工程熱力學教學課件

本書為普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。本書主要講述熱力學基本概念、基本定律、氣體和蒸氣的熱力性質以及各種熱力過程和熱力循環，對化學熱力學和新能源也作了扼要的介紹。書中附有例題、思考題和習題以及必要的熱工圖表。下面是小編為你帶來的工程熱力學教學課件 ，歡迎閲讀。

第一章、基本概念

1、邊界

邊界有一個特點（可變性）：可以是固定的、假想的、移動的、變形的。

2、六種系統（重要！）

六種系統分別是：開（閉）口系統、絕熱（非絕熱）系統、孤立（非孤立）系統。

a.系統與外界通過邊界：功交換、熱交換和物質交換.

b.閉口系統不一定絕熱，但開口系統可以絕熱。

c.系統的取法不同隻影響解決問題的難易，不影響結果。

3、三參數方程

a.P=B+Pg

b.P=B-H

這兩個方程的使用，首先要判斷錶盤的壓力讀數是正壓還是負壓，即你所測物體內部的絕對壓力與大氣壓的差是正是負。正用1，負用2。

ps.《工程熱力學（第六版）》書8頁的系統，邊界，外界有詳細定義。

第二章、氣體熱力性質

1、各種熱力學物理量

P：壓強[單位Pa]

v：比容（單位m^3/kg）

R：氣體常數（單位J/(kg*K)）書25頁

T：温度（單位K）

m：質量（單位kg）

V：體積（單位m^3）

M：物質的摩爾質量（單位mol）

R：8.314kJ/(kmol*K)，氣體普實常數

2、理想氣體方程：

Pv=RT

PV=m*R。*T/M

Qv=Cv*dT

Qp=Cp*dT

Cp-Cv=R

另外求比熱可以用直線差值法！

第三章、熱力學第一定律

1、閉口系統：

Q=W+△U

微元：δq=δw+du （注：這個δ是過程量的微元符號）

2、 閉口絕熱

δw+du=0

3、閉口可逆

δq=Pdv+du

4、閉口等温

δq=δw

5、閉口可逆定容

δq=du

6、理想氣體的熱力學能公式

dU=Cv*dT

一切過程都適用。為什麼呢？ 因為U是個狀態量，只與始末狀態有關、與過程無關。U是與T相關的單值函數，實際氣體只有定容才可以用

6、開口系統

ps.公式在書46頁（3-12）

7、推動功

Wf=P2V2-P1V1（算是一個分子流動所需要的微觀的能量）

a、推動功不是一個過程量，而是一個僅取決於進出口狀態的狀態量。

b、推動功不能夠被我們所利用，其存在的唯一價值是使氣體流動成為開系。

8、焓（重要！）

微觀h=u+PV U分子靜止具有的內能 PV分子流動具有的能量

a、焓是一個狀態量，對理想氣體仍然為温度T的單值函數。

b、焓在閉口系統中無物理意義，僅作為一個複合函數。

9、技術功

從技術角度，可以被我們利用的功

Wt=0.5△c^2+g△Z+Ws(軸功)

q=△h+Wt當忽略動位能時，Wt=Ws

q=△h+Ws=△PV+△u+w（膨脹功）

10、可逆定容的方程

Ws=-∫VdP 表示對外輸出的軸功。

與dU相同，dh=CpdT對一切理想氣體成立

第四章

理想氣體的熱力過程及氣體壓縮

1、P—V圖

初始點①，終止點②

步驟1：在①畫出4條線：等壓、等容、等温、絕熱

步驟2：②在等壓線上方（下方）為升壓(降壓)

