工程热力学公式大全 1.梅耶公式: R c c v p =- R c c v p 0''ρ=- 0R MR Mc Mc v p ==- 2.比热比: v p v p v p Mc Mc c c c c ===''κ 1-= κκR c v 1 -=κnR c p 外储存能: 1. 宏观动能: 221mc E k = 2. 重力位能: mgz E p = 式中 g —重力加速度。 系统总储存能: 1.p k E E U E ++= 或mgz mc U E ++ =221 2.gz c u e ++=22 1 3.U E = 或u e =(没有宏观运动,并且高度为零) 热力学能变化: 1.dT c du v =,?=?2 1dT c u v 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程 2.)(12T T c u v -=? 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程(用定值比热计算)
3.102000121221t c t c dt c dt c dt c u t vm t vm t v t v t t v ?-?=-==???? 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程(用平均比热计算) 4.把()T f c v =的经验公式代入?=?2 1dT c u v 积分。 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程(用真实比热公式计算) 5.∑∑====+++=n i i i n i i n u m U U U U U 1121 由理想气体组成的混合气体的热力学能等于各组成气体热力学能之与,各组成气体热力学能又可表示为单位质量热力学能与其质量的乘积。 6.?-=?21pdv q u 适用于任何工质,可逆过程。 7.q u =? 适用于任何工质,可逆定容过程 8.?=?21pdv u 适用于任何工质,可逆绝热过程。 9.0=?U 适用于闭口系统任何工质绝热、对外不作功的热力过程等热力学能或理想气体定温过程。 10.W Q U -=? 适用于mkg 质量工质,开口、闭口,任何工质,可逆、不可逆过程。 11、w q u -=? 适用于1kg 质量工质,开口、闭口,任何工质,可逆、不可逆过程 12、pdv q du -=δ 适用于微元,任何工质可逆过程 13.pv h u ?-?=? 热力学能的变化等于焓的变化与流动功的差值。 焓的变化: 1.pV U H += 适用于m 千克工质 2.pv u h += 适用于1千克工质 3.()T f RT u h =+=
工程热力学与传热学课 程总结与体会 Company number:【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
工程热力学与传热学 题目:工程热力学与传热学课程总结与体 会 院系:水利建筑工程学院给排水科学与工 程 班级:给排水科学与工程一班 姓名:张琦文 指导老师:姚雪东 日期:2016年5月1日 认识看法地位作用存在问题解决措施未来 发展展望 传热学在高新技术领域中的应用 摘要: 热传递现象无时无处不在【2】它的影响几乎遍及现代所有的工业部门【1】也渗透到农业、林业等许多技术部门中。本文介绍了航空航天、核能、微电子、材料、生物
医学工程、环境工程、新能源以及农业工程等诸多高新技术领域在不同程度上应用传热研究的最新成果。可以说除了极个别的情况以外,很难发现一个行业、部门或者工业过程和传热完全没有任何关系。不仅传统工业领域,像能源动力、冶金、化工、交通、建筑建材、机械以及食品、轻工、纺织、医药等要用到许多传热学的有关知识【1】而且诸如航空航天、核能、微电子、材料、生物医学工程、环境工程、新能源以及农业工程等很多高新技术领域也都在不同程度上有赖于应用传热研究的最新成果,并涌现出像相变与多相流传热、(超)低温传热、微尺度传热、生物传热等许多交叉分支学科。在某些环节上,传热技术及相关材料设备的研制开发甚至成为整个系统成败的关键因素。 