高等工程热力学复习
工程热力学-复习总结
1.试述理论循环与实际循环的差异1).理论循环中假设工质比热容是定值，而实际气体比热容是随温度上升而增大的。
2).实际循环中为了使循环重复进行，必须更换工质存在换气损失。
3）.实际循环中燃料燃烧需要一定的时间，所以喷油或点火在上止点前，并且燃烧还会延续到膨胀行程，由此形成非瞬时损失和补燃损失，实际循环中总会有部分燃料由于缺氧产生不完全燃烧损失4）.实际循环中，汽缸壁和工质间自始至终存在着热交换，使压缩、膨胀线均脱离理论循环的绝热压缩、膨胀线，造成传热损失。
2.发动机的机械损失包括哪几个部分？各占比例如何？常用哪几种方法测量发动机机械损失？机械损失：发动机内部运动零件的摩擦损失（62~75%），驱动附属机构的损失（10~20%）和泵气损失（10~20）带动机械增压器损失（6~10%）。
测定方法：倒拖法、灭缸法（仅适用于多缸发动机）、油耗线法（负荷特性法）。
3.试分析转速和负荷对机械效率的影响。
转速n上升，各摩擦副之间相对速度增加，摩擦损失增加。
曲柄连杆机构的惯性力加大，活塞侧压力和轴承负荷均增高，摩擦损失增加；泵气损失加大。
驱动附件消耗的功多。
因此，机械损失功率增加，机械效率下降。
转速一定时，负荷减小，平均指示压力pmi随之下降，而平均机械损失压力pmm变化很小，因为pmm的大小主要取决于摩擦副的相对速度和惯性力的大小，根据ηm=1-（pmm/pmi）知，随着负荷减小，机械效率ηm下降。
5.试分析影响充气效率的各个因素。
影响充气效率ηv的因素：进气的状态、进气终了的气缸压力和温度、残余废气系数、压缩比及配气定时等。
1.进气终了的压力pa对ηv有重要影响，pa愈高ηv值越大。
2.进气终了的温度Ta：Ta值越高，充入气缸的工质密度越小，可使ηv降低。
3.残余废气系数：汽缸中残余废气增多，不仅使ηv下降，而且使燃烧恶化。
4.配气定时：由于进气迟闭而ζ<1,新鲜充量的容积减小，但pa值却可能拥有气流惯性而使进气有所增加，合适的配气定时应考虑ζpa具有最大值。
《工程热力学》知识点复习总结
第一部分 (第一章～第五章)一、概念（一）基本概念、基本术语1、工程热力学：工程热力学是从工程的观点出发，研究物质的热力性质、能量转换以及热能的直接利用等问题。
2、热力系统：通常根据所研究问题的需要，人为地划定一个或多个任意几何面所围成的空间作为热力学研究对象。
这种空间内的物质的总和称为热力系统，简称系统。
3、闭口系统：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统。
系统内包含的物质质量为一不变的常量，所以有时又称为控制质量系统。
4、开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统。
开口系统总是一种相对固定的空间，故又称开口系统为控制体积系统，简称控制体。
5、绝热系统：系统与外界之间没有热量传递的系统，称为绝热系统。
6、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的系统，称为孤立系统。
7、热力状态：我们把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。
8、状态参数：我们把描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。