②在等容線右側（左側）膨脹(壓縮） 功W>0（<0）

②在等温線上方（下方）升温(降温） △T>0（<0）

②在絕熱線上方（下方）吸熱(放熱） △Q>0（<0）

步驟3：寫出多變過程n的範圍

2、多變過程的求解步驟：

a、先求出所有過程的初終點P、V、T

b、確認各過程的多變指數n=

c、各過程△u=Cv*△T，△h=Cp*△T

d、求出Q、W、Wt

e、畫出P—V圖（驗算）

ps.書67、68頁表4-1包含了所有我們所學的基本情況（此表十分重要！！！）

第五章、熱力學第二定律

1、熱效率η=1-Q2/Q1 （Q2取正值）

2、卡諾循環：

其意義在於指明瞭熱變功的極限

η(max)=1-T2/T1

3、熵變的公式推導：

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、可逆公式小結：

δq=Tds

δw=Pdv

δwt=-vdP

第七章、水蒸氣

1、 工業中水蒸氣是實際氣體，無法使用理想氣體的方程。

2、水蒸氣的發生過程

①定壓預熱

②飽和水定壓汽化（T不變）

③幹飽和蒸汽定壓過熱

3、水蒸氣的p-v圖

一點：臨界點（氣液不分的點）；

兩線：飽和液體線（臨界點右下方曲線）

飽和蒸汽線（臨界點左下方曲線）

三區：未飽和液體區（飽和液體線左側，臨界等温線以下）、濕飽和蒸汽區（飽和液體線以及飽和蒸汽線包圍區域）、過熱蒸汽區（飽和蒸汽線右側，臨界等温線以下）。

五種狀態：未飽和水狀態、飽和水狀態、 濕飽和蒸汽狀態、幹飽和蒸汽狀態、過熱蒸汽狀態。

4、幹度：x=mv/（mv+mw）

ps.概念以及公式在課本124、125頁（7-2）

第八章、濕空氣

1、濕空氣=幹空氣+水蒸氣

2、分壓定律、分容積定律、質量成分、容積成分、摩爾成分、摺合分子量（濕空氣）、混合氣體參數的計算、絕對濕度，相對濕度、含濕量、濕空氣的焓、乾球温度、露點温度、絕熱飽和與濕球温度的概念和對應相關的'公式都要熟悉。

3、這裏講解如何在焓濕圖中找含濕量、乾球温度、濕球温度和露點温度。

首先你得知道其中兩個量。

例子：已知一個房間內的乾球温度為25℃，含濕量為5（g/kg（a）），求濕球温度和露點温度？

首先露點温度是乾球温度乾球温度為25℃，含濕量為5（g/kg（a））對應點垂直下來到等相對濕度為100%的線所對應的温度。

其次濕球温度是乾球温度乾球温度為25℃，含濕量為5（g/kg（a））對應點做左下方45°等焓線至等相對濕度為100%的線所對應的温度。

其他的都是以此類推！！！

第九章、氣體和蒸汽的流動

1、穩態穩流的含義

穩態：狀態不隨時間變化

穩流：流量恆定

2、連續性方程（前提：穩態穩流）

ps：書164頁公式（9-1、9-2）

3、絕熱穩定流動能量方程（增速：必須以本身儲能的減少為代價，適用於任何工質、可逆和不可逆方程）

ps：書164頁公式（9-3、9-4、9-5、9-6）

4、音速：a=√（kRT）

理想氣體：只隨着絕對温度而變化

5、馬赫數：M=c/a （a：音速； c：氣體流速）

①M>1 超音速

②M=1 臨界音速

③M<1 亞音速

因書上的公式概念都很清晰，就不做過多介紹。

ps：書166、167頁（9-7、9-8、9-9、9-10、9-12）

6、在此介紹一下題型：

一、流體流過一噴管（噴管的設計計算）

已知Po、To（如P1、T1、c1求出滯點）、Pb（背壓或者説環境壓力）、k=1.4，求最大c。

設計的觸發點為P2=Pb才能達到最大速度cm

解：①Pb/Po>0.528=Pc/Po 則Pb>Pc

故c2<c臨 故設計為漸縮型噴管

②Pb/Po<0.528=Pc/Po 則Pb<Pc

故c2>c臨 故c2>a

分類討論:若co<c臨 則為漸縮漸擴型噴管

若co>c臨 則為漸擴型噴管

二、流體流過一漸縮型噴管（噴管的校核計算）

已知Po、To、h2、Pb。求最大c。

解：①Pb/Po>0.528=Pc/Po 則Pb>Pc

故P(min)=Pb c<a 亞音速

②Pb/Po<0.528=Pc/Po 則Pb<Pc

故P(min)=P臨 c=a 臨界音速