热工与流体力学基础第二版知识点

一、名词解释1．流体：是液体和气体的总称（可以承受一定压力，几乎不能承受拉力）。

2．绝对压强：以绝对真空为零点起算的压强。

3．流线：表示某一瞬时流体各质点运动趋势的曲线，曲线上任一点的切线方向与该点的流速方向重合。

（对欧拉法的描绘）4．迹线：某一质点在某一时段内的运动轨迹。

（对拉格朗日法的描绘）5．自由出流：容器中的液体自孔口出流到大气中，称为孔口自由出流6．淹没出流：容器中的液体经孔口流入另一个充满液体的空间，称为孔口淹没出流7．质量力：质量力是作用在流体的每个质点上的力。

8．等压面：同种，静止，连续的液体的水平面为等压面。

9．恒定流：各空间点上的运动要素(速度、压强、密度等)皆不随时间变化的流动10．非恒定流：各空间点上的运动要素(速度、压强、密度等) 存在一个或一个以上随时间变化的流动11．压缩性：流体受压，体积缩小，密度增大的性质12．热胀性：流体受热，体积膨胀，密度减小的性质13．粘滞性：流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内摩擦力以反抗相对运动的性质，此内摩擦力称为流体的粘滞力.（流体微团发生相对运动时所产生的抵抗变形、阻碍流动的性质。

温度是影响粘度的主要因素。

当温度升高时，液体的粘度减小，气体的粘度增加。

）14．理想流体：没有粘性的流体。

15．过流断面：流束上与流线正交的横断面称为过流断面。

16．相对粗糙度：是专指管壁粗糙凸起高度(绝对粗糙度)Δ与管内径d的比值17．密度：单位体积流体所具有的质量。

18．有旋流动：流场中流体微团的旋转角速度不完全为零19．牛顿流体：符合牛顿内摩擦定律的流体20．非牛顿流体：不符合牛顿内摩擦定律的流体21．临界雷诺数：转变点处的雷诺数。

22．层流：液体质点在流动时互不掺混而分层有序的流动23．紊流：流速增大，流层逐渐不稳定，质点互相掺混，流体质点运动轨迹极不规则的流动24．有势流动：流场中流体微团旋转角速度为零25．粘（滞）性：流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内摩擦力以反抗相对运动的性质，此内摩擦力称为流体的粘滞力.（流体微团发生相对运动时所产生的抵抗变形、阻碍流动的性质。

相应的流线方程是:
dy dx y x z z0 ( xdx ydy) 0 z z0 x2 y2 C z z0

y
x
习题1:已知空间流场的速度分布(欧拉法)
u( x , y , z , t ) y v ( x , y , z , t ) x w( x , y , z , t ) 0
流线的性质
（1）流线彼此不能相交(除了源和汇)
交点
v1 v2
s1
（2）流线是一条光滑的曲线， 不可能出现折点(除了激波问题)
（3）定常流动时流线形状不变， 非定常流动时流线形状发生变化
s2
v1 v 折点 2
s
[例1] 由速度分布求质点轨迹
已知: 求： 解： 已知用欧拉法表示的流场速度分布规律为
作业3:已知流速场为: 试求: t=0时通过(1,1,0)点的迹线方程
§3.2 流体的加速度
一.流体的加速度
加速度是流体质点运动的速度变化(拉格朗日意义上). 流体质点速度： u
dx u( t ) dt v dy v(t ) dt w dz w( t ) dt
d2x d2y d 2z a a 流体质点加速度： a x 2 ， y 2 ， z 2 dt dt dt
(2)
由于在欧拉法中速度只和当地坐标以及时间有关,所以必须消 去初始座标,观察(1)式和(2)式可得:
u( x , y , z , t ) y v ( x , y , z , t ) x w( x, y, z, t ) 0
讨论：本例说明虽然给出的是流体质点在不同时刻经历的空间位置，即 运动轨迹,即可由此求出空间各点速度分布式（欧拉法），即各 空间点上速度分量随时间的变化规律。 此例中空间流场分布与时间无关,属于定常流场.

