+mw)
ps.概念以及公式在课本124、125页(7-2)
第八章、湿空气
1、湿空气=干空气+水蒸气
2、分压定律、分容积定律、质量成分、容积成分、摩尔成分、折合分子量(湿空气)、混合气体参数的计算、绝对湿度,相对湿度、含湿量、湿空气的焓、干球温度、露点温度、绝热饱和与湿球温度的概念和对应相关的公式都要熟悉。
3、这里讲解如何在焓湿图中找含湿量、干球温度、湿球温度和露点温度。
首先你得知道其中两个量。
例子:已知一个房间内的干球温度为25℃,含湿量为5(g/kg(a)),求湿球温度和露点温度?
首先露点温度是干球温度干球温度为25℃,含湿量为5(g/kg(a))对应点垂直下来到等相对湿度为100%的线所对应的温度。
其次湿球温度是干球温度干球温度为25℃,含湿量为5(g/kg(a))对应点做左下方45°等焓线至等相对湿度为100%的线所对应的温度。
其他的都是以此类推!!!
第九章、气体和蒸汽的流动
1、稳态稳流的含义
稳态:状态不随时间变化
稳流:流量恒定
2、连续性方程(前提:稳态稳流)
ps:书164页公式(9-1、9-2)
3、绝热稳定流动能量方程(增速:必须以本身储能的减少为代价,适用于任何工质、可逆和不可逆方程)
ps:书164页公式(9-3、9-4、9-5、9-6)
4、音速:a=√(kRT)
理想气体:只随着绝对温度而变化
5、马赫数:M=c/a (a:音速; c:气体流速)
①M>1 超音速
②M=1 临界音速
③M<1 亚音速
因书上的公式概念都很清晰,就不做过多介绍。
ps:书166、167页(9-7、9-8、9-9、9-10、9-12)
6、在此介绍一下题型:
一、流体流过一喷管(喷管的设计计算)
已知Po、To(如P1、T1、c1求出滞点)、Pb(背压或者说环境压力)、k=1.4,求最大c。
设计的触发点为P2=Pb才能达到最大速度cm
解:①Pb/Po>0.528=Pc/Po 则Pb>Pc
故c2<c临 故设计为渐缩型喷管
②Pb/Po<0.528=Pc/Po 则Pb<Pc
故c2>c临 故c2>a
分类讨论:若co<c临 则为渐缩渐扩型喷管
若co>c临 则为渐扩型喷管
二、流体流过一渐缩型喷管(喷管的校核计算)
已知Po、To、h2、Pb。求最大c。
解:①Pb/Po>0.528=Pc/Po 则Pb>Pc
故P(min)=Pb c<a 亚音速
②Pb/Po<0.528=Pc/Po 则Pb<Pc
故P(min)=P临 c=a 临界音速