工程熱力學復習資料?一、基本概念（一）熱力系統1.定義：人為分割出來，作為熱力學研究對象的有限物質系統。2.分類閉口系統：與外界無物質交換的系統。開口系統：與外界有物質交換的系統。絕熱系統：與外界無熱量交換的系統。孤立系統：與外界既無物質交換又無能量交換的系統。（二）狀態參數1.定義：描述熱力系統狀態的宏觀物理量，如壓力（p）、溫度（T）、比體積（v）、內能（U）、焓（H）、熵（S）等。2.基本狀態參數壓力：垂直作用于單位面積上的力。溫度：衡量物體冷熱程度的物理量。比體積：單位質量工質所占的體積。3.狀態參數的特性單值性：系統處于一定狀態時，狀態參數有唯一確定的值。全微分性：狀態參數的變化量與路徑無關，只與初末狀態有關。（三）熱力過程1.定義：熱力系統從一個狀態變化到另一個狀態的路徑。2.常見熱力過程定容過程：比體積保持不變的過程。定壓過程：壓力保持不變的過程。定溫過程：溫度保持不變的過程。絕熱過程：與外界無熱量交換的過程。（四）熱力循環1.定義：工質從某一初態出發，經歷一系列狀態變化后又回到初態的封閉熱力過程。2.分類正向循環：將熱能轉換為機械能的循環，如熱機循環。逆向循環：消耗機械能將熱量從低溫物體傳向高溫物體的循環，如制冷循環和熱泵循環。二、熱力學第一定律（一）內能1.定義：組成熱力系統的微觀粒子所具有的能量總和，包括分子動能、分子勢能等。2.內能是狀態參數：內能的大小只取決于系統的狀態，與過程無關。（二）熱量1.定義：熱力系統與外界之間依靠溫差傳遞的能量。2.熱量的計算：對于可逆過程，$q=\int_{1}^{2}Tds$。（三）功1.定義：熱力系統通過邊界與外界交換的機械能量。2.功的計算膨脹功：$w=\int_{1}^{2}pdv$（適用于可逆過程）。技術功：$w_t=\int_{1}^{2}vdp$（適用于可逆過程）。（四）熱力學第一定律基本表達式1.閉口系統：$\DeltaU=QW$2.開口系統：$\DeltaH=QW_t$（五）穩定流動能量方程1.表達式：$q=\Deltah+w_t+\Deltake+\Deltape$2.應用：分析各種熱工設備的能量轉換關系，如汽輪機、燃氣輪機、水泵等。三、理想氣體的性質（一）理想氣體狀態方程1.表達式：$pv=RT$（$R$為氣體常數）2.適用條件：當氣體壓力較低、溫度較高，分子間距離較大，分子間作用力可忽略時，可近似看作理想氣體。（二）理想氣體的內能、焓和比熱容1.內能：$U=mc_vT$（$c_v$為定容比熱容）2.焓：$H=mc_pT$（$c_p$為定壓比熱容）3.比熱容關系：$c_p=c_v+R$（三）理想氣體熱力過程1.定容過程過程方程：$v=const$參數變化：$p_1/T_1=p_2/T_2$，$q_v=\DeltaU=mc_v(T_2T_1)$，$w=0$2.定壓過程過程方程：$p=const$參數變化：$v_1/T_1=v_2/T_2$，$q_p=\DeltaH=mc_p(T_2T_1)$，$w=p(v_2v_1)$3.定溫過程過程方程：$T=const$參數變化：$p_1v_1=p_2v_2$，$q=T\DeltaS=W=mc_pT\ln\frac{v_2}{v_1}=mc_vT\ln\frac{p_1}{p_2}$4.絕熱過程過程方程：$pv^k=const$（$k=c_p/c_v$為絕熱指數）參數變化：$T_1v_1^{k1}=T_2v_2^{k1}$，$T_1p_1^{\frac{k1}{k}}=T_2p_2^{\frac{k1}{k}}$，$q=0$，$w=\frac{p_1v_1p_2v_2}{k1}=\frac{mc_v(T_1T_2)}{k1}$四、氣體和蒸汽的流動（一）穩定流動基本方程1.