工程热力学教学课件

时间:2021-03-19 12:51:17 教学课件 我要投稿

工程热力学教学课件

  本书为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。本书主要讲述热力学基本概念、基本定律、气体和蒸气的热力性质以及各种热力过程和热力循环,对化学热力学和新能源也作了扼要的介绍。书中附有例题、思考题和习题以及必要的热工图表。下面是小编为你带来的工程热力学教学课件 ,欢迎阅读。

工程热力学教学课件

  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

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