前言:通过对传热学这门课程的学习,了解了传热的基本知识和理论。发现传热学是一门基础学科应用非常广泛,它会解决许许多多的实际问题更是与机械制造这门学科息息相关。传热学是研究由温度差异引起的热量传递过程的科学。传热现象在我们的日常生活中司空见惯。早在人类文明之初人们就学会了烧火取暖。随着工业革命的到来,蒸汽机、内燃机等热动力机械相继出现,传热研究更是得到了飞速的发展,被广泛地应用于工农业生产与人们的日常生活之中。当今世界国与国之间的竞争是经济竞争,而伴随着经济的高速发展也带来了资源、人口与环境等重大国
§2.1内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分 热力学函数中的物态方程、内能和熵是基本热力学函数,不仅因为它们对应热力学状态描述第零定律、第一定律和第二定律,而且其它热力学函数也可以由这三个基本热力学函数导出。 焓:自由能: 吉布斯函数: 下面我们由热力学的基本方程(1) 即内能的全微分表达式推导焓、自由能和吉布斯函数的全微分 焓、自由能和吉布斯函数的全微分 o焓的全微分 由焓的定义式,求微分,得, 将(1)式代入上式得(2) o自由能的全微分 由得 (3) o吉布斯函数的全微分 (4)
从方程(1)(2)(3)(4)我们容易写出内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分dU,dH,dF,和dG独立变量分别是S,V;S,P;T,V和T,P 所以函数U(S,V),H(S,P),F(T,V),G(T,P)就是我们在§2.5将要讲到的特性函数。下面从这几个函数和它们的全微分方程来推出麦氏关系。 二、热力学(Maxwell)关系(麦克斯韦或麦氏) (1)U(S,V) 利用全微分性质(5) 用(1)式相比得(6) 再利用求偏导数的次序可以交换的性质,即 (6)式得(7) (2) H(S,P) 同(2)式相比有 由得(8) (3) F(T,V)
同(3)式相比 (9) (4) G(T,P) 同(4)式相比有 (10) (7),(8),(9),(10)式给出了热力学量的偏导数之间的关系,称为麦克斯韦(J.C.Maxwell)关系,简称麦氏关系。它是热力学参量偏导数之间的关系,利用麦氏关系,可以从以知的热力学量推导出系统的全部热力学量,可以将不能直接测量的物理量表示出来。例如,只要知道物态方程,就可以利用(9),(10)式求出熵的变化,即可求出熵函数。 §2.2麦氏关系的简单应用 证明 1. 求 选T,V为独立变量,则内能U(T,V)的全微分为 (1) 熵函数S(T,V)的全微分为( 2)
【工程热力学讲义大全】 绪论 问题:本课程是什么?干什么?有什么特点? 一、能源和动力工程 1、能源:人类赖以生存和发展的物质资源称为能源。人们的衣、 食、住、行,时时处处都离不开能源。从某个角度来讲,人类的发展史就是开发和利用能源的历史。而开发和利用能源的先进程度是社会进步的标志。 2、能源的利用:能源的利用方式可分为两种,一是直接利用,即将 自然界的能源不经过形态转换而利用。如晒太阳、风车、水车等。 自然界现有形态的能源称为一次能源。二是间接利用,将一次能源经过形态转换再利用。如火力发电、发动机等。这样的能源称为二次能源。在能源利用的发展史中,先是一次利用,后来发展二次利用,电能的优点是众所周知的。从节能和环保的观点出发,能源一次利用方式并非落后和将被淘汰,应当发展。 3、动力工程:由热能转换为机械能的装置称为热机,所有热机(蒸 汽机、内燃机、蒸汽动力装置等)称为动力工程。
二、工程热力学 1、主要内容:基本概念;基本理论;基本工质;热力过程;热力循 环。工程热力学是研究热功转换及其规律的科学。早期是随着热机而诞生的,如今应用已很广,包括热机、制冷、空调、化工等众多领域。 2、研究方法:宏观方法(宏观定义、宏观定律、宏观参数)与合理 抽象、简化手段相结合。 3、特点:用少量的宏观基本定律演绎出丰富的内容,具有应用的广 泛性和结论的准确性。 三、几个问题: 1、能量和能源一样吗? 2、能量守恒吗?什么是节能?如何节能?节能的标准是什么?