9、强度性状态参数：在给定的状态下，凡系统中单元体的参数值与整个系统的参数值相同，与质量多少无关，没有可加性的状态参数称为强度性参数。
10、广延性状态参数：在给定的状态下，凡与系统内所含物质的数量有关的状态参数称为广延性参数。
11、平衡状态：在不受外界影响（重力场除外）的条件下，如果系统的状态参数不随时间变化，则该系统所处的状态称为平衡状态。
12、热力过程：把工质从某一状态过渡到另一状态所经历的全部状态变化称为热力过程。
13、准静态过程：理论研究可以设想一种过程，这种过程进行得非常缓慢，使过程中系统内部被破坏了的平衡有足够的时间恢复到新的平衡态，从而使过程的每一瞬间系统内部的状态都非常接近平衡状态，于是整个过程就可看作是由一系列非常接近平衡态的状态所组成，并称之为准静态过程。
14、可逆过程：当系统进行正、反两个过程后，系统与外界均能完全回复到初始状态，而不留下任何痕迹，这样的过程称为可逆过程。
工程热力学总复习
O
5
6
1
1
a
2
2
a
s
图11-3 初温t1对ηt的影响
优点： 循环吸热温度 ， ，有利于汽机安全。
缺点： 对耐热及强度要求高，目前最高初温一般在550℃左右，很少超过600 ℃; 汽x
2a
v
t
h
2、初压p1对热效率的影响
基本状态参数，需要掌握①温标转换②压力测量（转换）③比体积与密度的转换。
04
03
01
02
系统在不受外界的影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变化，这时系统的状态称为热力平衡状态，简称平衡状态。
系统内部及系统与外界之间的一切不平衡势差（力差、温差、化学势差）消失是系统实现热力平衡状态的充要条件。
k=1.3
νcr=0.577
干饱和蒸汽
k=1.135
关键：状态判断(习题8-2)
流量按最小截面（即收缩喷管的出口截面，缩放喷管的喉部截面）来计算
0
a
q m
c
b
图8-7 喷管流量qm
临界
临界 流量
喷管两种计算
设计计算
校核计算
已知
进口参数(p1、t1)、出口背压(pb)、流量qm
喷管形状、尺寸(A2、Acr)、进口参数(p1、t1)、出口背压(pb)
工 程 热 力 学
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总复习
第一章基本概念
热力系统：人为地分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统。 外界：系统周围物质的统称。 边界(界面)：热力系与外界的分界面。 界面可以是真实，也可以是虚拟的；可以是固定，也可以是变化（运动）的。 闭口系统:与外界无物质交换，又称控制质量。 开口系统:与外界有物质交换，又称控制体积。 绝热系统:与外界无热量交换。 孤立系统:与外界无能量交换又无物质交换。可以理解成闭口+绝热，但是实际上孤立系统是不存在的。
工程热力学复习资料
1.热力学第二定律表述方法（二种最基本的表述方法）克劳修斯说法:热不可能自发地、不付代价地从低温物体传至高温物体。
开尔文-普朗克说法：不可能制造出从单一热源吸热，使之全部转化为功而不留下其他任何变化的热力发动机。
如果把单一热源下作功的动力机称为第二类永动机。
即：第二类永动机是不存在的。
2.功不是状态参数，是过程量3.过程热量是热力系统和外界之间仅仅由于温度不同而通过边界传递的能量4.气体吸热后一定膨胀，热力学能一定增加。
不正确5.气体膨胀时一定对外作功。
不正确6.气体压缩时一定消耗外功。
