高等工程热力学——第六篇(2)

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。

s a == （6-1）式中p v s ρ、、、分别为压力、密度、比容和熵。对于理想气体

a == （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 c M a

= （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

c h h =+ 对于理想气体，上式为

0()2

p c c T T -= 因为

1p Rk c k =- M = 代入上式得

201(1)2

k T T M -=+ （6-3）把式（6-3）代入可逆绝热过程方程，则有

2101(1)2

k k k p p M --=+ （6-4）如果压力波通过时气体参数发生突然的急剧变化，则这种波称为激波。垂直于流动方向的激波称为正激波。

可压缩流体流动的研究基于质量守恒定律、牛顿第二运动定律、热力学第一定律和热力学第二定律四个基本定律：

1. 质量守恒定律——一维稳态稳流的连续方程

()0A cA x

αραρατα+= （6-5） 2.牛顿第二运动定律——动量方程

在流动方向上，作用在物体上的外力由作用于控制面内流体上所有力的x 向分量的代数和组成。这些力可分为两类：作用于全部流体质量上的力和作用于边界上的力。

运动方向上的剪切力= w dx τ-×湿周= 242Ac f dx D ρ-

，于是，作用在运动

方向上的净功力为 24(cos )2x p Ac f F F A A dx x D

αρραα=--∑

高等工程热力学复习

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

《工程热力学A》(含实验)课程教学大纲.

《工程热力学A》(含实验)课程教学大纲课程编码：08242025 课程名称：工程热力学A 英文名称：Engineering Thermodynamics A 开课学期：4 学时/学分：54 / 4 （其中实验学时：6 ）课程类型：学科基础课开课专业：热能与动力工程（汽车发动机方向）、热能与动力工程（热能方向）选用教材：陈贵堂《工程热力学》北京理工大学出版社，1998；陈贵堂王永珍《工程热力学》（第二版）北京理工大学出版社，2008 主要参考书： 1．陈贵堂王永珍《工程热力学学习指导》北京理工大学出版社，2008 2．华自强张忠进《工程热力学》.高等教育出版社.2000 3．沈维道，蒋智敏，童钧耕．工程热力学．第三版．北京：高等教育出版社，2001 4．曾丹苓，敖越，张新铭，刘朝编．工程热力学．第三版．北京：高等教育出版社，2002 5．严家马录．工程热力学．第三版．北京：高等教育出版社，2001 执笔人：王永珍一、课程性质、目的与任务该课程是热能与动力工程专业、建筑环境与设备工程专业基础课，是本专业学生未来学习、生活与工作的基石。通过它的认真学习可以可使学生了解并掌握一种新的理论方法体系，了解并掌握关于能量转换规律及能量有效利用的基本理论、树立合理用能思想，并能应用这些理论对热力过程及热力循环进行正确的分析、计算，为学生学习专业课程提供充分的理论准备，同时培养学生对工程中有关热工问题的判断、估算和综合分析的能力，为将来解决生产实际问题和参加科学研究打下必要的理论基础。二、教学基本要求通过本课程的学习可使学生了解并掌握关于能量转换规律及能量有效利用的基本理论、树立合理用能思想，并能应用这些理论对热力过程及热力循环进行正确的分析、计算。同时学生还可了解并掌握一种新的理论方法体系——外界分析法（The Surrounding Analysis Method, SAM），有利与开阔学生分析问题、解决问题的思路，有利于培养学生对工程中有关热工问题的判断、估算和综合分析的能力与素质，为将来解决生产实际问题和参加科学研究打下必要的理论基础。三、各章节内容及学时分配绪论introduction（1学时）主要内容是让学生了解工程热力学的研究对象及研究方法、经典热力学理论体系的逻辑结构、SAM体系的逻辑结构及其主要特点。一、热力学的定义、研究目的及分类Definition, Purpose, Classification 二、本门课的主要内容Contents 三、本门课的理论体系theory systems 第一章基本概念及定义Basic Concepts and Definitions（3学时，重点） 1-1 热力学模型The Thermodynamic Model of the SAM System 让学生了解并掌握热力学系统、边界、外界等概念，了解并重点掌握外界分析法的基本热力学