連續性方程：$\rho_1A_1c_1=\rho_2A_2c_2$（適用于一維穩定流動）2.能量方程：$h_1+\frac{c_1^2}{2}+q=h_2+\frac{c_2^2}{2}+w$3.動量方程：$\sumF=\dot{m}(c_2c_1)$（二）噴管流動1.噴管的作用：使流體壓力降低，流速增加，將熱能轉換為動能。2.噴管類型漸縮噴管：適用于亞音速流動。縮放噴管（拉伐爾噴管）：適用于超音速流動。3.噴管內參數變化：根據能量方程和連續性方程分析噴管內壓力、溫度、流速等參數的變化。五、熱力學第二定律（一）自發過程的方向性1.熱傳遞的方向性：熱量只能自發地從高溫物體傳向低溫物體。2.功熱轉換的方向性：機械能可以全部轉換為熱能，但熱能不可能全部轉換為機械能而不產生其他影響。（二）熱力學第二定律的表述1.克勞修斯表述：熱量不可能自發地不花代價地從低溫物體傳向高溫物體。2.開爾文普朗克表述：不可能制造出從單一熱源吸熱，使之全部轉化為功而不留下其他任何變化的熱力發動機。（三）熵1.定義：熵是系統無序程度的度量，$ds=\frac{\deltaq}{T}$（可逆過程）。2.熵增原理：孤立系統的熵只能增大，或者不變，絕不能減小，這一規律稱為熵增原理。（四）熵變計算1.可逆過程熵變：對于可逆過程，根據$ds=\frac{\deltaq}{T}$進行積分計算。2.不可逆過程熵變：通過設計一個初末狀態相同的可逆過程來計算熵變，因為熵是狀態參數，其變化量只與初末狀態有關。（五）熵產1.定義：$s_g=s_2s_1s_f$，其中$s_g$為熵產，$s_2s_1$為系統熵變，$s_f$為熵流。2.熵產與過程不可逆性的關系：熵產大于零表示過程不可逆，熵產越大，過程的不可逆程度越高。（六）火用和火無1.火用：在一定環境條件下，系統可能做出的最大有用功，稱為火用。2.火無：不能轉變為有用功的那部分能量，稱為火無。3.火用分析：通過火用分析可以評估能量利用的合理性和完善程度，指導熱力系統的優化設計和運行。六、動力循環（一）朗肯循環1.組成：由鍋爐、汽輪機、冷凝器和給水泵組成。2.工作過程定壓加熱過程：水在鍋爐中定壓加熱成為過熱蒸汽。絕熱膨脹過程：過熱蒸汽在汽輪機中絕熱膨脹做功。定壓放熱過程：乏汽在冷凝器中定壓放熱凝結成水。絕熱壓縮過程：凝結水在給水泵中絕熱壓縮送回鍋爐。3.熱效率計算：$\eta_{R}=\frac{w_{net}}{q_{in}}=\frac{h_1h_2}{h_1h_4}$，其中$w_{net}$為循環凈功，$q_{in}$為吸熱量。（二）提高朗肯循環熱效率的方法1.提高蒸汽初參數：提高蒸汽的初壓和初溫，可使循環熱效率提高。2.降低蒸汽終參數：降低乏汽壓力，可使循環熱效率提高。3.采用再熱循環：在汽輪機中間抽出部分蒸汽進行再熱，可提高循環熱效率。4.采用回熱循環：利用汽輪機抽汽加熱給水，可提高循環熱效率。（三）燃氣輪機循環1.組成：由壓氣機、燃燒室和燃氣輪機組成。2.工作過程絕熱壓縮過程：空氣在壓氣機中絕熱壓縮。定壓加熱過程：壓縮空氣在燃燒室中定壓加熱。絕熱膨脹過程：高溫燃氣在燃氣輪機中絕熱膨脹做功。定壓放熱過程：乏氣在大氣中定壓放熱。3.熱效率計算：$\eta_{gt}=\frac{w_{net}}{q_{in}}=\frac{h_3h_4(h_2h_1)}{h_3h_2}$（四）蒸汽燃氣聯合循環1.組成：將蒸汽動力循環和燃氣輪機循環組合而成。2.優點：綜合利用了蒸汽和燃氣的優點，提高了能源利用率，具有更高的熱效率。七、制冷循環（一）蒸汽壓縮制冷循環1.組成：由壓縮機、冷凝器、節流閥和蒸發器組成。2.工作過程壓縮過程：制冷劑蒸汽在壓縮機中絕熱壓縮成為高溫高壓蒸汽。冷凝過程：高溫高壓蒸汽在冷凝器中定壓放熱凝結成液體。節流過程：高壓液體通過節流閥節流降壓成為低溫低壓液體。