正确7.熵是状态参数，从初态到终态，熵的变化与过程性质无关；8.孤立系统的熵可以增大（不可逆时），理想上也可保持不变（可逆时），但决不能减小；9.孤立系统熵增原理可以判断过程进行的方向，凡孤立系统熵增大的过程，才能发生，凡孤立系统熵减小的任何过程，都不可能发生；10.孤立系统的熵增大，表示系统内发生了不可逆变化，即系统内发生了机械能的损失。
11.流速小于当地音速时,称为亚音速;流速大于当地音速时,称为超音速。
1工质-—实现热能和机械能相互转化的媒介物质。
2.高温热源(热源) -—工质从其中吸取热能的物体。
3.低温热源(冷源) -—接受工质排出热能的物体。
4.热力系统-—人为分割出来作为热力学分析的对象。
5.孤立系统—热力系统和外界既无能量交换又无物质交换的系统。
6.绝热系统—热力系统和外界的作用仅限于无热量交换的系统。
7.热力状态—工质在热力变化过程中某一瞬间所呈现的宏观物理状况，简称状态。
8.状态参数—用来描述工质所处状态的宏观物理量（如p，T等）。
物质的状态变化必然由参数的变化表示。
即: 状态参数一旦确定, 工质的状态也就确定9.平衡状态：一个热力系统，如果在不受外界影响条件下，系统的状态能够始终保持不变，则系统的这种状态称为平衡状态。
10.热力状态坐标图：由热力系状态参数所组成的坐标图。
常用的有压容(p-v)图和温熵(T-s)图等。
工程热力学知识点
工程热力学复习知识点一、知识点基本概念的理解和应用（约占40%），基本原理的应用和热力学分析能力的考核（约占60%）。
1. 基本概念掌握和理解：热力学系统(包括热力系，边界，工质的概念。
热力系的分类：开口系，闭口系，孤立系统)。
掌握和理解：状态及平衡状态,实现平衡状态的充要条件。
状态参数及其特性。
制冷循环和热泵循环的概念区别。
理解并会简单计算：系统的能量，热量和功（与热力学两个定律结合）。
2. 热力学第一定律掌握和理解：热力学第一定律的实质。
理解并会应用基本公式计算：热力学第一定律的基本表达式。
闭口系能量方程。
热力学第一定律应用于开口热力系的一般表达式。
稳态稳流的能量方程。
理解并掌握：焓、技术功及几种功的关系（包括体积变化功、流动功、轴功、技术功）。
3. 热力学第二定律掌握和理解：可逆过程与不可逆过程(包括可逆过程的热量和功的计算)。
掌握和理解：热力学第二定律及其表述（克劳修斯表述，开尔文表述等）。
卡诺循环和卡诺定理。
掌握和理解：熵（熵参数的引入，克劳修斯不等式，熵的状态参数特性）。
理解并会分析：熵产原理与孤立系熵增原理，以及它们的数学表达式。
热力系的熵方程（闭口系熵方程，开口系熵方程）。
温-熵图的分析及应用。
理解并会计算：学会应用热力学第二定律各类数学表达式来判定热力过程的不可逆性。
4. 理想气体的热力性质熟悉和了解：理想气体模型。
理解并掌握：理想气体状态方程及通用气体常数。
理想气体的比热。
理解并会计算：理想气体的内能、焓、熵及其计算。
理想气体可逆过程中，定容过程，定压过程，定温过程和定熵过程的过程特点，过程功，技术功和热量计算。
5. 实际气体及蒸气的热力性质及流动问题理解并掌握：蒸汽的热力性质（包括有关蒸汽的各种术语及其意义。
例如：汽化、凝结、饱和状态、饱和蒸汽、饱和温度、饱和压力、三相点、临界点、汽化潜热等）。
蒸汽的定压发生过程（包括其在p-v和T-s图上的一点、二线、三区和五态）。
理解并掌握：绝热节流的现象及特点6. 蒸汽动力循环理解计算：蒸气动力装置流程、朗肯循环热力计算及其效率分析。
工程热力学总复习学习
故不违反第一定律