工程热力学大总结_第五版

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。

工程热力学思考题答案,第二章

第二章热力学第一定律 1.热力学能就是热量吗? 答：不是，热是能量的一种，而热力学能包括内位能，内动能，化学能，原子能，电磁能，热力学能是状态参数，与过程无关，热与过程有关。 2.若在研究飞机发动机中工质的能量转换规律时把参考坐标建在飞机上，工质的总能中是否包括外部储能？在以氢氧为燃料的电池系统中系统的热力学能是否包括氢氧的化学能？答：不包括，相对飞机坐标系，外部储能为0；以氢氧为燃料的电池系统的热力学能要包括化学能，因为系统中有化学反应 3.能否由基本能量方程得出功、热量和热力学能是相同性质的参数结论？答：不会，Q U W ?为热力学能的差值，非热力学能，热=?+可知，公式中的U 力学能为状态参数，与过程无关。 4.刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，A 中存有高压空气，B 中保持真空，如图2-1 所示。若将隔板抽去，分析容器中空气的热力学能如何变化？若隔板上有一小孔，气体泄漏入 B 中，分析A、B 两部分压力相同时A、B 两部分气体的热力学能如何变化？答：将隔板抽去，根据热力学第一定律q u w w=所以容 =?+其中0 q=0 器中空气的热力学能不变。若有一小孔，以B 为热力系进行分析

2 1 2 2 222111()()22f f cv j C C Q dE h gz m h gz m W δδδδ=+++-+++ 只有流体的流入没有流出，0,0j Q W δδ==忽略动能、势能c v l l d E h m δ=l l dU h m δ=l l U h m δ?=。B 部分气体的热力学能增量为U ? ，A 部分气体的热力学能减少量为U ? 5.热力学第一定律能量方程式是否可以写成下列两种形式： 212121()()q q u u w w -=-+-，q u w =?+的形式，为什么？答:热力学第一定律能量方程式不可以写成题中所述的形式。对于 q u w =?+只有在特殊情况下，功w 可以写成pv 。热力学第一定律是一个针对任何情况的定律，不具有w =pv 这样一个必需条件。对于公式212121()()q q u u w w -=-+-，功和热量不是状态参数所以不能写成该式的形式。 6.热力学第一定律解析式有时写成下列两种形式： q u w =?+ 2 1 q u pdV =?+? 分别讨论上述两式的适用范围. 答： q u w =?+适用于任何过程，任何工质。 2 1 q u pdV =?+? 可逆过程，任何工质 7.为什么推动功出现在开口系能量方程式中，而不出现在闭口系能量

工程热力学课程

高等职业教育教学课程标准工程热力学适用专业：化工机械 2006年4月

一、课程性质与任务工程热力学课程是化工机械专业的一门专业基础课，是研究物质的热力性质、热能与其它能量之间相互转换规律的科学，是培养化机专业技术人员的一门重要技术基础课，它以热力学基本作为基础，通过物质的压力、温度、比容等宏观参数和受热、冷却、膨胀、收缩等整体行为，对宏观现象和热力过程进行研究，同时探讨各种热力过程的特性，达到提高热能利用率和热功转换效率的最终目的。本课程的任务是使学生掌握能量转换与利用的基本定律及其运用，掌握工质的热力性质分析，了解工程中节能技术的热力学原理及其分析方法，以实现能量转换的高效性和经济性，并为学习其他有关课程及从事有关生产技术工作打下必要的基础。二、课程教学目标工程热力学是研究热能与其他形式的能量（尤其是机械能）之间相互转换规律的一门学科。通过热能利用在整个能源利用中地位的阐述,使学生认识研究热能利用和学习工程热力学的重要性, 并注意渗透思想教育，逐步培养学生的辩证思维能力，加强学生的职业道德观念，向学生渗透爱课程、爱专业教育。通过对我国能源及其利用现状的介绍,增强学生对我国能源问题的忧患意识和责任意识,激发学生为解决我国能源问题而努力学习的热情。初步形成解决实际问题的能力，为学习专业知识和职业技能打下基础。三、理论教学内容和要求 1 教学内容体系结构课程体系结构为：

