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第9章 气体动力循环 Gas Power Cycles 热机的分类 应用领域 产生净功率输出 制冷 发动机 冰箱、空调或热泵 热力学循环 气体循环 蒸汽循环 工作流体在整个循环中都保持在气态 工作流体在循环的一部分处于蒸汽相，另一部分处于液态 热力学循环 闭式循环 开式循环 循环结束时，工作流体被返回到初始状态并再循环 每个循环结束时，工作流体都会被更新，而不是被再循环。 热机 内燃机 外燃机 在本章中，我们将在一些简化的假设下分析各种气体动力循环。 理想循环 ideal cycle 理想循环和循环概述 当实际循环剥离了所有内部的不可逆性和复杂性后，我们得到的循环很接近实际循环，但完全由内部可逆过程组成。这样的循环被称为理想循环。 卡诺循环具有在相同温度水平下运行的所有热引擎的最高热效率。也就是说，没有人能开发出比卡诺循环更有效率的循环。 理想循环是内部可逆的，但与卡诺循环不同，它们不一定是外部可逆的。 在实践中遇到的 ...

Chapter 4 Energy Analysis of Closed Systems 在封闭系统的能量分析中，边界功是与物质的膨胀和压缩相关的功。不同的过程（如等压过程，多方过程，等温过程）有不同的计算公式。热力学第一定律（能量守恒定律）规定了能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转换为另一种形式。理想气体的内能变换和焓变具有一些特殊的性质，比如内能和焓的变化只取决于温度的变化。此外，理想气体中的恒压比热和恒体积比热是常数，而且这两者的差值等于理想气体常数。最后，对于不可压缩物质，其比热容常常是恒定的，且其焓变主要取决于物质的温度变化。 Boundary Work[边界功] the work associated with expansion and compression of substances (物质) 边界功是系统与外界交换的功，与物质的膨胀和压缩有关。在一个封闭的系统中，物质的膨胀和压缩会改变系统的内能，这种变化表现为系统对外做的功或系统从外界吸收的功。边界功的计算公式一般形式为 \(W_{b}=\int_{1}^{2} P \cdot d U\ ...

Chapter 2 energy, energy transfer, general energy analysis 本章介绍了能量、能量传递和一般能量分析的概念。主要讨论了能量的形式，包括总能量、动能、势能，以及能量关系。此外，还介绍了封闭系统能量、热传递、做功和热力学第一定律等概念。最后，介绍了能量转换效率的计算方法。 Forms of Energy total energy \(E, e=\frac{E}{m}\) E con be assigned a value n of zeros \(E=0\) macroscopic: Kinetic, potential microscopic: internal energy Kinetic energy (KE) \(K E=\frac{1}{2} m v^{2} ; \quad k e=\frac{1}{2} v^{2}\) Potential energy (PE) \(P E=m g z, \quad p e=g z\) 能量关系 $$ \[\begin{al ...

第11章 制冷循环 Refrigeration Cycles 最常用的制冷循环是蒸汽压缩制冷循环**vapor-compression refrigeration cycle**，其中制冷剂交替汽化和冷凝，并在汽相中被压缩。另一种众所周知的制冷循环是气体制冷循环**gas refrigeration cycle**，其中制冷剂始终保持气相。其他制冷循环包括复叠制冷**cascade refrigeration**（使用多个制冷循环）和吸收式制冷**absorption refrigeration**（制冷剂在压缩前溶解在液体中） 冰箱**Refrigerator**和热泵**heat pump** 冰箱和热泵本质上是相同的设备；他们仅在目标上有所不同。冰箱的目的是通过去除冷藏空间中的热量来保持冷藏空间的低温。热泵的目的是将加热空间维持在高温。 性能系数 冷机的效率由性能系数**coefficient of performance**定义： \[ \begin{gathered}\mathrm{COP}_{\mathrm{R}}=\frac{\ ...

