工程热力学重难点分析及典型题精讲

目 录 前 言 1 主要符号 2 第1章 工程热力学基础 1 1.1 基本要求 1 1.2 基本概念 1 1.3 重点与难点解析 3 1.3.1 热能在热机中的能量转换过程 3 1.3.2 热力系 4 1.3.3 工质的热力学状态及其基本状态参数 4 1.3.4 平衡状态、状态方程式及状态参数坐标图 6 1.3.5 工质的状态变化过程 7 1.3.6 功量和热量 8 1.3.7 热力循环 10 1.4 公式汇总 12 1.5 典型题精解 13 思考题 17 习题 17 第2章 热力学**定律 21 2.1 基本要求 21 2.2 基本概念 21 2.3 重点与难点解析 22 2.3.1 热力学**定律的实质 22 2.3.2 热力学能和总能 22 2.3.3 能量的传递与转换 23 2.3.4 焓 25 2.3.5 热力学**律的基本能量方程式 25 2.4 公式汇总 28 2.5 典型题精解 29 思考题 42 习题 43 第3章 气体和蒸汽的性质及过程 51 3.1 基本要求 51 3.2 基本概念 51 3.3 重点与难点解析 52 3.3.1 理想气体及其状态方程 52 3.3.2 理想气体的比热容 53 3.3.3 理想气体的热力学能、焓、熵 55 3.3.4 蒸汽饱和状态和相图 56 3.3.5 水的汽化过程和临界点 57 3.3.6 水和蒸汽的状态参数 59 3.3.7 蒸汽表和图 59 3.3.8 研究热力过程的目的及一般方法 60 3.3.9 理想气体的多变过程 61 3.3.10 过程中各能量项正负方向分析 62 3.3.11 蒸汽的基本热力过程 64 3.4 公式汇总 65 3.5 典型题精解 67 思考题 87 习题 88 第4章 热力学第二定律 98 4.1 基本要求 98 4.2 基本概念 98 4.3 重点与难点解析 99 4.3.1 热力学第二定律的实质 99 4.3.2 卡诺循环和多热源可逆循环分析 100 4.3.3 卡诺定理 103 4.3.4 熵及热力学第二定律的数学表达式 104 4.3.5 熵方程 106 4.3.6 孤立系熵增原理及应用 107 4.3.7 ?参数和热量?的基本概念 108 4.3.8 工质?及系统?平衡方程 111 4.4 公式汇总 113 4.5 典型题精解 114 思考题 132 习题 133 第5章 实际气体的性质及一般热力学关系式 145 5.1 基本要求 145 5.2 基本概念 145 5.3 重点与难点解析 146 5.3.1 理想气体状态方程用于实际气体的偏差 146 5.3.2 典型的实际气体方程 146 5.3.3 对应态原理与通用压缩因子图 149 5.3.4 维里方程 150 5.3.5 麦克斯韦关系和热系数 151 5.3.6 热力学能、焓、熵和比热容的一般关系式 154 5.4 公式汇总 156 5.5 典型题精解 158 思考题 164 习题 165 第6章 气体和蒸汽的流动 168 6.1 基本要求 168 6.2 基本概念 168 6.3 重点与难点解析 169 6.3.1 稳定流动的基本方程及改变流速的条件 169 6.3.2 喷管的计算 172 6.3.3 背压变化时喷管内流动过程简析 174 6.3.4 有摩阻的绝热流动及节流 175 6.4 公式汇总 177 6.5 典型题精解 178 思考题 193 习题 193 第7章 压气机的热力过程 199 7.1 基本要求 199 7.2 基本概念 199 7.3 重点与难点解析 200 7.3.1 单级活塞式压气机的工作原理和理论耗功量 200 7.3.2 余隙容积的影响 201 7.3.3 多级压缩和级间冷却 202 7.3.4 叶轮式压气机的工作原理 203 7.4 公式汇总 204 7.5 典型题精解 205 思考题 215 习题 215 第8章 热力装置及循环 218 8.1 基本要求 218 8.2 基本概念 218 8.3 重点与难点解析 219 8.3.1 分析动力循环的一般方法 219 8.3.2 气体动力循环 220 8.3.3 蒸汽动力循环 230 8.3.4 制冷循环 236 8.4 公式汇总 240 8.5 典型题精解 242 思考题 278 习题 280 第9章 理想气体混合物及湿空气 293 9.1 基本要求 293 9.2 基本概念 293 9.3重点与难点解析 294 9.3.1 理想气体混合物 294 9.3.2 理想气体混合物的比热容、热力学能、焓、熵和? 295 9.3.3 湿空气及状态 296 9.3.4 湿空气的状态参数、湿球温度和绝热饱和温度 297 9.3.5 湿空气的h-d图及工业应用 299 9.4 公式汇总 302 9.5 典型题精解 303 思考题 319 习题 319 第10章 化学热力学基础 326 10.1 基本要求 326 10.2 基本概念 326 10.3 重点与难点解析 327 10.3.1 热力学**定律解析 327 10.3.2 赫斯定律和基尔霍夫定律 329 10.3.3 绝热理论燃烧温度 331 10.3.4 化学平衡和平衡常数 331 10.3.5 平衡移动原理、化学反应方向判据及平衡条件 332 10.3.6 热力学第三定律及熵的绝对值 