工程熱力學教學課件
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迴圈，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 ，歡迎閱讀。
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.系統與外界透過邊界：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、三引數方程
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：溫度（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、閉口等溫
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相關的單值函式，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，對理想氣體仍然為溫度T的單值函式。
b、焓在閉口系統中無物理意義，僅作為一個複合函式。
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、等溫、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在等溫線上方（下方）升溫(降溫） △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、卡諾迴圈：
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，臨界等溫線以下）、溼飽和蒸汽區（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，臨界等溫線以下）。
五種狀態：未飽和水狀態、飽和水狀態、 溼飽和蒸汽狀態、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、溼空氣
1、溼空氣=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（溼空氣）、混合氣體引數的計算、絕對溼度，相對溼度、含溼量、溼空氣的焓、乾球溫度、露點溫度、絕熱飽和與溼球溫度的概念和對應相關的公式都要熟悉。
3、這裡講解如何在焓溼圖中找含溼量、乾球溫度、溼球溫度和露點溫度。
首先你得知道其中兩個量。
例子：已知一個房間內的乾球溫度為25℃，含溼量為5（g/kg（a）），求溼球溫度和露點溫度？
首先露點溫度是乾球溫度乾球溫度為25℃，含溼量為5（g/kg（a））對應點垂直下來到等相對溼度為100%的線所對應的溫度。
其次溼球溫度是乾球溫度乾球溫度為25℃，含溼量為5（g/kg（a））對應點做左下方45°等焓線至等相對溼度為100%的線所對應的溫度。
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：只隨著絕對溫度而變化
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（背壓或者說環境壓力）、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