第七章
气体和蒸汽的流动
2020/4/2
学习导引
本章介绍了描述气体和蒸汽流动的三个基本 方程，并以此为依据分析了气体和蒸汽在喷管和 扩压管中流动的特性变化、能量转换规律及影响 流动的外部条件，同时对热力工程中常用的绝热 节流也做了简要介绍。
2020/4/2
学习要求
1.理解绝热稳定流动的含义，及其稳定流动的基本方程 式。掌握声速、马赫数的定义式。 2.了解气体在喷管、扩压管中的流动情况，如流量的变 化与压力变化的关系，管道截面变化的规律。 3.了解临界状态、临界压力比的概念，会运用这些概念 分析简单的工程问题。 4.掌握喷管中流量、流速的计算公式，会进行相关的工 程计算。了解喷管中有摩阻时应考虑的内容。 5.了解绝热节流的概念及其特点。
cf22
1 2
c2 f 2
1 2
cf22
12
1—2:可逆绝热过程(定熵); 1—2:有摩阻的绝热过程(熵增)。
第四节 绝热节流
一、绝热节流
• 节流
流体在管道内流动时，当流经阀门、孔板等截面 突然缩小的设备时，由于截面突变，流体局部受阻， 使流体的压力明显降低的现象。
• 绝热节流
如果节流时流体与外界没有热量交换，就称为绝 热节流，也简称为节流。
1
2 1
p1v11
p2 p1
二、临界压力比与临界流速
1.临界压力比与临界流速的计算
在渐缩渐扩喷管的喉部（最小截面处），Ma1，有
• 临界截面
• 临界压力pc • 临界流速cfc
等于当地声速
• 临界压力比c
pccp1
cfc cc
1
2
1
p1v1 1
pc p1
pcvc

第二章思考题绝热刚性容器，中间用隔板分为两部分，左边盛有空气，右边为真空，抽掉隔板，空气将充满整个容器。

问：⑴空气的热力学能如何变化？⑵空气是否作出了功？⑶能否在坐标图上表示此过程？为什么？答：（1 ）空气向真空的绝热自由膨胀过程的热力学能不变。

（2）空气对外不做功。

（3）不能在坐标图上表示此过程，因为不是准静态过程。

2.下列说法是否正确？⑴气体膨胀时一定对外作功。

错，比如气体向真空中的绝热自由膨胀，对外不作功。

⑵气体被压缩时一定消耗外功。

对，因为根据热力学第二定律，气体是不可能自压缩的，要想压缩体积，必须借助于外功。

⑶气体膨胀时必须对其加热。

错，比如气体向真空中的绝热自由膨胀，不用对其加热。

⑷气体边膨胀边放热是可能的。

对，比如多变过程，当n大于k时，可以实现边膨胀边放热。

⑸气体边被压缩边吸入热量是不可能的。

错，比如多变过程，当n大于k时，可以实现边压缩边吸热。

⑹对工质加热，其温度反而降低，这种情况不可能。

错，比如多变过程，当n大于1,小于k时，可实现对工质加热，其温度反而降低。

4. “任何没有体积变化的过程就一定不对外作功”的说法是否正确？答:不正确，因为外功的含义很广，比如电磁功、表面张力功等等，如果只考虑体积功的话,那么没有体积变化的过程就一定不对外作功。

5. 试比较图2-6所示的过程1-2与过程1-a-2中下列各量的大小：⑴ W i2与W la2；（2） U12与U 1a2；⑶图2-6思考题4附图Q12 与Q1a2答：（1 ）Wg2大。

(2)一样大。

( 3) Q1a2 大。

6. 说明下列各式的应用条件：⑴ q u w闭口系的一切过程⑵q u pdv闭口系统的准静态过程⑶q u (p2v2 p1v1)开口系统的稳定流动过程，并且轴功为零⑷q u p(v2 v1)开口系统的稳定定压流动过程，并且轴功为零；或者闭口系统的定压过程。

7. 膨胀功、轴功、技术功、流动功之间有何区别与联系？流动功的大小与过程特性有无关系？答：膨胀功是系统由于体积变化对外所作的功；轴功是指工质流经热力设备开口系统) 时，热力设备与外界交换的机械功，由于这个机械功通常是通过转动的轴输入、输出，所以工程上习惯成为轴功；而技术功不仅包括轴功，还包括工质在流动过程中机械能宏观动能和势能)的变化；流动功又称为推进功，1kg 工质的流动功等于其压力和比容的乘积，它是工质在流动中向前方传递的功，只有在工质的流动过程中才出现。