根据卡诺定理，在同温限的两个恒温热源之间工作的热机，以可逆机效率最高
从申请是否违反自然界普遍规律着手
（二）卡诺循环和卡诺定理
例 某项专利申请书上提出一种热机，从167 ℃的热源接受热量，向7℃冷源排热，热机每接受1000 kJ热量，能发出0.12 kW·h 的电力。请判定专利局是否应受理其申请，为什么？
热机的热效率不可能达到100%； 热机工作时除了有高温热源提供热量外，同时还必须有低温热源，把一部分来自高温热源的热量排给低温热源，作为实现把高温热源提供的热量转换为机械功的必要补偿 。
不可能从单一热源取热，并使之完全变为有用功而不引起其他影响。
热机不可能将从热源吸收的热量全部转变为有用功，而必须将某一 部分传给冷源。
2.1.2 逆向卡诺循环计算
1
2
4
3
（二）卡诺循环和卡诺定理
制冷循环中制冷量
2.1.3.1 制冷循环
高温热源T1
低温热源T2
制冷机
制冷系数：
（二）卡诺循环和卡诺定理
T1
T2
制冷
T
s
s2
s1
T1
T2
以制冷为目的的逆向卡诺循环称为制冷循环
供热循环中供热量
2.1.3.2 供热循环
高温热源T1
低温热源T2
供暖机
供热系数：
（二）卡诺循环和卡诺定理
T1 ’
T2 ’
以供热为目的的逆向卡诺循环称为供热循环
T2
T1
制热
T
s
s2
s1
2.2 卡诺定理
定理：在两个不同温度的恒温热源间工作的所有热机，以可逆热机的 热效率为最高。
工程热力学复习重点及简答题
工程热力学复习重点2 0 1 2 . 3 绪论[1] 理解和掌握工程热力学的研究对象、主要研究内容和研究方法[2] 理解热能利用的两种主要方式及其特点[3] 了解常用的热能动力转换装置的工作过程1．什么是工程热力学从工程技术观点出发，研究物质的热力学性质，热能转换为机械能的规律和方法，以及有效、合理地利用热能的途径。
2．能源的地位与作用及我国能源面临的主要问题3. 热能及其利用[1] 热能：能量的一种形式[2] 来源：一次能源：以自然形式存在，可利用的能源。
如风能,水力能,太阳能、地热能、化学能和核能等。
二次能源：由一次能源转换而来的能源，如机械能、机械能等。
[3] 利用形式：直接利用：将热能利用来直接加热物体。
如烘干、采暖、熔炼（能源消耗比例大）间接利用：各种热能动力装置，将热能转换成机械能或者再转换成电能，4．.热能动力转换装置的工作过程5．热能利用的方向性及能量的两种属性[1] 过程的方向性：如：由高温传向低温[2] 能量属性：数量属性、,质量属性（即做功能力）[3] 数量守衡、质量不守衡[4] 提高热能利用率：能源消耗量与国民生产总值成正比。
第1 章基本概念及定义1. 1 热力系统一、热力系统系统：用界面从周围的环境中分割出来的研究对象，或空间内物体的总和。
外界：与系统相互作用的环境。
界面：假想的、实际的、固定的、运动的、变形的。
依据：系统与外界的关系系统与外界的作用：热交换、功交换、质交换。
二、闭口系统和开口系统闭口系统：系统内外无物质交换,称控制质量。
开口系统：系统内外有物质交换,称控制体积。
三、绝热系统与孤立系统绝热系统：系统内外无热量交换（系统传递的热量可忽略不计时，可认为绝热）孤立系统：系统与外界既无能量传递也无物质交换=系统+相关外界=各相互作用的子系统之和=一切热力系统连同相互作用的外界四、根据系统内部状况划分可压缩系统：由可压缩流体组成的系统。
简单可压缩系统：与外界只有热量及准静态容积变化均匀系统：内部各部分化学成分和物理”性质都均匀一致的系统，是由单相组成的。
工程热力学总复习.
