第六章 管内气体流动的热力学
工程上经常遇到的管内流动有以下三类：第一类为喷管和扩压管等管内流动；第二类为输送管内的流动；第三类为换热器管内的流动和可燃混合气在管内燃烧时的流动等。第一类流动的轴功为零，且由于管道短、流速高可看作绝热流动，因而可先略去壁面摩擦，简化成无摩擦、无能量效应的变截面等熵流，待得出流动规律后，再考虑摩擦的影响，加以修正。可以说，截面积变化是影响这类管内流动状况的主要因素。第二类流动中的输送管道都是等截面的。输送过程中，流体对外界不作轴功，外界对流体也投有加热或冷却，因而无能量效应。第三类流动中的管道也是等截面的。流动无轴功输出，外界对流体有热的作用，因而有熊量效应，但摩擦作用与能量效应相比可忽略不计。所以说，能量效应是促使第三类流动状况变化的主要因素。
1基本概念与基本方程
在与外界无轴功，无热量交换的情况下，流动的流体达到静止(c=O)时的状态称为滞止状态。该状态的参数称为滞止参数，以下角标“0”表示。流场中密度变化不能忽略的流体称为可压缩流体。多数情况下，斌体密度的变化主要由压力变化引起。
2()()ssppavv （6-1）
式中pvs、、、分别为压力、密度、比容和熵。对于理想气体
2()spavkRTv （6-1a）
式中k为比热比，R为气体常数。
某一点的流体流动速度c和统一点的当地声速a之比称为马赫数M，即
cMa （6-2）
可压缩流可以分成以下几类：
1M 亚声速流
1M 声速流 1M 超声速流
根据稳态稳流能量方程，滞流焓0h为
202chh
1 《工程热力学》
思考题：
1、热力学第一定律的实质是什么？并写出热力学第一定律的两个基本表达式。
答：热力学第一定律的实质是能量转换与守恒原理。热力学第一定律的两个基本表达式为：q=Δu+w；q=Δh+wt
2、热力学第二定律的实质是什么？并写出熵增原理的数学表达式。
答：热力学第二定律的实质是能量贬值原理。熵增原理的数学表达式为：dSiso≥0 。
3、什么是可逆过程？实施可逆过程的条件是什么？
答：可逆过程为系统与外界能够同时恢复到原态的热力过程。实施可逆过程的条件是推动过程进行的势差为无穷小，而且无功的耗散。
4、过热蒸汽绝热节流，呈现什么节流效应?并说明理由。
答：利用h-s图可知温度降低，呈现节流冷效应。如图：h1=h2；P1>P2；∴t1>t2
5、水蒸汽定压发生过程一般要经历哪些阶段？当压力高于临界压力时又是一个什么样的过程？
答：水蒸汽定压发生过程一般要经历预热、汽化、过热三个阶段。当压力高于临界压力时水蒸汽定压发生过程没有汽化阶段，汽化是一个渐变过程。
6、系统经历一个不可逆过程后就无法恢复到原状态。
由不可逆过程的定义可知：系统可以恢复到原状态，但系统与外界不能同时恢复到原状态。
填空题
1、 工质的基本状态参数是(温度，压力，比容)
2、氮气的分子量μ=28，则其气体常数（296.94）
3、气体吸热100kJ，内能增加60kJ，这时气体体积（增大）
4、实现准平衡过程的条件是 （推动过程进行的势差为无穷小）
5、根据热力系统和外界有无（物质）交换，热力系统可划分为（开口和闭口）
6、作为工质状态参数的压力应该是工质的（绝对压力）
7、稳定流动能量方程式为(q=(h2-h1)+(C22-C12)/2+g(Z2-Z1)+wS）
8、理想气体的定压比热CP和定容比热CV都仅仅是（温度）的单值函数。
9、氧气O2的定压比热CP=0.219kcal/kgK,分子量μ=32.则其定容比热CV=(0.657)kJ/kgK。
1第六章
水蒸气的热力性质水和水蒸气
很多实际情况都存在纯物质的两相共存
蒸汽电站，锅炉、冷凝器
制冷机，冷藏室
工程中常用的其它工质的蒸汽，
如氨、氟利昂等，其特性及物态变化
规律与水蒸气基本相同
水和水蒸气是实际气体!