(1) 研究能量转化的宏观规律，即热力学第一定律与第二定律。这是工程热力学的理论基础。其中热力学第一定律从数量上描述了热能和机械能相互转换时的关系；热力学第二定律从质量上说明了热能和机械能之间的差别，指出能量转换的方向性。 (2) 研究工质（能量转换所凭借的物质）的基本热力性质。 (3) 研究常用典型热工设备中的工作过程。即应用热力学基本定律，分析工质在各种热工设备中经历的状态变化过程和循环，并探讨和分析影响能量转换效果的因素，以其提高转换效果的途径。从工程应用角度，全部教学内容紧紧围绕热能与机械能的相互转换规律和提高转换效率途径的研究主题。 2 课程要求通过本课程的学习，学生应达到下列基本要求： (1) 掌握热力学基本定律及其运用； (2)理解工质的热力性质及各种机械装置中热力过程和热力循环的基本原理，正确运用各种公式和图表。 (3) 从课程内容的角度，学生在学习了热力学第一定律与第二定律，初步了解和掌握了理想气体热力性质和过程基本规律之后，可以应用这些基本知识分析、解决一些实际问题，达到对所学知识的第一次初步理解和应用。然后，在进一步学习了实际气体热力性质和过程之后，更深层次的应用前面所学的基本知识，深入分析实际装置中的热力过程和多种循环，从而达到能在更高的认知层面上进一步综合、灵活应用工程热力学的知识去解决实际问题。 (4) 从研究方法的角度，像其他学科一样，在工程热力学中，普遍采用抽象、概括、理想化和简化的方法。这种略去细节、抽出共性、抓住主要矛盾的处理问题的方法，这种科学的抽象，不但不脱离实际，而且更深刻地反映了事物的本质，是科学研究的重要方法。

工程热力学(第五版_)课后习题答案

工程热力学(第五版_)课后习题答案本页仅作为文档页封面，使用时可以删除 This document is for reference only-rar21year.March

2-2.已知2N 的M ＝28，求（1）2N 的气体常数；（2）标准状态下2N 的比容和密度；（3）MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积Mv 。解：（1）2N 的气体常数 28 83140==M R R ＝)/(K kg J ? （2）标准状态下2N 的比容和密度 1013252739.296?==p RT v ＝kg m /3 v 1= ρ＝3/m kg （3）MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积Mv Mv ＝p T R 0＝kmol m /3 2-3．把CO 2压送到容积3m 3的储气罐里，起始表压力301=g p kPa ，终了表压力3.02=g p Mpa ，温度由t1＝45℃增加到t2＝70℃。试求被压入的CO 2的质量。当地大气压B ＝ kPa 。解：热力系：储气罐。应用理想气体状态方程。压送前储气罐中CO 2的质量 1 111RT v p m = 压送后储气罐中CO 2的质量 2222RT v p m = 根据题意容积体积不变；R ＝ B p p g +=11 （1） B p p g +=22 （2） 27311+=t T （3） 27322+=t T （4）压入的CO 2的质量

)1122(21T p T p R v m m m -= -= （5）将（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得 m= 2-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送300 m 3的空气，如外界的温度增高到27℃，大气压降低到，而鼓风机每小时的送风量仍为300 m 3，问鼓风机送风量的质量改变多少解：同上题 1000)273 325.1013003.99(287300)1122(21?-=-= -=T p T p R v m m m ＝ 2-6 空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15℃、压力为的空气3 m 3，充入容积 m 3的储气罐内。设开始时罐内的温度和压力与外界相同，问在多长时间内空气压缩机才能将气罐的表压力提高到设充气过程中气罐内温度不变。解：热力系：储气罐。使用理想气体状态方程。第一种解法：首先求终态时需要充入的空气质量 288 2875.810722225???==RT v p m kg 压缩机每分钟充入空气量 288 28731015???==RT pv m kg 所需时间 ==m m t 2 第二种解法将空气充入储气罐中，实际上就是等温情况下把初压为一定量的空气压缩为的空气；或者说、 m 3的空气在下占体积为多少的问题。根据等温状态方程 const pv = 、 m 3的空气在下占体积为 5.591 .05.87.01221=?==P V p V m 3 压缩机每分钟可以压缩的空气3 m 3，则要压缩 m 3的空气需要的时间 == 3 5.59τ 2－8 在一直径为400mm 的活塞上置有质量为3000kg 的物体，气缸中空气的温度为18℃