4
4．稳定状态与平衡状态的区分：稳定状态时状态参数虽 然不随时间改变，但是靠外界影响来的。平衡状态是系统 不受外界影响时，参数不随时间变化的状态。二者既有所 区别，又有联系。平衡必稳定,稳定未必平衡。
5．状态参数的特性及状态参数与过程参数的区别。
5
注意：
1. 孤立系统：系统与外界既无能量传递也无物质交换 孤立系统=系统+相关外界=各相互作用的子系统之和 =一切热力系统连同相互作用的外界 2.状态参数：描述工质状态特性的各种状态的宏观物理量。
适用于一切工质
比定压热容：
cp
19
对于理想气体：
cv
du dT
cp
dh dT
迈耶公式：
c p cv Rg
k cp cv
C p,m Cv,m R
1 cv Rg k 1
k cp Rg k 1
理想气体的热力学能、焓、熵
du cvdT
ds c p
dh c pdT
c
δq dT
C' —容积比热容，J/(m3· K)
c—质量比热容，J/(kg· K) Cm—摩尔比热容，J/(mol· K)
注意：比热不仅取决于物体的性质，还与所经历的热力过程及 所处的状态有关。 比定容热容：
cv δqv u dT T v
δq p h dT T p
15
理想气体
定义：气体分子是一些弹性的，忽略分子相互作用力，不占有体 积的质点。 注意：当实际气体p→0 v→∞的极限状态时，气体为理想气体。
理想气体状态方程的几种形式
pv RgT
适用于1千克理想气体
式中：v为比体积，m3/kg；p为绝对压力，Pa；T为绝对温度，K；Rg为气体 常数，J/(kg· K)；
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高等工程热力学
第一讲热力学绪论
工程热力学的研究内容与意义
三个基本研究物理量：温度——研究热现象引进的物理量
平衡态与可逆过程——经典热力学的研究前提。
第二讲本科基本概念复习
第三讲热力学定律
简述四个热力学定律的内容，并说明各个定律对热力学研究发展的重要性。
热力学第零定律1931年T
热力学第一定律1840~1850年E
热力学第二定律1854~1855年S
热力学第三定律1906年S基准
1、温度与热力学第零定律
温度与热量的区别与联系
分析几类温标，相互之间的联系
∙热力学温标（绝对温标）Kelvin scale
（Britisher, L. Kelvin, 1824-1907）
∙摄氏温标Celsius scale (Swedish, A.
Celsius, 1701-1744）
∙华氏温标Fahrenheit scale (German,
G. Fahrenheit, 1686-1736)
∙朗肯温标Rankine scale (W. Rankine,
1820-1872)
2、能量与热力学第一定律
计算
3、熵与热力学第二定律
孤立系统熵增原理
计算
火用的计算：
1) 热量火用、冷量火用、热力学能火用、焓火用
2) 封闭系统的火用平衡方程、稳定流动系统的火用平衡方程
4、熵的基准与热力学第三定律
第四讲纯净流体的热力学性质
1、纯净流体的热力学曲面和相图；
2、纯净流体的状态方程式；
1）分析实际气体与理想气体之间的宏观与微观差别；
2）介绍几类实际气体状态方程以及其相应的适用条件；
3、纯净流体的热力学关系式；
热力学一般关系式/
1）4个热力学基本方程（吉布斯方程）
意义：
是重要的热力学基本方程式，将简单可压缩系在平衡状态发生微变化时各种参数的变化联系起来。
2）偏导数关系和麦克斯韦关系式
3）热力学微分关系式的推导方法 （1）数学基础：
（2）偏导数的一般推导过程和数学技巧：
du Tds pdv
dh Tds vdp
df sdT pdv dg sdT vdp
=-=+=--=-+热力学恒等式
(
)()()()()()v p s T v p s T u h T s s u f
p v v f g
s T T h g
v p p ∂∂⎛⎫⎛⎫
== ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭∂∂==-∂∂∂∂==-∂∂∂∂==∂∂偏导数关系(
)(
)()()()()()()s v s p
T v
T p
T
p v s T v p s s p v T s v p T ∂∂=-∂∂∂∂=∂∂∂∂=∂∂∂∂=∂∂
麦克斯韦关系式
(