水蒸气在空气中含量极小，当作理想气体
一般情况下，为实际气体，使用图表
18世纪，蒸气机的发明，是唯一工质
直到内燃机发明，才有燃气工质
目前仍是火力发电、核电、供暖、化工的工质水和水蒸气
水蒸气研究应用早，各种数据全
具有较好的热力性质
膨胀性能好，传热性能好
便宜，易得
无毒，无臭，不污染环境
拟合公式复杂，工程中难于应用，使用图表优点:
本章的重点是在弄清水蒸气热力性质特点的
基础上，详细地讨论水及水蒸气热力性质图
表的构成及应用
§6-1 水蒸气的饱和状态
沸腾：表面和液体内部同时发生的汽化
(气体和液体均处在饱和状态下)汽化:由液态变成气态的物理过程
(不涉及化学变化)
蒸发：汽液表面上的汽化
沸腾：沸点蒸发：任何温度饱和状态：汽化与凝结的动态平衡
凝结：物质由蒸汽变为液体的过程1、蒸发与凝结
凝结：逸出的分子数
蒸发蒸发：逸出的分子数> 被液面俘获的分子数
热平衡力平衡
化学不平衡
蒸发热(液体温度越低，蒸发热越高)
蒸发制冷
22、饱和状态
饱和温度T
s
饱和压力p
s逸出的分子数=被液面俘获的分子数
饱和状态：汽化与凝结的动态平衡
饱和状态：汽化和液化达到动态平
衡共存的状态
饱和水、饱和水蒸气
饱和液体、饱和蒸气饱和状态
饱和状态：汽化与凝结的动态平衡
饱和温度T
s
饱和压力p
s一一对应
放掉一些水，T
s不变，
p
s
T
sp
s
p
s=1.01325barT
s=100 ℃
青藏p
s=0.6barT
s=85.95 ℃
高压锅p
s=1.6barT
s=113.32 ℃CCatmt
p
DD
1001004
s
s⎟
⎠⎞
⎜
⎝⎛
=
纯物质的p
-T
相图
pp
TT液
液
气气固固
水一般物质三相点三相点临界点临界点流体流体汽化线汽化线
3、临界点、三相点
C
C
3
C647.14K=373.99C
22.064MPa
工程热力学复习题
整理人：郭冠中 使用专业：热能与动力工程09级
（此内容仅供参考，有意愿的就自己看看）
一、1.水蒸气定压发生过程在P-V和T-S图上所表示的特征归纳为一点：临界点，二线：饱和水线 饱和蒸汽线；三区：未饱和水，湿饱和蒸汽，过饱和蒸汽。
2.孤立系统中进行可逆变化时系统总熵不变，进行不可逆变化时总熵
必增大。
3.如果势力系处于不平衡状态下，则不能在状态图上标示。
4.组成制冷系统的四大设备是换热器、压缩机、膨胀机、冷却器。
5.在最高温度与最低温度相同的所有的循环中以卡诺循环的热效率最高。
6.湿空气含水蒸气和干空气两种成分。
7.运用于闭口系统，理想和实际气体，可逆和不可逆过程。
8.将相同质量的氢气和氧气分别储存在相同容器内，二容器温度相等，两者压力为 氢气压力>氧气压力。
9.朗肯循环由两个等压和两个绝热过程构成。
10.理想气体的焓是温度的单值函数。
11.水蒸气定压加热过程水加热生成过热蒸汽经五种变化，即过冷水，饱和水，湿饱和蒸汽，干饱和蒸汽，过热蒸汽。
12.在T-S图中任意逆过程吸热小于放热
13.定量的某种气体经历某种过程不可能发生的是吸热降温对外做负功
14.同一地区阴雨天的大气压力比晴天的压力高
15.可逆过程一定是准静态过程。
16.水蒸气定压气化过程温度不变
17.卡诺循环由两个等温过程和两个等熵过程组成。
18.经一个不等温传热热量的可用能减小，废热增大。
19.经过一个不可逆过程，工质可以恢复原来状态
20.缩放管进口参数P1下和背压p一定时，在渐扩管切去一段，则出口面积减小这出口速度c减小，流量Q不变。
21.理想气体可逆定温过程焓不变。
22.不可逆过程的熵产必定大于零。
23.工质经历一个不可逆过程后，熵不变。
24.迈耶公式Cp-Cv=Rg适用于理想气体是否定比热容不限。
25.焓的表达式H=U+PV
26.理想气体的比热容随气体的种类而不同，但对某种气体而言，比热容是气体的单值函数。
