公用设备施工专业基础与实务(机电)考点及复习资料(4)

2019-02-20 20:33

热工学解读:

1、热量传递有三种方式:热传导、热对流和热辐射。

热传导:温度不同的物体直接接触时,或同一物体内温度不同的相邻部分之间所发生的热传递现象。

热对流:温度不同的流体各部分之间发生相对位移,把热量从高处带到低温处的热传递现象,称为热对流。

对流换热是热对流和热传导的综合体。

热辐射:凡物理温度高于绝对零度,由于物体的热状态促使分子及原子中的电子不间断的振动和激发,它就不间断地转化本身的内热能,以电磁波热射线形式向周围空间辐射能量,当他达到另一物体表面被其吸收时,又重新转化为内热能,这种热射线传播过程中称为热辐射。

2、热力学基本概念:热力参数及坐标图、功和热量、内能;焓、热力过程、热 力循环

(1)内能:内能是气体内部所具有的分子动能与分子位能的总和。 温度的高低是内动能大小的反应,内动能大,气体的温度就越高。

气体的内动能决定于气体的温度,内位能决定于气体的比容。所以气体的内能(u)是其温度(T)和比容(v)的函数。

理想气体的,分子间不存在相互作用力,没有内位能,所以分子内能只包括分子内动能,所以,理想气体的内能只是温度的单值函数。 (2)热量:在温差作用下系统与外界传递的能量。

注:1、热量一旦通过界面传入(或传出)系统,就变成系统(或外界)储存能的一部分。即内能,习惯可称为内能。

2、热量是与过程特性有关的过程量,而内能是取决于热力状态的状态量。因此,我们不能说系统具有多少热量,而只能说系统具有多少能量。

(3)功:系统除温差以外的其他不平衡势差所引起的系统与外界之间传递的能量。 膨胀功:是在压力差的作用下,由于系统工质容积发生变化而传递的机械功。 注:膨胀功也是与工程特性有关的过程量,一旦工程结束,系统与外界之间的传递就停止。

轴功:系统通过机械轴与外界传递的机械功称为轴功。

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注:轴功可来源于能量的转换,汽轮机中由热能转换成机械功;也可由机械能直接转换。 (4)焓的物理意义:对于流动工质,焓=内能+流动功,即焓具有能量意义,它表示流动工质向流动前方传递的总能量中取决于热力状态的那部分能量。 理想气体的焓与内能一样,仅是温度的单值函数。

H=U+Pv

如果的工质的动能和位能忽略不计,则焓表示流动工质的总能量;如果不流动工质,则PV不是流动功,焓只是一个复合状态参数,没有明确的物理意义。 流动物质传递的总能量

U+1/2mv2+mgz+Pv

(5)热力参数:温度(T)、压力(P)、比容、密度、内能、焓、熵等等。其中如温度、压力、比容、密度等可以直接或间接用仪表测量出来,称为基本状态参数。 温度(T):

t=T-273.15

热力学的零定律:如果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处于热平衡。提供了测温的依据。

(6)热力循环:我们把工质从某一初状态开始,经历一系列的状态变化,最后又回复到初始状态的全部过程。

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3、热力学第一定律的含义

能量既不能被创造也不能被消灭,它只能从一种形式转换成另一种形式,或从一个系统转移到另一个系统,而其总量保持不变。 4、理想气体的概念及状态方程

理想气体:一种经过科学抽象的假设的一种气体模型。假设气体是由一些弹性的、不占有体积的质点,分子间没有作用力(引力和斥力)。

注:热能转换成机械能要靠工质的膨胀才能实现。气体具有最好的热膨胀性,是适宜的工质。

理想气体的状态方程:

pV=nR0T

p—绝对压力(Pa)

V—Nmol气体所占的体积(m3) R0—通用气体常数,8.314 T—热力学温度(K) n—物质的量,mol。

注:物质的量是表示物质所含微粒数(N)(如:分子,原子等)与阿伏加德罗常数(NA)之比,即n=N/NA。它是把微观粒子与宏观可称量物质联系起来的一种物理量。其表示物质所含粒子数目的多少。

(1)物质的量(mol)=

物质的质量(g)物质的摩尔质量(g/mol)微粒数(个)6.02?10(个/mol)23

(2)物质的量(mol)=

(3)气体物质的量(mol)=

标准状况下气体的体积(L)22.4(L/mol)

(4)溶质的物质的量(mol)=物质的量浓度(mol/L)×溶液体积(L)

O的相对原子质量为16,1molO的质量为16g; Na的相对原子质量为23,1molNa的质量为23g。 摩尔质量 g/mol

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5、热力学第二定律的含义、卡诺循环

(1)克劳修斯表述热力学第二定律:不可把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。

开尔文—浦朗克表述热力学第二定律:不可能制造只从一个热源取热使之完全变成机械能而不引起其他变化的循环发动机。

注:任何热力工程都具有方向性—可自发的进行热力过程,而其反向过程则不能自发的进行。

(2)卡诺循环

熵增原理:在孤立热力系所发生的不可逆微变化过程中,熵的变化量永远大于系统从热源吸收的热量与热源的热力学温度之比。可用于度量过程存在不可逆性的程度。

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6、水蒸气和湿空气:蒸发、冷凝、沸腾、气化、水蒸气图表、水蒸气基本热力过程、湿空气性质

(1)融解:在一定压力下对固态冰进行加热,冰开始逐渐被加热至融点温度,开始融化为液态水,在全部融化之前保持融点温度不变,此过程称为融解。

升华:若低于三相点的压力对水定压加热,当冰的温度升高到d点时,由固态直接变为汽态。

凝华:由汽态直接变为固态,是凝华。

气化:水由液相变为气相的过程。气化有蒸发和沸腾两种形式。

蒸发是液体表面的汽化过程,通常任何温度下都可以进行。沸腾是液体内部的汽化过程,它只能在达到沸点温度时才会发生。沸腾除了给水加热外还可以给水降压。

三相态是气液共存曲线的最低点也称三相点。每种物质的三相点的压力和温度是定值。热力工程中所使用的水主要是出于液相、气相和液气共存区。

水蒸气是由液态水汽化而来的一种气体,他离液态较近,不能把他当做理想气体处理,它的性质比一般实际气体还要复杂。

(2)水蒸气基本热力过程

水蒸气的基本热力工程也是定容、定压、定温和绝热四种。 (3)湿空气的性质

含湿量(或称比湿度):在含有1kg干空气的湿空气中,所混有的水蒸气质量称为湿空气的)。

湿球温度,也称热力学湿球温度。湿球温度是标定空气相对湿度的一种手段。某一状态下的空气,同湿球温度表的湿润温包接触,发生绝热热湿交换,使其达到饱和状态时的温度。该温度是用温包上裹着湿纱布的温度表,在流速大于2.5m/s且不受直接辐射的空气中,所测得的纱布表面温度,以此作为空气接近饱和程度的一种度量。周围空气的饱和差愈大,湿球温度表上发生的蒸发愈强,而其湿度也就愈低。根据干、湿球温度的差值,可以确定空气的相对湿度。

绝对湿度:每立方米湿空气终所含水蒸汽的质量。

相对湿度:湿空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的饱和绝对湿度的比值,

???v ?s相对湿度反映湿空气中水蒸气含量接近饱和的程度。

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