流体力学II（Viscous Fluid and Gas Dynamics）讲义第一章、粘性不可压缩流体运动基本方程组（学时数：6）1-1．绪论流体力学是力学的一个重要分支，主要研究流体介质（液体、气体、等离子体）的特性、状态，在各种力的作用下发生的对流、扩散、旋涡、波动现象和质量、动量、能量传输，以及同化学、生物等其他运动形式之间的相互作用。

它既是一门经典学科，又是一门现代学科，对自然科学和工程技术具有先导作用。

历史上，力学包括流体力学，曾经经历基于直观实践经验的古代力学、基于严密数学理论的经典力学、基于物理洞察能力的近代力学三个阶段。

在人类早期的生产活动过程中，力学即与数学、天文学一起发展。

17世纪，Newton基于前人的天文观测和力学实验，发明了微积分，并总结出机械运动三大定律和万有引力定律，发表了著名的《自然哲学的数学原理》一书。

由于原理是普适自然与工程领域的规律，从而使力学成为自然科学的先导。

从17世纪开始，人们逐步建立了流体力学的基本理论体系，从Pascal定律、Newton粘性定律、Pitot 管测速，到Euler方程和Bernoulli方程，标志着流体动力学正式成为力学的一个分支学科。

18世纪，人们着重发展无粘流体的位势理论。

到了19世纪，为了解决工程实际问题，开始注重粘性的影响，Navier-Stokes方程的建立为流体力学的进一步发展奠定了完整的理论基础，但该方程解的存在性与光滑性的证明至今仍是一大难题。

20世纪初，Prandtl凭借出色的物理洞察能力，提出边界层理论，从而开创了流体力学的近代发展阶段，使力学成为人类实现“飞天”梦想的重要理论先导。

60年代以来，由于超级计算机、先进测试技术的发展和应用，力学进一步凸显宏微观结合和学科交叉的特征，进入现代力学发展新阶段。

刚刚过去的2011年，人类遭遇了一系列极端事件：日本海底地震导致海啸和福岛核电站泄露事故；澳大利亚飓风；我国干旱洪水灾害等异常气候问题。

过程b-c、d-a为定熵过程，故
q2 t 1 q1
sb sa sc sd
T2 c 1 T1
卡诺循环热效率
结论：
T2 c 1 T1
（1）卡诺循环的热效率只取决于高温热源的温度T1
与低温热源的温度T2，而与工质的性质无关。提高高温热 源的温度T1，或降低低温热源的温度T2，都可以提高热效 率。 （2）因为T2＞0，所以热效率总小于1。 （3）若T1T2，则，c
此外，即使同为热能，当它们储存的热源温度 不同时，它们的品质也是不同的。储存于高温水
平热源的热能品质较高。当热由高温物体自动的
传向低温物体时，同样也使能的品质下降了。 热力学第二定律的实质是能量贬值原理，即在 能量的传递和转换过程中，能量的品质只能降低 卡诺循环与卡诺定律
1. 克劳修斯（Clausius）表述
不可能把热量从低温物体传向高温物体而不引起其他 变化。
如制冷机或热泵装置的工 作需消耗能量进行补偿
它是从热量传递过程来表达热力学第二定律的。
热力学第二定律
2.开尔文－普朗克（Kelvin－Plank）表述
不可能从单一热源取热，并使之完全转变为功而不产
生其他影响。
• 正向循环在p-v图上按顺时针方向进行。
设1kg工质在热机中进行一个正向循环1234l 1-2-3: 膨胀过程,作膨胀功123v3v11 3-4-1: 压缩过程，作压缩功341v1v33 工质从高温热源T1吸热q1，向T2放热q2
∵
q u w
u 0
∴ 循环净功w0
w0 q1 q2
1. 了解热力循环、正向循环、逆向循环的概念，掌握评 价循环经济性的指标：热效率t、制冷系数、制热系数。

