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1、热能工程与动力类专业知识点-工程热力学知识点讲义整理工程热力学知识点1什么从是工工程热程力技学术观点出发，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。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，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）4.热能动力转换装置的工作
2、过程5热能1利用过的方程向性的及方能量向的两性种：属性如：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。1. 1热力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。询界系系统/.T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。崖空弋上戶门B） PT1-T2所以： 11c二 卡诺定理：1、所有工作于同温热源、同温冷源之间的一 切热机，以可逆热机的热效率为最高。2.在同温热源与同温冷源之间的一
3、切可逆热 机，其热效率均相等.压气机的热力过程1 压气机的理论压缩功 压气机:用来压缩气体的设备一、单机吸活塞气式过压气程机工、作压过程缩过程、排气过程。理想化为可逆过程、无阻力损失.1定温压缩轴功的计算w w = f vdp - p v l st t 1 1 p按稳态稳1 流能量方1 程，压气机所消耗的功，一 部分用于增加气体的焓，一部分转化为热能向外放 出.对理想气体定温压缩,表示消耗的轴功全部转 化成热能向外放出.wQ2定熵压缩轴功的计算,kRTw = f vdp =it 1 k 1k11 - P2 丿 k=kw按稳态稳流能量方程，绝热压缩消耗的轴功全 部用于增加气体的焓，使气体温度升高
4、，该式也适 用于不可逆过程3多变压缩轴功的计算nRTn1n=nwI pi按稳态稳流能量方程，多变压缩消耗的轴功部 分用于增加气体的焓，部分对外放热，该式同样适用于不可逆过程2ssn结论：I- w I I- w | I- w Isfs兀ss- _可见定温过程耗功最少，2T绝热过程耗功最多82 多级压缩及中间冷却k-1由Elk即：压力比越大，其压缩终了温度越高，较高 压缩气体常采用中间冷却设备，称多级压气机.最佳增压比：使多级压缩中间冷却压气机耗功 最小时，各级的增压比称为最佳增压比。下，可逆压缩过程中压气机所消耗的功与实际不可 逆压缩过程中压气机所消耗的功之比，称为压气机 的效率。压气机的效率：
5、在相同的初态及增压比条件特点:1减小功的消耗,由 p-v 图可知 2降低气体的排气温度,减少气体比容 3每一级压缩比降低,压气机容积效率增高中间压力的确定:原则：消耗功最小。 以两级压缩为例，得到：p /p二p /p 结论:两级压力比相等，耗2 功1 最3小2。 推广为Z级压缩”卩1 =卩2 =.=汽J pi推理：1每级进口、出口温度相等.2各级压气机消耗功相等.3各级气缸及各中间冷却放出和吸收热量相 等.85活塞式压气机余隙影响一、余隙余对排隙气：量的为影响了安置进、排气阀以及避免活塞与汽 缸端盖间的碰撞，在汽缸端盖与活塞行程终点间留 有一定的余隙，称为余隙容积，简称余隙活塞式压气机的容积效
6、率：活塞式压气机的有 效容积和活塞排量之比，“ 1 -二v V - V结论：余隙使一部分汽1 缸3 容积不能被有效利 用，压力比越大越不利。二余隙对理论压缩轴功的影响叮岛p(V1 - V2卜比F 1式中：V二V-V为实际吸入的气体体积。结论：不论压气机有无余隙，压缩每kg气体所需的理论压缩轴功都相同，所以应减少余隙容积。气体动力循环92 活塞式内燃机实际循环的简化开式循环(open cycle);燃烧、传热、排气、膨胀、压缩均为不可93 活塞式内燃机的理想循环一、混合加热理想循环0t1吸气1t2压缩2-3喷油、燃烧3t4燃烧4-5膨胀作功5-0排气蒸汽动力装置循环逆；各环节中工质质量、成分稍有
7、变化。热机：将热能转换为机械能的设备叫做热力原 动机。热机的工作循环称为动力循环。动力循环可分：蒸汽动力循环和燃气动力循环 两大类。101蒸朗汽动肯力基循本环循环是一朗最肯简循环单的蒸汽动力理想循环，热力 发电厂的各种较复杂的蒸汽动力循环都是在朗肯 循环的基础上予以改进而得到的。一、装置蒸与流汽程动力装置：锅炉、汽轮机、凝汽器和给水 泵等四部分主要设备。工作原理：p-v、T_s和h-s。 朗肯循环可理想化为：两个定压过程和两个定 熵过程。二、朗肯循环的能量分析及热效率取汽轮机为控制体，建立能量方程:h 一 h耳二 2h 一 h13三、提高依朗肯据循：环热卡效率诺的循基本环途径热效率1、提高平均
8、吸热温度 直接方法式提高蒸汽压力和温度。2、降低排气温度制冷循环111 空空气气压缩压制缩冷循式环制冷：将常温下较高压力的空气进行绝热膨胀，会获得低温低压的空气。原则：实现逆卡诺循环工作原理如图：仞T-作顶理图I旳7團ar-调注意：空气的热物性决定了空气压缩致冷循环的致冷系数低和单位工质的致冷能力小。111P J(2)k_1 - 1 P112或： = 1i T T21蒸汽压缩制冷循环1一、实际蒸压缩气式压制冷缩循环致冷装置：压缩机、冷凝器、膨胀阀及蒸发器组成。原理：由蒸发器出来的致冷剂的干饱和蒸气被 吸入压缩机，绝热压缩后成为过热蒸气（过程1-2）， 蒸气进入冷凝器，在定压下冷却（过程 2-3
9、），进一 步在定压定温下凝结成饱和液体（过程 3-4）。饱和 液体继而通过一个膨胀阀 （又称节流阀或减压阀 ） 经绝热节流降压降温而变成低干度的湿蒸气。注意：工业上，用节流阀取代膨胀机。原理：以致冷剂焓作为横坐标，以压力对数为纵坐标，共绘出致冷剂的六种状态参数线簇：定焓(h)、定压力(p)、定温度(T)、定比容(v)、 定熵(s)及定干度(x)线.的表示：1-2 表示压缩机中的绝热压缩过程。2-3-4 是 冷凝器中的定压冷却过程4-5 为膨胀阀中的绝热节流过程。5-1 表示蒸 发器内的定压蒸发过程。m -2 q2 mw:p -03600 冷凝器热负荷：q -m(h -h )1 2 1四、影响降制冷低系制数的冷主要剂因的素冷凝温度 提高蒸发温度压缩机所需功率三、制冷实循环际能蒸量分气析及压致缩冷系致擞冷循环整个装置的能量分析其致冷系数为=红=收获/消耗w制冷剂质量流量
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