)()1z z x y
y x ∂∂=∂∂ 倒数式
循环关系式
(
(()1z x y x y z
y z x ∂∂∂=-∂∂∂链式关系式
(
)()()1w w w x y z
y z x
∂∂∂=∂∂∂不同下标关系式
(
)((()z y w z x x x y w w y w
∂∂∂∂=+∂∂∂∂du Tds pdv dh Tds vdp df sdT pdv
dg sdT vdp
=-=+=--=-+热力学恒等式
4）熵、焓和热力学能的一般关系式
4、 纯净物热力性质的计算。
余函数与偏差函数的定义，两者有何异同，将其引入热力学中的意义何在？
第五讲 平衡与相变 1、 平衡判据
2、 原则：能量最小、熵最大的原则
3、 对应于物系发生四个过程有的平衡条件
热平衡条件——系统各个部分温度（促使热传递的势）均匀一致 力平衡条件——简单可压缩系个部分的压力（促使功传递的势）相等 相平衡条件——各相的化学势（促使质量传递的势）分别相等
2222()000()()0()0()V V V S S U T C S C U p
V V ∂>⇒>⇒>∂∂∂>⇒<∂∂热稳定条件绝热压缩体积减小(
)0T p
V
∂<∂(力学稳定条件，等温压缩体积应减小)
2
(
)0()p p V T V T T C C V p ∂∂-=-≥∂∂(/)1
(/)p S
V
T
C p V C p V ∂∂=
≥∂∂等压热容不小于等容热容，也大于0；
绝热压缩压力升高比等温压缩的压力升高更快。
说明：
平衡稳定性要求加入一定的热量，定压过程的温升小于定容过程的温升；压缩一定的体积，绝热过程压力的升高大于定温过程压力的升高。
这是平衡稳定性的客观要求。
化学平衡条件——生成物与反应物的化学势（促使质量传递的势）相等 第六讲 均匀混合物系的热力性质
1、变组元均匀混合物系的热力学基本关系式 1）化学势 2）吉布斯方程 3）Maxwell 关系式
2、偏摩尔参数
1）偏摩尔参数的定义与引入的意义
简述溶液中第i 组元的偏摩尔性质的定义与表达式，并说明偏摩尔性质在溶液热力学中的意义。
2）偏摩尔参数的一般关系（Gibbs-Duhem 方程） 上式称为Gibbs-Duhem 方程，是偏摩尔参数之间关系最常用的表达式之一。
4、 混合物中组元的逸度与活度
简述什么是逸度和活度，逸度系数与活度系数，并说明其应用场合与作用。
4、气体混合物的热力性质
组元逸度和逸度系数常用于处理气体混合物
5、液体混合物的热力性质
用组元活度和活度系数表示非理想溶液对理想溶液的偏差。
第八讲 化学热力学基础
1、热力学第一定律在化学反应系统内的应用 1） 热力学第一定律 定容热效应和定压热效应 2）盖斯定律
热效应与过程无关，仅取决反应前后系统的状态。
这一结论称为盖斯定律。
根据盖斯定律可以推出下列三个重要而适用的结论：
化合物的生成热（定温定压下元素形成1mol 化合物的反应热效应）与化合物的分解热（定温定压下1mol 化合物分解为元素的反应热效应）数值相等而符号相反。
也可叙述为：正向反应的热效应与逆向反应的热效应数值相等、方向相反。
反应的热效应等于生成物的生成焓（生成1mol 化合物的热效应）总和减去反应物的生成焓总和。
反应的热效应等于各反应物的燃烧焓（1mol 燃料燃烧反应的热效应）总和减去各生成物的燃烧焓总和。
运用这一结论时，必须注意反应物与生成物两者的燃烧产物不仅组元要相同，而且物态也应相同。
1
0r
i i i n dY =∑=
例8－1：
利用标准生成焓数据，求下列反应的标准燃烧焓（即标准热效应）：
3）基尔霍夫定律
若实际的化学反应不是在298.15K的温度下进行的，则在任意温度T时的定压热效应Q T如何计算？
2、绝热理论燃烧温度
1）理论空气量和过量空气系数
工程上为简便起见，认为空气近似由摩尔分数为21%的氧气和79%的氮气所组成，即由1mol氧和3.76mol氮组成4.76mol空气。
因此采用空气为氧化剂时，甲烷的理论燃烧反应式为：
2）绝热理论燃烧温度
第九讲热系统评估与分析方法1、火用效率和火用损失系数
火用平衡方程的建立
2、经济分析
1、热力学微分关系式的推导技巧清华P97例子
书p95例子
推导cp-cv
导出第二第三du方程
2、计算：可用能，熵
3、
2
2
2
2
2
4
N
52
.7
O
H
2
CO
)
N
76
.3(2
O
2
CH+
+
→
+
+。