强化传热技术在换热器中应用前景展望
表面处理技术
通过改变换热器表面形貌、 增加表面粗糙度等方法， 提高表面传热系数，增强 传热效果。
添加物技术
在流体中添加适量纳米颗 粒、表面活性剂等物质， 改变流体物性，提高传热 系数和换热效率。
新型换热器开发
研发具有高效传热、低能 耗、环保等特点的新型换 热器，满足不断升级的能 源利用和环保要求。
与外界只有能量交换而无物质交换的 系统。
热力学基本定律及性质
热力学第零定律
如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡，则它们彼此也必定处 于热平衡。
热力学第一定律
热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转 换过程中，能量的总值保持不变。
热力学第二定律
对流传热机制
01
流体流过固体表面时，由于流体质点的移动和混合引起的热量
传递。
影响因素
02
流体的物理性质（如密度、粘度、导热系数等）、流动状态
（层流或湍流）、流动速度、固体表面的形状和粗糙度等。
强化与削弱对流传热的措施
03
改变流动状态、增加流体速度、改变固体表面形状和粗糙度等。
辐射传热原理及特点阐述
流体静力学原理及应用
流体静力学原理
流体静力学是研究流体在静止状态下的力学规律，包括压力、密度和重力等基 本概念。静止流体中任一点的压力由该点上方流体的重量决定，且在同一水平 面上各点的压力相等。
应用举例
流体静力学原理在工程中有广泛应用，如液压传动、水利工程中的水压计算、 气象学中的大气压力分布等。
通过实验手段对优化设计方案进行验证和性能评 估，确保优化效果的可靠性和实用性。

第一节蒸汽动力循环 第二节制冷循环 思考题 习题
第七章流体及其物理 性质
第八章流体静力学
第九章流体动力学基 础
第十章黏性流体的管 内流动
第一节流体的定义和连续介质模型 第二节流体的主要物理性质 第三节作用在流体上的力 思考题 习题
第一节流体的平衡方程式 第二节重力作用下的流体平衡 第三节液柱式测压计 第四节平面上和曲面上的流体压力 思考题 习题
第一节热力学第一定律 第二节热力学第二定律 思考题 习题
第一节理想气体 第二节水蒸气 第三节混合气体 思考题 习题
第一节分析热力过程的目标和一般方法 第二节理想气体典型热力过程 思考题 习题
第一节稳定流动基本方程 第二节喷管和扩压管中的流动特性 第三节喷管的计算 第四节绝热节流 思考题 习题
第一节描述流体运动的几个基本概念 第二节连续性方程 第三节理想流体的伯努利方程 第四节定常流动的动量方程 思考题 习题
第一节黏性流体的伯努利方程 第二节管内流动的能量损失 第三节黏性流体的两种流动状态 第四节圆管层流和紊流的流动规律 第五节管内流动的阻力系数 第六节管道水力计算 第七节水击现象 思考题 习题
热工基础及流体力学（第二版）
读书笔记模板
01 思维导图
03 目录分析 05 精彩摘录
目录
02 内容摘要 04 读书笔记 06 作者介绍
思维导图
本书关键字分析思维导图
热工
传热
流体力学
计算
实验
典型
附表
热工
流体
工程 习题
方程
版
流体
基本概念
典型
导热
性质
物理
内容摘要
本书共分三篇，由工程热力学、流体力学和传热学三部分内容组成。工程热力学部分主要讲述：热力学基本 概念和基本定律，常用工质的热物理性质及基本热力过程，气体和蒸汽的流动，典型蒸汽动力循环和制冷循环分 析计算；流体力学部分主要讲述：流体的基本物理性质，流体静力学，流体动力学基础，黏性流体的有压流动特 点及能量损失计算；传热学部分主要讲述：导热、对流传热、辐射传热的基本规律和计算方法，传热过程的分析 计算方法及优化控制措施，换热器的类型和传热计算方法。各章附有切合实际的典型例题、思考题和习题，附录 附有热工流体典型实验、习题解答、模拟试题及参考答案。本书综合了热工及流体基础理论知识，可作为热工控 制及自动化、供热工程、环境工程、热能工程、制冷及低温工程、热工测量仪表及相关专业的教材或教学参考书， 也可作为能源动力类专业培训教材，或作为相关工程技术人员参考用书。