第一章 基本概念 工程热力学的概念较多,要注意理解。本章先介绍一些基本概念。 1— 1工质和热力系 一、 工质 1、 定义:实现热功转换的媒介物质。 2、 举例: *工质的物理特性:流体(气体和液体)、大热容、变比容。 *工质可分为两大类,气体和蒸汽。气体工质一般作为理想气体处理。 二、 热力系 1、定义:热力学分析和研究的对象或范围。例: 媒介 热 功 工质
《工程热力学》期末总结 一、闭口系能量方程的表达式有以下几种形式: 1kg 工质经过有限过程:w u q +?= (2-1) 1kg 工质经过微元过程:w du q δδ+= (2-2) mkg 工质经过有限过程:W U Q +?= (2-3) mkg 工质经过微元过程:W dU Q δδ+= (2-4) 以上各式,对闭口系各种过程(可逆过程或不可逆过程)及各种工质都适用。 在应用以上各式时,如果是可逆过程的话,体积功可以表达为: pdv w =δ (2-5) ? = 2 1 pdv w (2-6) pdV W =δ (2-7) ? = 2 1 pdV W (2-8) 闭口系经历一个循环时,由于U 是状态参数,?=0dU ,所以 W Q ??= δδ (2-9) 式(2-9)是闭口系统经历循环时的能量方程,即任意一循环的净吸热量与净功量相等。 二、稳定流动能量方程 t s w h w z g c h q +?=+?+?+?=2 21 (2-10) (适用于稳定流动系的任何工质、任何过程) ? - ?=2 1 vdp h q (2-11) (适用于稳定流动系的任何工质、可逆过程) 三、几种功及相互之间的关系(见表一) 表一 几种功及相互之间的关系
四、比热容 1、比热容的种类(见表二) 。 )/3 kg m 2、平均比热容:1 21 1221 20 t t t t c t t c t t c - -= (2-12) 3、利用平均比热容计算热量:11220 t t c t t c q -= (2-13) 4、理想气体的定值比热容(见表三)
其中:M M R R g 83140= = [J/(kg ·K)] M —气体的摩尔质量,如空气的摩尔质量为28.96kg/kmol 。 空气的kmol /kg 96.28K)kmol /(J 83140?= = M R R g =287[J/(kg ·K)],最好记住空气的气体常数。 引入比热容比k 后,结合梅耶公式,又可得: g p R k k c 1 -= (2-14) g V R k c 1 1-= (2-15) 五、理想气体的热力学能、焓、熵(见表四) (焓的定义:pv u h += kJ/kg , 焓是状态参数) 六、气体主要热力过程的基本计算公式(见表五)
概 念 部 分 汇 总 复 习 第一章 热力学的基本规律 1、热力学与统计物理学所研究的对象:由大量微观粒子组成的宏观物质系统 其中所要研究的系统可分为三类 孤立系:与其他物体既没有物质交换也没有能量交换的系统; 闭系:与外界有能量交换但没有物质交换的系统; 开系:与外界既有能量交换又有物质交换的系统。 2、热力学系统平衡状态的四种参量:几何参量、力学参量、化学参量和电磁参量。 3、一个物理性质均匀的热力学系统称为一个相;根据相的数量,可以分为单相系和复相系。 4、热平衡定律(热力学第零定律):如果两个物体各自与第三个物体达到热平衡,它们彼此也处在热平衡. 5、符合玻意耳定律、阿氏定律和理想气体温标的气体称为理想气体。 6、范德瓦尔斯方程是考虑了气体分子之间的相互作用力(排斥力和吸引力),对理想气体状态方程作了修正之后的实际气体的物态方程。 7、准静态过程:过程由无限靠近的平衡态组成,过程进行的每一步,系统都处于平衡态。 8、准静态过程外界对气体所作的功:,外界对气体所作的功是个过程量。 9、绝热过程:系统状态的变化完全是机械作用或电磁作用的结果而没有受到其他影响。绝热过程中内能U 是一个态函数: A B U U W -= 10、热力学第一定律(即能量守恒定律)表述:任何形式的能量,既不能消灭也不能创造,只能从一种形 式转换成另一种形式,在转换过程中能量的总量保持恒定;热力学表达式:Q W U U A B +=-;微分 形式:W Q U d d d += 11、态函数焓H :pV U H +=,等压过程:V p U H ?+?=?,与热力学第一定律的公式一比较 即得:等压过程系统从外界吸收的热量等于态函数焓的增加量。 