高等工程热力学14题全

1、简述温度的定义、物理意义及温度测量的工程应用意义。温度是表征物体冷热程度的物理量，是物质微粒热运动的宏观体现。根据热力学第零定律说明，物质具备某种宏观性质，当各物体的这一性质不同时，它们若相互接触，其间将有净能流传递；当这一性质相同时，它们之间达到热平衡。人们把这一宏观物理性质称为温度。物理意义：从微观上看，温度标志物质分子热运动的剧烈程度。温度和热平衡概念直接联系，两个物系只要温度相同，它们间就处于热平衡，而与其它状态参数如压力、体积等的数值是否相同无关，只有温度才是热平衡的判据。温度测量的工程应用意义：温度是用以判别它与其它物系是否处于热平衡状态的参数。被测物体与温度计处于热平衡，可以从温度计的读书确定被测物体的温度。 2简述热与功的联系与区别区别：功是系统与外界交换的一种有序能，有序能即有序运动的能量，如宏观物体（固体和流体）整体运动的动能，潜在宏观运动的位能，电子有序流动的电能，磁力能等。在热力学中，我们这样定义功：“功是物系间相互作用而传递的能量。当系统完成功时，其对外界的作用可用在外间举起重物的单一效果来代替。”一般来说，各种形式的功通常都可以看成是由两个参数，即强度参数和广延参数组成，功带有方向性。功的方向由系统与外界的强度量之差来决定，当系统对外界的作用力大于外界的抵抗力时，系统克服外界力而对外界做功。功的大小则由系统与外界两方的较小强度量的标值与广延量的变化量的乘积决定，而功的正号或负号就随广延量的变化量增大或减小而自然决定。热量是一种过程量，在温差作用下，系统以分子无规则运动的热力学能的形式与外界交换的能量，是一种无序热能，因此和功一样热量也可以看成是由两个参数，即强度参数和广延参数组成的量。传递热量的强度参数是温度，因此有温差的存在热量传递才可以进行。热量的大小也可以由系统的与外界两方的较小强度量的标量与广延量变化量的乘积决定。热量也有方向性。热量的方向由系统与外界的温度之差来决定，当外界的温度高于系统的温度时，外界对系统传热。热力学习惯把这种外界对系统的传热，即系统吸收外界的热量取为正值；反之，把系统对外界放热取为负值。热力学把与热量相关的广延参数取名为“熵”。联系： 1系统对外做功为正，外界对系统做功为负。系统吸收外界的热量取为正值，系统对外界放热取为负值。 2 热和功不是体系性质,也不是状态函数,而是系统与环境间能量传递过程中的物理量，热和功与过程有关,只有在过程进行中才有意义。 3 热和功都只对封闭系统发生的过程才有明确的意义。而对既有能量交换又有物质交换的敞开体系而言,热和功的含义就不明确了。 4功和热都可以看做两个参数决定，分别是强度参数和广延参数。 3刚性容器绝热或定温充放气的计算（包括充放气过程可用能损失的计算）以刚性容器中气体为研究对象,其能量方程的一般表达式为：

工程热力学第五版习题答案

第四章 4-1 1kg 空气在可逆多变过程中吸热40kJ,其容积增大为1102v v =,压力降低为8/12p p =,设比热为定值,求过程中内能的变化、膨胀功、轴功以及焓与熵的变化。解:热力系就是1kg 空气过程特征:多变过程) 10/1ln()8/1ln()2/1ln()1/2ln(== v v p p n ＝0、9 因为 T c q n ?= 内能变化为 R c v 2 5= ＝717、5)/(K kg J ? v p c R c 5 727==＝1004、5)/(K kg J ? =n c ==--v v c n k n c 51＝3587、5)/(K kg J ? n v v c qc T c u /=?=?＝8×103J 膨胀功:u q w ?-=＝32 ×103 J 轴功:==nw w s 28、8 ×103 J 焓变:u k T c h p ?=?=?＝1、4×8＝11、2 ×103J 熵变:12ln 12ln p p c v v c s v p +=?＝0、82×103)/(K kg J ? 4－2 有1kg 空气、初始状态为MPa p 5.01=,1501=t ℃,进行下列过程: (1)可逆绝热膨胀到MPa p 1.02=; (2)不可逆绝热膨胀到MPa p 1.02=,K T 3002=; (3)可逆等温膨胀到MPa p 1.02=; (4)可逆多变膨胀到MPa p 1.02=,多变指数2=n ; 试求上述各过程中的膨胀功及熵的变化,并将各过程的相对位置画在同一张v p -图与s T -图上解:热力系1kg 空气（1）膨胀功:

])1 2(1[111k k p p k RT w ---=＝111、9×103J 熵变为0 (2))21(T T c u w v -=?-=＝88、3×103J 1 2ln 12ln p p R T T c s p -=?＝116、8)/(K kg J ? (3)21ln 1p p RT w =＝195、4×103)/(K kg J ? 2 1ln p p R s =?＝0、462×103)/(K kg J ? (4)])1 2(1[111 n n p p n RT w ---=＝67、1×103J n n p p T T 1)1 2(12-=＝189、2K 1 2ln 12ln p p R T T c s p -=?＝－346、4)/(K kg J ? 4-3 具有1kmol 空气的闭口系统,其初始容积为1m 3,终态容积为10 m 3,当初态与终态温度均100℃时,试计算该闭口系统对外所作的功及熵的变化。该过程为:(1)可逆定温膨胀;(2)向真空自由膨胀。解:(1)定温膨胀功===1 10ln *373*287*4.22*293.112ln V V mRT w 7140kJ ==?1 2ln V V mR s 19、14kJ/K (2)自由膨胀作功为0 ==?12ln V V mR s 19、14kJ/K 4－4 质量为5kg 的氧气,在30℃温度下定温压缩,容积由3m 3变成0.6m 3,问该过程中工质吸收或放出多少热量？输入或输出多少功量？内能、焓、熵变化各为多少？解:===3 6.0ln *300*8.259*512ln V V mRT q －627、2kJ 放热627、2kJ 因为定温,内能变化为0,所以 q w = 内能、焓变化均为0

高等工程热力学——第六章 (2)

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。 a==（6-1） s 式中p v s ρ 、、、分别为压力、密度、比容和熵。对于理想气体 a==（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 c M =（6-2） a 可压缩流可以分成以下几类： 1 M<亚声速流 M=声速流 1

1M > 超声速流根据稳态稳流能量方程，滞流焓0h 为 2 02 c h h =+ 对于理想气体，上式为 2 0()2 p c c T T -= 因为 1 p R k c k = - M = 代入上式得 2 01(1)2 k T T M -=+ （6-3）把式（6-3）代入可逆绝热过程方程，则有 2 101(1)2 k k k p p M --=+ （6-4）如果压力波通过时气体参数发生突然的急剧变化，则这种波称为激波。垂直于流动方向的激波称为正激波。可压缩流体流动的研究基于质量守恒定律、牛顿第二运动定律、热力学第一定律和热力学第二定律四个基本定律： 1. 质量守恒定律——一维稳态稳流的连续方程 ()0A c A x αραρατ α+ = （6-5） 2.牛顿第二运动定律——动量方程在流动方向上，作用在物体上的外力由作用于控制面内流体上所有力的x 向分量的代数和组成。这些力可分为两类：作用于全部流体质量上的力和作用于边界上的力。运动方向上的剪切力= w dx τ-×湿周= 2 42 Ac f dx D ρ-，于是，作用在运动方向上的净功力为 2 4(c o s )2 x p A c f F F A A d x x D αρραα=- -∑

工程热力学和传热学课后答案

第一篇工程热力学第一章基本概念一．基本概念系统：状态参数：热力学平衡态：温度：热平衡定律：温标：准平衡过程：可逆过程：循环：可逆循环：不可逆循环：二、习题 1．有人说，不可逆过程是无法恢复到起始状态的过程，这种说法对吗错 2．牛顿温标,用符号°Ｎ表示其温度单位,并规定水的冰点和沸点分别为100°Ｎ和200°Ｎ，且线性分布。（1）试求牛顿温标与国际单位制中的热力学绝对温标(开尔文温标)的换算关系式；（2）绝对零度为牛顿温标上的多少度 3．某远洋货轮的真空造水设备的真空度为ＭＰａ，而当地大气压力为，当航行至另一海域，其真空度变化为，而当地大气压力变化为。试问该真空造水设备的绝对压力有无变化 4．如图1-1所示，一刚性绝热容器内盛有水，电流通过容器底部的电阻丝加热水。试述按下列三种方式取系统时，系统与外界交换的能量形式是什么。（1）取水为系统；（2）取电阻丝、容器和水为系统；（3）取虚线内空间为系统。（1）不考虑水的蒸发，闭口系统。（2）绝热系统。注：不是封闭系统，有电荷的交换（3）绝热系统。图 1-1 5．判断下列过程中那些是不可逆的，并扼要说明不可逆原因。（1）在大气压力为时，将两块0℃的冰互相缓慢摩擦，使之化为0℃的水。耗散效应（2）在大气压力为时，用(0＋dt)℃的热源(dt→0)给0℃的冰加热使之变为0℃的水。可逆（3）一定质量的空气在不导热的气缸中被活塞缓慢地压缩（不计摩擦）。可逆（4）100℃的水和15℃的水混合。有限温差热传递 6．如图1-2所示的一圆筒容器，表A的读数为360kPa；表B 的读数为170kPa，表示室I压力高于室II的压力。大气压力为760mmHg。试求: （1）真空室以及I室和II室的绝对压力；（2）表C的读数；（3）圆筒顶面所受的作用力。图1-2 第二章热力学第一定律一．基本概念