如何提高热机的热能利用率（热效率） 是 工程热力学的主要研究内容之一 。7/3/2021
过热蒸汽19乏汽循环水
热机工作过程示意图
吸热Q1 作功W
放热Q2
汽轮机
冷却水
发电机
2.传热学的研究内容与研究方法（ 1） 研究内容传热学以热力学第一 、第二定律为 20基础 ， 研究热量传递的规律 。所谓热量 ， 是指在温差的作用下传递的热能的 数量 。 由于在人们的日常生活和生产实践中温差 几乎无处不在 ， 所以热量传递是普遍存在的物理现象。传热学的应用非常广泛 ， 传热学知识在能源、 电力 、冶金 、动力机械 、石油化工 、低温工程、环境与建筑等工业领域以及在许多高科技领域都发挥着极其重要的作用。7/3/2021
3. 能量的转换与利用能量的利用过程 ， 实质上是能量的传递与转换过程。
热机燃烧
直接利用90%直接利用
食物利用
燃料电池
光合作用
发电机
7/3/2021
14
据统计 ， 目前通过热能形式利用的能源在我国占总能源利用的90％以上 ， 世界其它各国平均也超过85％ 。 由此可见 ， 在能量转换与利用过程 中 ， 热能不仅是最常见的形式 ， 而且具有特殊重 要的作用 。热能的有效利用对于解决我国的能源 问题乃至对人类社会的发展有着重大意义。
热工基础17（热工理论基础）
工程热力学篇传热学篇
0-2 热工基础的研究内容
1.工程热力学的研究内容与研究方法（ 1） 研究内容18工程热力学主要研究热能和机械能 之间相互转换的规律及提高能量转换经济性的途径和技术措施 。（2） 研究方法工程热力学采用经典热力学的宏观 （不涉及微观 ， 整体对待） 研究方法 ， 还普遍采用抽象 、概括 、理想化和简化处理方法。7/3/2021

热工与流体力学基础第二版知识点热工与流体力学是工程中的重要学科，涉及热力学、传热学和流体力学等内容。

下面将介绍《热工与流体力学基础第二版》中一些重要的知识点。

第一章：热力学基础本章介绍了热力学的基本概念和基本定律。

热力学是研究热和功之间相互转化关系的学科。

其中包括热力学系统、状态方程、热力学过程等内容。

第二章：气体的热力学性质本章主要介绍了理想气体和真实气体的性质。

理想气体的状态方程为PV=RT，其中P为气体压强，V为气体体积，R为气体常数，T为气体温度。

真实气体的性质受到压力、温度和物质的影响。

第三章：热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒定律，它表明能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总能量保持不变。