蒸發過程：低溫低壓液體在蒸發器中定壓吸熱蒸發成為蒸汽。3.制冷系數計算：$\varepsilon=\frac{q_0}{w}=\frac{h_1h_4}{h_2h_1}$，其中$q_0$為制冷量，$w$為壓縮機耗功。（二）吸收式制冷循環1.工作原理：利用吸收劑對制冷劑的吸收和釋放作用來實現制冷。2.組成：由發生器、吸收器、溶液泵、冷凝器、節流閥和蒸發器等組成。3.特點：以熱能為動力，適用于有廢熱可利用的場合，但制冷系數較低。（三）熱泵循環1.工作原理：熱泵循環是逆向制冷循環，將低溫熱源的熱量傳遞到高溫熱源。2.供熱系數計算：$\varepsilon'=\frac{q_1}{w}=\frac{h_2h_1}{h_2h_3}$，其中$q_1$為供熱量，$w$為壓縮機耗功。3.應用：用于供熱、空調等領域，可提高能源利用效率。八、復習重點與難點（一）重點1.基本概念的理解，如熱力系統、狀態參數、熱力過程、熱力循環等。2.熱力學第一定律和第二定律的應用，包括能量方程的推導和計算，熵變的計算等。3.理想氣體的性質和熱力過程，以及各種動力循環和制冷循環的工作原理和性能分析。（二）難點1.熵變的計算和熵產的概念，尤其是不可逆過程熵變的計算。2.復雜熱力循環的分析和計算，如蒸汽燃氣聯合循環等。3.熱力學第二定律的理解和應用，特別是對各種表述的深入理解以及在實際問題中的應用。九、復習方法（一）理解基本概念深入理解熱力系統、狀態參數、過程和循環等基本概念的物理意義和相互關系，通過舉例和對比加深理解。（二）掌握公式推導對于重要的公式，如能量方程、熵變公式等，要掌握其推導過程，理解公式的適用條件和物理意義，這樣才能靈活運用公式進行計算。（三）多做練習題通過做大量的練習題，熟悉各種題型和解題方法，提高解題能力和對知識點的掌握程度。（四）總結歸納將所學的知識點進行總結歸納，形成知識體系，便于記憶和理解。對比不同熱力過程和循環的特點和區別，加深對知識點的理解。（五）結合實際將工程熱力學的知識與實際工程問題相結合，如熱機、制冷設備等，提高對知識的應用能力和學習興趣。十、模擬試題及答案（一）選擇題1.熱力學能是系統的狀態參數，其大小取決于（）A.系統的溫度B.系統的壓力C.系統的比體積D.系統的狀態答案：D2.理想氣體定溫過程中，下列哪個參數不變（）A.壓力B.比體積C.溫度D.內能答案：C3.下列哪種情況屬于可逆過程（）A.摩擦生熱B.氣體自由膨脹C.等溫壓縮D.電阻發熱答案：C（二）填空題1.閉口系統與外界無（）交換，開口系統與外界有（）交換。答案：物質；物質2.理想氣體狀態方程為（）。答案：$pv=RT$3.熵增原理適用于（）系統。答案：孤立（三）簡答題1.簡述熱力學第二定律的克勞修斯表述和開爾文普朗克表述。答：克勞修斯表述：熱量不可能自發地不花代價地從低溫物體傳向高溫物體。開爾文普朗克表述：不可能制造出從單一熱源吸熱，使之全部轉化為功而不留下其他任何變化的熱力發動機。2.畫出朗肯循環的Ts圖，并簡述其工作過程。答：朗肯循環的Ts圖如下：工作過程：（1）定壓加熱過程：水在鍋爐中定壓加熱成為過熱蒸汽。（2）絕熱膨脹過程：過熱蒸汽在汽輪機中絕熱膨脹做功。（3）定壓放熱過程：乏汽在冷凝器中定壓放熱凝結成水。（4）絕熱壓縮過程：凝結水在給水泵中絕熱壓縮送回鍋爐。（四）計算題1.某理想氣體從初態$p_1=1MPa$，$T_1=300K$，經定溫膨脹到$p_2=0.5MPa$，求該過程中氣體吸收的熱量和對外做的功。已知該氣體的氣體常數$R=287J/(kg·K)$。解：根據理想氣體狀態方程$p_1v_1=RT_1$，可得初態比體積$v_1=\frac{RT_1}{p_1}=\frac{287×300}{1×10^6}=0.0861m^