工程热力学课后作业答案(第七章)第五版

7-1当水的温度t=80℃，压力分别为、、、及1MPa时，各处于什么状态并求出该状态下的焓值。解：查表知道t=80℃时饱和压力为。因此在、、、及1MPa时状态分别为过热、未饱和、未饱和，未饱和、未饱和。焓值分别为kg，kJ/kg，335 kJ/kg，kJ/kg，kJ/kg。 7－2已知湿蒸汽的压力p=1MPa干度x=。试分别用水蒸气表和h-s图求出hx，vx，ux，sx。解：查表得：h``＝2777kJ/kg h`= kJ/kg v``＝kg v`＝m3/kg u``= h``－pv``= kJ/kg u`＝h`－pv`= kJ/kg s``= kJ/ s`＝kJ/ hx＝xh``+(1-x)h`= kJ/kg vx＝xv``+(1-x)v`= m3/kg ux＝xu``+(1-x)u`=2400 kJ/kg sx＝xs``+(1-x)s`= kJ/ 7-3在V＝60L的容器中装有湿饱和蒸汽，经测定其温度t＝210℃，干饱和蒸汽的含量mv=，试求此湿蒸汽的干度、比容及焓值。解：t＝210℃的饱和汽和饱和水的比容分别为： v``＝kg v`＝m3/kg h``＝kg h`= kJ/kg 湿饱和蒸汽的质量：解之得： x= 比容：vx＝xv``+(1-x)v`= m3/kg 焓：hx＝xh``+(1-x)h`=1904kJ/kg 7－4将2kg水盛于容积为的抽空了的密闭刚性容器中，然后加热至200℃试求容器中（1）压力；（2）焓；（3）蒸汽的质量和体积。解：（1）查200℃的饱和参数 h``＝kg h`= kJ/kg v``＝kg v`＝kg 饱和压力。刚性容器中水的比容：＝m3/kg

(完整版)清华大学工程热力学思考题答案

《工程热力学》思考题参考答案目录第一章思考题参考答案 (2) 第二章思考题参考答案 (4) 第三章思考题参考答案 (9) 第四章思考题参考答案 (16) 第五章思考题参考答案 (21) 第六章思考题参考答案 (25) 第七章思考题参考答案 (27) 第八章思考题参考答案 (31) 第九章思考题参考答案 (34) 第十章思考题参考答案 (39) 第十二章思考题参考答案 (45)

第一章思考题参考答案 1．进行任何热力分析是否都要选取热力系统？答：是。热力分析首先应明确研究对象，根据所研究的问题人为地划定一个或多个任意几何面所围成的空间，目的是确定空间内物质的总和。 2．引入热力平衡态解决了热力分析中的什么问题？答：若系统处于热力平衡状态，对于整个系统就可以用一组统一的并具有确定数值的状态参数来描述其状态，使得热力分析大为简化。 3．平衡态与稳定态的联系与差别。不受外界影响的系统稳定态是否是平衡态？答：平衡态和稳定态具有相同的外在表现，即系统状态参数不随时间变化；两者的差别在于平衡态的本质是不平衡势差为零，而稳定态允许不平衡势差的存在，如稳定导热。可见，平衡必稳定；反之，稳定未必平衡。根据平衡态的定义，不受外界影响的系统，其稳定态就是平衡态。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。 4．表压力或真空度为什么不能当作工质的压力？工质的压力不变化，测量它的压力表或真空表的读数是否会变化？答：由于表压力和真空度都是相对压力，而只有绝对压力才是工质的压力。表压力g p 与真空度v p 与绝对压力的关系为： b g p p p =+

(完整版)工程热力学教案1(05版)

教案课程名称：工程热力学所在单位：动力与能源工程学院课程性质：专业基础课授课学时：64学时（8学时实验）授课专业：热能与动力工程，核工程与核技术，轮机工程授课学期：第3（或4）学期