热力学第一定律还可以用来分析各种热力学过程中的能量转化和能量平衡。

第四章：理想气体的热力学过程本章介绍了理想气体在不同热力学过程中的性质和特点。

其中包括等温过程、等容过程、等压过程和绝热过程。

这些过程在工程中具有重要的应用价值。

第五章：气体混合与湿空气本章介绍了气体混合和湿空气的热力学性质。

气体混合是指两种或多种气体按一定的比例混合在一起的过程。

湿空气是指空气中含有一定的水蒸气。

湿空气的热力学性质对于气候和环境工程有着重要的影响。

第六章：热力学第二定律热力学第二定律是热力学的基本定律之一，它规定了一个孤立系统的熵永远不会减少。

熵是一个表示系统无序程度的物理量，它可以用来描述热力学过程的方向性。

第七章：传热学基础传热学是研究热量从一个物体传递到另一个物体的学科。

本章介绍了传热的基本概念和热传导、对流传热、辐射传热的基本原理。

第八章：传热过程与换热器本章介绍了传热过程和换热器的基本原理和应用。

传热过程包括散热、传热和吸热。

换热器是一种用于实现热能转移的设备，广泛应用于工业生产和能源利用。

第九章：流体力学基础流体力学是研究流体运动规律的学科。

本章介绍了流体的基本性质和运动方程。

流体的性质包括密度、压力、粘度和表面张力等。

热工学第二版复习资料热工学第二版复习资料热工学是工程领域中的重要学科，涉及热力学、传热学和流体力学等内容。

对于学习热工学的学生来说，复习资料是提高学习效果的重要工具。

本文将介绍一份热工学第二版复习资料，帮助读者更好地掌握这门学科。

一、热力学基础热力学是研究能量转化和能量传递的学科，是热工学的基础。

在复习资料中，首先介绍了热力学的基本概念和基本定律，如能量守恒定律、熵增定律等。

同时，还包括了热力学过程的分类和描述方法，如等温过程、绝热过程等。

通过对这些基础知识的学习，可以为后续的学习打下坚实的基础。

二、传热学原理传热学是研究热量传递规律的学科，对于工程领域中的能量转移和能量利用至关重要。

在复习资料中，传热学原理是重点内容之一。

首先介绍了传热的基本机制，包括传导、对流和辐射等方式。

然后，讲解了传热过程中的热阻和热导率等重要参数。

此外，还介绍了传热的计算方法和传热设备的设计原则。

通过对传热学原理的学习，可以更好地理解和应用传热学知识。

三、流体力学基础流体力学是研究流体运动规律的学科，对于热工学的应用非常重要。

在复习资料中，流体力学基础是必不可少的内容。

首先介绍了流体的基本性质和流体力学的基本定律，如连续性方程、动量方程和能量方程等。

然后，讲解了流体流动的分类和描述方法，如层流和湍流等。

此外，还介绍了流体流动的计算方法和流体力学实验的原理。

通过对流体力学基础的学习，可以更好地理解和应用流体力学知识。

四、热工系统分析热工系统分析是热工学的重要应用领域，用于研究和优化能量系统。

在复习资料中，热工系统分析是重点内容之一。

首先介绍了热工系统的基本概念和组成部分，如能量输入、能量输出和能量转换等。

然后，讲解了热工系统的分析方法和优化原则，如能量平衡和热力学效率等。

此外，还介绍了热工系统的常见问题和解决方案。

通过对热工系统分析的学习，可以更好地应用热工学知识解决实际问题。

五、案例分析和习题练习在复习资料中，案例分析和习题练习是巩固知识和提高应用能力的重要环节。

第一章1. 平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什幺要引入平衡态的概念？答：平衡状态是在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。

而稳定状态则是不论有无外界影响，系统的状态参数不随时间而变化的状态。

可见平衡必稳定，而稳定未必平衡。

热力学中引入平衡态的概念，是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。

2. 表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质的压力不变，问测量其压力的压力表或真空计的读数是否可能变化？答：不能，因为表压力或真空度只是一个相对压力。

若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。

3． 当真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈大还是愈小？ 答：真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈小。

4. 准平衡过程与可逆过程有何区别？答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。

准平衡过程只注重的是系统内部 而可逆过程是内外兼顾！ 5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确？答：不正确。

不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态，并不是不能回复到初态。

引起其他变化时是可以回到初态的！ 6. 没有盛满水的热水瓶，其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧，这是什幺原因？ 答：水温较高时，水对热水瓶中的空气进行加热，空气压力升高，大于环境压力，瓶塞被自动顶开。

而水温较低时，热水瓶中的空气受冷，压力降低，小于环境压力，瓶塞被自动吸紧。

大气压力改变，热水能量散失，导致内部压力改变，压力平衡打破7. 用U 形管压力表测定工质的压力时，压力表液柱直径的大小对读数有无影响？ 答：严格说来，是有影响的，因为U 型管越粗，就有越多的被测工质进入U 型管中，这部分工质越多，它对读数的准确性影响越大。

习 题1-1 解：kPa bar p b 100.61.00610133.37555==⨯⨯=-1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+=2. kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-=3. kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==-=-=4. kPa bar p p p b v 6.50506.05.0006.1==-==-1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。

2012-3-12
• 体积变化功的计算
体积变化功
如图2-2所示 如图 所示, 1kg的气体 ;可逆膨胀过程 ; p，A， 所示 的气体 可逆膨胀过程 ， ， dx
对于微元可逆过程 微元可逆过程: 对于微元可逆过程:
δw = pAdx = pdv
对于可逆过程1 对于可逆过程1～2：
w = ∫ δw = ∫ pdv
内动能: 内动能: 分子热运动的动能 热力学能 内位能: 内位能: 分子之间由于相互作用力而具
有的位能 • 热力学能取决于工质的温度和比体积 。 • 热力学能：U , 单位为J 或kJ 。 单位为J 热力学能： • 单位质量工质的热力学能称为比热力学能。 单位质量工质的热力学能称为比热力学能 比热力学能。 符号：u；单位：J/kg 或kJ/kg。 符号： 单位： kJ/kg。
2012-3-12
递。
3. 温熵图 (T-s图)
在可逆过程中单 位质量工质与外界交 换 的 热 量 可 以 用 T-s 温熵图） 图 （ 温熵图 ） 上过程 曲线下的面积12s 曲线下的面积12s2 s11 来表示。 来表示。 温熵图也称示 热图。 热图。
图2-1 T-s图
从图中分析可知，热力系的初、终状态相同， 从图中分析可知，热力系的初、终状态相同，但 经历的过程不同，其传热量也不相同。 经历的过程不同，其传热量也不相同。再次说明 热量是过程量，它与过程特性有关。 热量是过程量，它与过程特性有关。
• 功率单位 W或kW，1W=1J/s。 功率单位: 或 ， = 。 • 用功率可比较热机的做功能力。 用功率可比较热机的做功能力。 比较热机的做功能力
第二章
热力学第一定律
2012-3-12
学习导引
热力学第一定律是能量守恒定律在热力学上的应用， 热力学第一定律是能量守恒定律在热力学上的应用， 确定了热能和机械能之间相互转换时的数量关系， 确定了热能和机械能之间相互转换时的数量关系，从能量 的方面揭示了能量转换的基本规律。 “量”的方面揭示了能量转换的基本规律。