12、焦耳定律:气体的内能只是温度的函数,与体积无关,即)(T U U =。 13.定压热容比:p p T H C ??? ????=;定容热容比:V V T U C ??? ????= 公式:nR C C V p =- 14、绝热过程的状态方程: const =γpV ;const =γ TV ; const 1 =-γ γT p 。 15、卡诺循环过程由两个等温过程和两个绝热过程组成。正循环为卡诺热机,效率2 11T T - =η,逆循环 为卡诺制冷机,效率为2 11T T T -= η (只能用于卡诺热机)。 16、热力学第二定律:克劳修斯表述:不可能把热量从低温物体传到高温物体 而不引起其他变化(表明热传导过程是不可逆的); 开尔文(汤姆孙)表述:不可能从单一热源吸收热量使之完全变成有用的功而不引起其他变化(表明功变热的过程是不可逆的); 另一种开氏表述:第二类永动机不可能造成的。 17、无摩擦的准静态过程是可逆过程。 18、卡诺定理:所有工作于两个一定温度T 1与T 2之间的热机,以可逆机的效率为最高。并且所有的可逆机 的效率η都相等21 1T T - =η ,与工作物质无关,只与热源温度有关。 19、热机的效率:1 21Q Q -=η,Q 1为热机从高温热源吸收的热量,Q 2 为热机在低温热源放出的热量。 20、克劳修斯等式与不等式:02 211≤+T Q T Q 。 21、可逆热力学过程0=?T dQ ,不可逆热力学过程0
第一章基本概念 1.基本概念 热力系统:用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来,这种人为分隔的研究对象,称为热力系统,简称系统。 边界:分隔系统与外界的分界面,称为边界。 外界:边界以外与系统相互作用的物体,称为外界或环境。 闭口系统:没有物质穿过边界的系统称为闭口系统,也称控制质量。 开口系统:有物质流穿过边界的系统称为开口系统,又称控制体积,简称控制体,其界面称为控制界面。 绝热系统:系统与外界之间没有热量传递,称为绝热系统。 孤立系统:系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换,称为孤立系统。 单相系:系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。 复相系:由两个相以上组成的系统称为复相系,如固、液、气组成的三相系统。 单元系:由一种化学成分组成的系统称为单元系。 多元系:由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。 均匀系:成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。 非均匀系:成分和相在整个系统空间呈非均匀分布,称非均匀系。 热力状态:系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况,称为工质的热力状态,简称为状态。 平衡状态:系统在不受外界影响的条件下,如果宏观热力性质不随时间而变化,系统内外同时建立了热的和力的平衡,这时系统的状态称为热力平衡状态,简称为平衡状态。 状态参数:描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。如温度(T)、压力(P)、比容(υ)或密度(ρ)、内能(u)、焓(h)、熵(s)、自由能(f)、自由焓(g)等。 基本状态参数:在工质的状态参数中,其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来,称为基本状态参数。 温度:是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量,其物理实质是物质内部大量微观分子热运动的强弱程度的宏观反映。 热力学第零定律:如两个物体分别和第三个物体处于热平衡,则它们彼此之间也必然处于热平衡。 压力:垂直作用于器壁单位面积上的力,称为压力,也称压强。 相对压力:相对于大气环境所测得的压力。如工程上常用测压仪表测定系统中工质的压力即为相对压力。 比容:单位质量工质所具有的容积,称为工质的比容。 密度:单位容积的工质所具有的质量,称为工质的密度。