《电厂热工与流体力学基础》复习题(有)
汇报人：XXX
2025-X-X
目录
1.热力学基础
2.传热学基础
3.流体力学基础
4.热工设备
5.热工测量与控制
6.燃烧学基础
7.热工安全
8.热工环境保护
01
热力学基础
热力学第一定律
能量守恒
热力学第一定律是能量守恒定律在热现象中的应用，其核心思想是能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式。在封闭系统中，能量守恒表现为热量、功和内能之间的相互转化关系，即ΔQ=ΔW+ΔU，其中ΔQ表示系统吸收的热量，ΔW表示系统对外做的功，ΔU表示系统内能的变化。
热机效率
热机效率是衡量热机性能的重要指标，它表示热机将吸收的热量转化为机械能的效率。根据热力学第一定律，热机效率η=1-Q2/Q1，其中Q1为热机吸收的热量，Q2为热机排放的热量。在实际应用中，热机的效率通常在20%到40%之间，远低于理论上的卡诺循环效率。
能量传递
热力学第一定律还揭示了能量传递的规律，即热量总是从高温物体传递到低温物体，而功则可以从一个物体传递到另一个物体。在实际应用中，这种能量传递过程伴随着能量的转化，例如，热机中的燃料燃烧产生的热量转化为机械能，而热交换器中的热量则从高温流体传递到低温流体。
热力学第二定律
熵增原理
热力学第二定律熵增原理指出，在一个封闭系统中，熵总是趋向于增加，即系统的无序度总是增加。熵是一个状态函数，表示系统内部分子的无序程度。熵的增加意味着能量分布的均匀性提高，系统的可用能降低。例如，在一个孤立系统中，熵的最大值对应于热平衡状态。
卡诺循环
卡诺循环是理想热机的理论模型，由两个等温过程和两个绝热过程组成。根据热力学第二定律，卡诺循环的效率仅取决于高温热源和低温热源的温差，与热源的性质无关。卡诺循环的效率公式为η=1-T2/T1，其中T1为高温热源的绝对温度，T2为低温热源的绝对温度。
热力学第三定律
热力学第三定律也称为绝对零度定律，它表明在绝对零度（-273.15°C或0K）时，所有纯净物质的内能为零。热力学第二定律与第三定律相结合，可以解释为什么在绝对零度以下无法实现能量转换的完全效率。这意味着在绝对零度时，热机的效率将达到100%，但这是理论上的极限。
热力学状态方程
理想气体状态
理想气体状态方程PV=nRT描述了理想气体的状态，其中P是压强，V是体积，n是物质的量，R是气体常数，T是绝对温度。在标准大气压（101.325kPa）和室温（298.15K）下，1摩尔理想气体的体积约为22.4升。该方程适用于气体在高温低压条件下，忽略了分子间的相互作用。
范德瓦尔斯方程
范德瓦尔斯方程是对理想气体状态方程的修正，考虑了气体分子自身的体积和分子间的吸引力。方程形式为(P+a(n/V)^2)(V-nb)=nRT，其中a和b是范德瓦尔斯常数。范德瓦尔斯方程能更准确地描述气体在接近液化和气液共存区时的行为。
真实气体行为
在实际情况下，气体分子间的相互作用和分子自身的体积不可忽略。真实气体的行为可以通过状态方程如贝特洛方程、迪安方程等来描述，这些方程通过引入修正项来改进理想气体状态方程。例如，贝特洛方程在高压下对气体行为的描述更为准确。
热力学过程
等压过程
等压过程是指在恒定压强下，系统体积和温度发生变化的物理过程。在等压过程中，压强P保持不变，根据理想气体状态方程PV=nRT，体积V与温度T成正比。例如，在锅炉中，水在等压下加热至沸腾，体积增加但压强保持不变。
等温过程
等温过程是指在恒定温度下，系统压强和体积发生变化的物理过程。在等温过程中，温度T保持不变，根据理想气体状态方程PV=nRT，压强P与体积V成反比。例如，在冰箱中，制冷剂在蒸发器中吸收热量并膨胀，压强降低而温度保持恒定。
绝热过程
绝热过程是指在绝热条件下，系统与外界没有热量交换的过程。在绝热过程中，系统内部能量变化完全由做功引起，根据热力学第一定律ΔQ=ΔU+ΔW，由于ΔQ=0，因此ΔU=-ΔW。绝热膨胀和绝热压缩是典型的绝热过程，它们在热机中应用广泛，如内燃机的压缩和做功冲程。
02
传热学基础
传热方式
传导传热
传导传热是热量通过固体材料内部微观粒子的振动和碰撞传递的方式。在金属棒中，热量从高温端传导到低温端。传导传热的速率与材料的导热系数、温度梯度以及材料的截面积有关。例如，铜的导热系数较高，因此铜棒是良好的导热材料。
对流传热
对流传热是流体（液体或气体）在流动过程中，由于流体内部温度不均匀而引起的能量传递。对流传热速率受流体流速、温差以及流体性质的影响。例如，在热交换器中，热水在流动过程中将热量传递给冷水。
辐射传热
辐射传热是物体通过电磁波的形式传递热量的过程，不需要介质即可进行。所有物体都