热工基础及流体力学第二版教学设计一、教学目标通过本次课程的学习，要求学生掌握以下基础知识：1.热力学基本概念及其应用；2.流体力学基础知识及其应用；3.热力学循环分析及其应用；4.主要工程流体的非稳态流动分析方法；5.汽蒸发动机及其原理；6.汽轮机及其原理；7.内燃机及其原理；8.热传导和对流传热的基本原理。

二、教学重点1.热力学基本概念及其应用；2.流体力学基础知识及其应用；3.热力学循环分析及其应用。

三、教学难点1.主要工程流体的非稳态流动分析方法；2.汽蒸发动机及其原理；3.汽轮机及其原理；4.内燃机及其原理；5.热传导和对流传热的基本原理。

四、教学方法本门课程采用多种教学方法，包括：1.讲授：教师通过PPT、教材等方式向学生讲解课程内容；2.讨论：教师提出问题，引导学生进行讨论；3.实践：教师组织学生进行实践操作，提高学生的实际操作经验；4.案例分析：教师引导学生分析实际案例，加深对课程内容的理解。

五、教学内容及教学进度第一周1.热力学基本概念、能量守恒定律、熵的概念及热力学函数；2.理想气体状态方程及其应用。

第二周1.热力学第一定律及其应用；2.热力学第二定律及其应用。

第三周1.热力学第三定律及其应用；2.热力学循环分析形式化方法。

第四周1.流体的概念、流动的描述方法及其区别；2.流体的基本物理性质。

第五周1.流体静力学的基本概念及其应用；2.质量守恒方程及其应用。

第六周1.基本流动方程的导出及其应用；2.动量守恒方程及其应用。

第七周1.流体分层流动分析；2.多孔介质流动分析。

第八周1.汽蒸发动机及其原理；2.燃气轮机及其原理。

第九周1.内燃机及其原理；2.传热基本原理。

第十周1.热传导的基本原理；2.对流传热的基本原理。

六、考核方式本门课程考核采取多种方式，包括：1.作业：每周布置1-2道作业，作业包括计算题和应用题，占总成绩的20%；2.结课考试：占总成绩的50%；3.实验成绩：占总成绩的30%。

流体力学与热工基础随着科技的发展，流体力学与热工基础越来越重要。

它是探究流体运动和热现象的学科，对于机械工程、航空航天、能源工程等领域都有着广泛的应用。

下面我将分步骤阐述流体力学与热工基础的相关内容。

一、流体力学基础流体力学研究流体的性质、力学行为、流动规律等问题，我们可以通过以下几个步骤来了解流体力学的基础。

1. 流体的性质：流体是一种特殊的物质，具有流动性，是液体和气体的总称。

流体力学的第一步就是了解流体的性质，包括：密度、粘度、压力、温度等。

2. 流体的静力学：静力学研究流体在静态平衡状态下的压力分布和平衡条件，这对于我们分析流体的稳定性、运动趋势等方面非常有用。

3. 流体的动力学：动力学研究流体在运动状态下的力学行为和运动规律，包括牛顿运动定律、质量守恒定律、动量守恒定律等，这些原理对于我们理解流体的运动状况有很大的帮助。

4. 流体流动的基础：了解了流体的性质、静力学和动力学，接下来我们需要学习流体的流动规律和特性，包括连续性方程、质量流率方程、能量守恒方程等。

二、热工基础热工学是科学技术中最广泛和重要的研究领域之一，它是研究热现象和热能转化的基础学科。

我们可以通过以下几个步骤来了解热工基础。

1. 热力学基础：热力学研究热现象和热能转化的基本原理和规律，包括热力学一定律、热力学第二定律、热量方程等。

2. 热平衡和热传导：研究热平衡和热传导是热工学的重点，我们需要学习温度场、傅里叶定律、热流密度等概念，理解热传导的规律和特性。

3. 热功和热功率：热功是热能和机械能互相转化的过程，热功率是表征热流的大小和流转速度的参数。

这些概念对于我们理解热力学的应用和热能转化的规律非常重要。

4. 热力学循环与热力机：热力学循环和热力机是热工学的重点领域，我们需要学习卡诺循环、朗肯循环、热力机效率等概念，理解热能转化的效率和规律，为能源工程、动力工程等领域提供理论依据。