严家騄，余晓福著. 水和水蒸汽热力性质图表. 北京：高等教育出版社，1995主要参考资料：曾丹苓，敖越，朱克雄等编.工程热力学（第二版）北京：高等教育出版社，1986 朱明善，林兆庄，刘颖等. 工程热力学.北京：.清华大学出版社.1995 严家騄编著.工程热力学（第二版）.北京：高等教育出版社，1989 朱明善，陈宏芳.热力学分析.北京：高等教育出版社，1992 赵冠春，钱立仑.火用分析及其应用. 北京：高等教育出版社，1984

绪论（课时1）一、为什么学习“工程热力学” 热力学与专业培养目标的联系，说明学习工程热力学对本学科的重要性。二、能量能量的形式：?? ? ???→ ?? ? ???→ ?? ? ???→ ?? ? ???→ ?? ? ?? ????→ ???→ ??←??? ? ?? ?? ?? ??????→ ?? ?? ??????→? ? ????→ 燃烧光热转换热机利用发电机聚变裂变电动机风车水轮机光电转换化学能热能太阳能热能机械能地热能热能电能原子能热能风能机械能水力能机械能太阳能 ? ? ? ? ? ? ? ?? → ? ? ? ? ? ? ? ???????? ? ????????????→?? 燃料电池直接应用电能化学能电能由能量的形式，人类面临的能源形式说明工程热力学对于动力工程的重要性。三、工程热力学的主要内容热力学基本概念；热力学第一定律；气体和蒸汽的性质和基本热力过程；热力学第二定律；实际气体性质简介；气体和蒸汽的流动；压气机的热力过程；气体动力循环；蒸汽动力装置循环；制冷循环；理想气体混合物及湿空气；化学热力学基础。四、热力学的研究方法 1. 宏观的研究方法（宏观热力学；经典热力学） 2. 微观的研究方法（微观热力学；统计热力学）工程热力学主要应用宏观的研究方法，但有时也引用气体分子运动理论和统计热力学的基本观点及研究成果。五、怎样学好工程热力学强调到课率和作业的重要性。要求作业及时完成，不等不拖，说明考核方式。

高等工程热力学——学后感

论学高等工程热力学后的感想张丽摘要：高等工程热力学作为暖通空调及热能动力等相关专业的核心基础课程，是研究生阶段所必须认真学习的关键学位课程，文章简要介绍了高等工程热力学的主要内容以及有关知识在相关领域的发展现状及前景。关键词：高等工程热力学、关键学位课、前景 Perceptions of Advanced engineering thermodynamics ZhangLi Abstract :Advanced engineering thermodynamics as hvac and thermal energy and power and related professional core courses, is the postgraduate stage must seriously study the key degree course, this paper briefly introduces the main content of higher engineering thermodynamics and relevant knowledge in the fields related to the developing situation and prospects. Key words: Advanced engineering thermodynamics;key degree course;prospects 0引言高等工程热力学是热能与动力工程、建筑设备工程专业、能源、电力、化工、建筑、材料、水利及航空宇航科学与技术等相关科学的的专业课，它主要建立在大学工程热力学的基础上，从工程实际出发来研究物质的热力性质、能量转换的规律和方法以及有效合理利用热能的途径[1]。本学期学习主要是进一步学习了热力学的基本概念、几个主要定律、热力学微分方程、火用、以及氢气技术。同时了解了工程热力学在现今实际工程建设中的应用以及一些现今技术的发展前景。 1.高等工程热力学的主要内容高等工程热力学主要研究热能与机械能之间的相互转化，基本原理是热力学第一定律和热力学第二定律，研究的工质主要是理想气体( 空气) 和实际气体( 水蒸气)，研究的循环方式有正向循环和逆向循环，正向循环把热能转变为机械能的过程;逆向循环是热能与机械能的逆向转化即制冷循环过程。热力学第一定律研究和热现象有关的热力过程的能量守衡关系;热力学第二定律是进行热力过程深层次研究的手段，可以通过引入抽象的熵这一概念来判断热力过程能否进行和进行的完善程度。这两个定律是这门专业课程的核心内容，是解决