335 10.4 公式汇总 336 10.5 典型题精解 337 思考题 346 习题 347 参考文献 350 主要符号表 3 前言 5 第1章 基本概念 12 1.1基本要求 12 1.2基本概念 12 1.3重点与难点解析 14 1.3.1热能在热机中的能量转换过程 14 1.3.2热力系统 15 1.3.3工质的热力学状态及其基本状态参数 15 1.3.4平衡状态、状态方程式及坐标图 17 1.3.5工质的状态变化过程 18 1.3.6功量和热量 19 1.3.7热力循环 20 1.4公式汇总 22 1.5典型题精解 22 思考题 26 习 题 27 第2章 热力学**定律 29 2.1基本要求 29 2.2基本概念 29 2.3重点与难点解析 30 2.3.1热力学**定律的实质 30 2.3.2热力学能和总能 30 2.3.3能量的传递与转化 31 2.3.4焓 32 2.3.5热力学**律的基本能量方程式 33 2.4公式汇总 36 2.5典型题精解 36 思考题 48 习 题 49 第3章 气体和蒸汽的性质及过程 55 3.1基本要求 55 3.2基本概念 55 3.3重点与难点解析 56 3.3.1理想气体状态方程式 56 3.3.2理想气体的比热容 57 3.3.3理想气体的热力学能、焓、熵 59 3.3.4 水蒸气饱和状态和相图 60 3.3.5水的汽化过程和临界点 61 3.3.6水和水蒸气的状态参数 62 3.3.7水蒸气表和图 63 3.3.8研究热力过程的目的及一般方法 63 3.3.9理想气体可逆多变过程 64 3.3.10过程中各能量项正负方向分析 65 3.3.11水蒸气的基本过程 67 3.4公式汇总 68 3.5典型题精解 70 思考题 89 习 题 90 第4章 热力学第二定律 98 4.1基本要求 98 4.2基本概念 98 4.3重点与难点解析 99 4.3.1热力学第二定律 99 4.3.2卡诺循环和多热源可逆循环分析 100 4.3.3卡诺定理 102 4.3.4 熵及热力学第二定律的数学表达式 103 4.3.5熵方程 105 4.3.6孤立系统熵增原理 106 4.3.7 ?参数和热量?的基本概念 107 4.3.8工质?及系统?平衡方程 110 4.4公式汇总 111 4.5典型题精解 113 思考题 128 习 题 129 第5章 实际气体的性质及一般热力学关系式 138 5.1基本要求 138 5.2基本概念 138 5.3重点与难点解析 139 5.3.1理想气体状态方程用于实际气体的偏差 139 5.3.2范德瓦尔方程和R-K方程 139 5.3.3对应态原理与通用压缩因子图 141 5.3.4 维里方程 142 5.3.5麦克斯韦关系和热系数 143 5.3.6热力学能、焓、熵和比热容的一般关系式 147 5.4公式汇总 149 5.5典型题精解 151 思考题 157 习 题 158 第6章 气体和蒸汽的流动 160 6.1基本要求 160 6.2基本概念 160 6.3重点与难点解析 161 6.3.1稳定流动的基本方程及改变流速的条件 161 6.3.2喷管的计算 164 6.3.3背压变化时喷管内流动过程简析 166 6.3.4 有摩阻的绝热流动及节流 167 6.4公式汇总 168 6.5典型题精解 170 思考题 182 习 题 183 第7章 压气机的热力过程 188 7.1基本要求 188 7.2基本概念 188 7.3重点与难点解析 189 7.3.1单级活塞式压气机的工作原理和理论耗功量 189 7.3.2余隙容积的影响 190 7.3.3多级压缩和级间冷却 191 7.3.4叶轮式压气机的工作原理 192 7.4公式汇总 192 7.5典型题精解 193 思考题 202 习 题 202 第8章 热力装置及循环 205 8.1基本要求 205 8.2基本概念 205 8.3重点与难点解析 206 8.3.1分析动力循环的一般方法 206 8.3.2气体动力循环 207 8.3.3蒸汽动力循环 216 8.3.4制冷循环 222 8.4公式汇总 226 8.5典型题精解 228 思考题 260 习 题 262 第9章 理想气体混合物及湿空气 272 9.1基本要求 272 9.2基本概念 272 9.3重点与难点解析 273 9.3.1理想气体混合物 273 9.3.2理想气体混合物的比热容、热力学能、焓、熵和? 274 9.3.3湿空气及状态 275 9.3.4 湿空气的状态参数、湿球温度和绝热饱和温度 276 9.3.5湿空气的焓-湿图及工业应用 278 9.4公式汇总 280 9.5典型题精解 282 思考题 297 习 题 298 第10章 化学热力学基础 303 10.1基本要求 303 10.2基本概念 303 10.3重点与难点解析 304 10.3.1热力学**定律解析式 304 10.3.2赫斯定律和基尔霍夫定律 306 10.3.3绝热理论燃烧温度 307 10.3.4 化学平衡和平衡常数 308 10.3.5平衡移动原理、化学反应方向判据及平衡条件 309 10.3.6热力学第三定律及熵的绝对值 312 10.4公式汇总 312 10.5典型题精解 314 思考题 324 习 题 324 参考文献