综上所述，流体力学与热工基础是机械工程、能源工程等领域中必不可少的学科，它们研究流体和热现象的规律和特性，为我们提供了理论基础和技术支持。

1.5 功量和热量
p
.
1
准静态容积变化功的说明
1）单位为 [kJ] 或 [kJ/kg]
. 2
V
2） p-V 图上用面积表示
3）功的大小与路径有关 功 是过程量 w
4）统一规定：dV>0，膨胀 对外作功（正） dV<0，压缩 对内作功（负）
5）适于准静态下的任何工质（一般为流体）
6）有无f，只影响系统功与外界功的大小差别
Wl—摩擦耗功； Wr＿排斥大气功。
1.5 功量和热量
用外部参数计算不可逆过程的功
不计活塞质量
? 2
W pdV 过程不可逆，p、V关系未知 1
W p0 AH p0 V
p0A 被移动了H
如果面上的反力为恒值， 则可用外部参数计算过程 体积变化功。
1.5 功量和热量
三、热量（heat）
t T 273.15
C
K
温度的数值表示法： 温度的数值表示法称为温度标尺或温标。工程上
常用摄氏温标（公制单位）和华氏温标（英制单位）。 ①摄氏温度规定：标准大气压下纯水的冰点为0℃，
汽点为100℃。 ②华氏温标规定：标准大气压下纯水的冰点为320F，
汽点为2120F，换标关系： [t(℃)-0]/(100-0)=[t(0F)-32]/(212-32) t(0F)=9/5 t(℃)+32
则外界、活塞、系统
p
p外 不能同时恢复原态。
1
2
1.4 准静态过程、可逆过程
典型的不可逆过程
•不等温传热
•自由膨胀
T1
Q
T1>T2
T2
•• ••
• ••
•• •
•• ••

热工与流体力学基础绪论工程热力学的研究对象主要是热能转化为机械能的规律、方法及提高转化效率的途径。

流体力学的研究对象是流体的平衡和运动规律，以及在工程应用中力求克服流动阻力减少能量损失。

第一章工质及气态方程第一节工质及热力系统一、工质用以实现热能与机械能相互转换或热能转移的媒介物质，称为工质。

合理的选用工质能提高能量转换的效率。

二、热力系统常见系统：（1）闭口系统（2）开口系统（3）绝热系统（4）孤立系统（5）热源最常见的热力系统是简单可压缩系统(只进行热量与体积变化的系统)。

第二节工质的热力状态及基本状态参数一、热力状态与状态参数初终态的参数变化值，仅与初终态有关。

以x表示状态参数,状态参数的特征:1.状态确定，则状态参数确定，反之亦然。

2.状态参数的积分特征：状态参数的变化量与路径无关，只与初终态有关。

工程热力学中常用的状态参数有：温度（T）、压力、体积、热力学能、焓、熵等。

二、基本状态参数1.温度是物质分子热运动激烈程度的标志.热力学温标取纯水的三相点,即冰、水、汽三相平衡共存的状态点为基准点，规定其温度为273.16K。

T=t+2732.压力单位面积上所受到的垂直作用力称为压力,p.P=F/A根据分子运动论,气体的压力是大量分子与容器壁面碰撞作用力的统计平均值.压力的大小与分子的动能和分子的浓度有关.1标准大气压(atm)= 1.01325×105 帕斯卡 =760.00毫米汞柱=10.3323米水柱气体的实际压力称为绝对压力,用 p 表示.当被测气体的绝对压力高于大气压力pb时,相对压力为正压,压力表指示的数值称为表压力,用 pg来表示.当被测气体的绝对压力低于大气压力pb时,相对压力为负压,压力表指示的数值称为真空度,用 pv来表示.当p>pb p=pb+pgP<pb p=pb-pv只有绝对压力才是工质的状态参数,表压力和真空度都与当地大气压有关.3.比体积与密度单位质量的工质所占有的体积称为比体积.用v表示,单位为m3/kg. v=V/m单位体积工质占有的质量称为密度.用ρ表示。