工程热力学第2章习题答案

第2章热力学第一定律 2-1 定量工质，经历了下表所列的4个过程组成的循环，根据热力学第一定律和状态参数的特性填充表中空缺的数据。过程 Q/ kJ W/ kJ △U/ kJ 1-2 0 100 -100 2-3 -110 80 -190 3-4 300 90 210 4-1 20 -60 80 2-2 一闭口系统从状态1沿过程123到状态3，对外放出47.5 kJ 的热量，对外作功为 30 kJ ，如图2-11所示。（1）若沿途径143变化时，系统对外作功为6 kJ ，求过程中系统与外界交换的热量；（2）若系统由状态3沿351途径到达状态1，外界对系统作功为15 kJ ，求该过程与外界交换的热量；（3）若U 2=175 kJ ，U 3=87.5 kJ ，求过程2-3传递的热量，及状态1的热力学能U 1。图2-11 习题2-2 解：（1）根据闭口系能量方程，从状态1沿途径123变化到状态3时，12313123Q U W ?=?+，得1347.5kJ 30kJ 77.5kJ U ??=??=? 从状态1沿途径143变化到状态3时，热力学能变化量13U ??保持不变，由闭口系能量方程14313143Q U W ?=?+，得14377.5kJ 6kJ 71.5kJ Q =?+=?，即过程中系统向外界放热71.5kJ （2）从状态3变化到状态1时，()31133113U U U U U U ???=?=??=??，由闭口系能量方程35131351Q U W ?=?+，得35177.5kJ 15kJ 62.5kJ Q =?=，即过程中系统从外界吸热92.5kJ （3）从状态2变化到状态3体积不变，3 23232323232 Q U W U pdV U ???=?+=?+=?∫ ，因此23233287.5kJ 175kJ 87.5kJ Q U U U ?=?=?=?=?

工程热力学严家騄课后答案

第一章思考题 1、如果容器中气体压力保持不变,那么压力表的读数一定也保持不变,对不？答:不对。因为压力表的读书取决于容器中气体的压力与压力表所处环境的大气压力两个因素。因此即使容器中的气体压力保持不变,当大气压力变化时,压力表的读数也会随之变化,而不能保持不变。 2、“平衡”与“均匀”有什么区别与联系答:平衡(状态)值的就是热力系在没有外界作用(意即热力、系与外界没有能、质交换,但不排除有恒定的外场如重力场作用)的情况下,宏观性质不随时间变化,即热力系在没有外界作用时的时间特征-与时间无关。所以两者就是不同的。如对气-液两相平衡的状态,尽管气-液两相的温度,压力都相同,但两者的密度差别很大,就是非均匀系。反之,均匀系也不一定处于平衡态。但就是在某些特殊情况下,“平衡”与“均匀”又可能就是统一的。如对于处于平衡状态下的单相流体(气体或者液体)如果忽略重力的影响,又没有其她外场(电、磁场等)作用,那么内部各处的各种性质都就是均匀一致的。 3、“平衡”与“过程”就是矛盾的还就是统一的？答:“平衡”意味着宏观静止,无变化,而“过程”意味着变化运动,意味着平衡被破坏,所以二者就是有矛盾的。对一个热力系来说,或就是平衡,静止不动,或就是运动,变化,二者必居其一。但就是二者也有结合点,内部平衡过程恰恰将这两个矛盾的东西有条件地统一在一起了。这个条件就就是:在内部平衡过程中,当外界对热力系的作用缓慢得足以使热力系内部能量及时恢复不断被破坏的平衡。 4、“过程量”与“状态量”有什么不同？答:状态量就是热力状态的单值函数,其数学特性就是点函数,状态量的微分可以改成全微分,这个全微分的循环积分恒为零;而过程量不就是热力状态的单值函数,即使在初、终态完全相同的情况下,过程量的大小与其中间经历的具体路径有关,过程量的微分不能写成全微分。因此它的循环积分不就是零而就是一个确定的数值。习题 1-1 一立方形刚性容器,每边长 1 m,将其中气体的压力抽至 1000 Pa,问其真空度为多少毫米汞柱?容器每面受力多少牛顿？已知大气压力为 0、1MPa 。 [解]:(1) 6(0.110Pa 1000Pa)/133.3224742.56mmHg v b p p p =-=?-= (2) 1-2 试确定表压为0、01MPa 时U 型管压力计中液柱的高度差。 (1)U 型管中装水,其密度为1000kg/m 3; (2)U 型管中装酒精,其密度为789kg/m 3。 [解]: 由(1-6)式,Pg=ρg ?z,得到?z= g P g (1) 630.0110Z 1.01971019.7109.80665g P m mm g ρ??====?水水 26 ()1(0.110Pa 1000Pa)99000N b F A P A P P m =?=-=??-=