第10章 蒸汽和联合动力循环 在本章中，我们考虑工作流体交替汽化和冷凝的蒸汽动力循环。我们还考虑发电与过程加热相结合，称为热电联产。 卡诺循环 尽管卡诺循环时两个指定温度限制之间最有效的循环，但存在以下问题： 两相等温过程严重限制了最高温度，提高最高温度会涉及到单相工作流体，这将很难实现等温过程。 等熵膨胀可以通过涡轮机实现，但涡轮机被侵蚀是难以避免的 … 因此，卡诺循环无法在实际设备中近似，并且不是蒸汽动力循环的现实模型 蓝金**Rankine**循环：蒸汽动力循环的理想过程 循环过程 1-2 泵中的等熵压缩 水以饱和液体状态进入泵，并被等熵压缩至锅炉的工作压力。在此等熵压缩过程中，由于水的比容略有下降，水温略有升高。 2-3 锅炉中的恒压热量补充 水以状态 2 的压缩液体形式进入锅炉**boiler**，并以状态 3 的过热蒸汽**superheated vapor**形式离开。 锅炉与蒸汽过热的部分（过热器 **the super-heater**）通常称为蒸汽发生器**steam generator ...

Chapter 1 Introduction And Basic Concepts. 本章介绍了热力学和能量的基本概念，包括能量守恒原理，热力学第一定律和第二定律，以及经典热力学和统计热力学。还讨论了单位和尺寸，系统，广度量和强度量，以及特定属性。最后，还介绍了密度和比重，状态和平衡，过程和周期，以及压力和问题解决技巧。 本部分无练习 1.1 Termodynamic and Energy Conservation of energy principal conservation \[ E_{in}-E_{out}=\Delta E \] first Law of thermodynamic an expression of the conservation of emerge principate Second law of thermodynamic energy, Quality of energy. quality classical thermodynamic et statistical thermodynamic ...

Chapter 7：Entropy 熵 熵 \[ d S=\left(\frac{d Q}{T}\right)_{\text {int,rev }} \] 熵的定义：熵被定义为热量交换与温度之比，在一个内部可逆过程中。它是一个用于描述系统混乱度的物理量。 For the special case of internally reversible, Isthermal proves（内部可逆等温过程） \[ \Delta S = \frac Q {T_0} \] Increase of entropy principle:：熵增原理 \(S_{gen}\ge0\)： entropy genered during the process \(S_{gen} = 0\)： si reversible entropy change：熵变 Pure substances 纯物质 Any： \(\Delta s=s_{2}-s_1\). Insentropic 等熵：\(s_{2}=s_1\) Incompressible sub ...

Chapter 6：热机 Summary Second Law of themodinamie：Certain direction Thermal energy reservoirs / heats reservoirs.热库: can absorb or reject finite s aments of heat isothermally (等温吸收一定热量) heat engine 热机 热机效率 \[ y_{\text {th }}=\frac{W_{\text {net, out }}}{Q_{H}}=1-\frac{Q_{L}}{Q_{H}} \] Refrigerators 冷机 refrigerator 制冷 COP (coefficient of performance) \[ \operatorname{COP}_{R}=\frac{Q_L}{W_{net, in}}=\frac{1}{Q_H / Q_L-1} \] heat Pump 热泵 \[ {C O P_{H R}}=\frac{Q_n}{ ...

Capture_5: Mass And Energy Analyse of Control Volumes 体积控制系统质量、能量分析 Summary Conservation of mass principal \[ \begin{cases}m_{\text {in }}-m_{\text {out }}=\Delta m_{system} & \\ \dot{m}_{\text {in }}-\dot{m}_{\text {out }}=d m_{system} / d t \end{cases} \] a cross section: 横截面 mass flow rate 质量流速度 amount of mass flowing through a cross section par unit time 单位时间穿过某横截面的质量： $$ =v A $$ 其中： A：area normal volume flow rate 体积流速度 ： \[ \dot{U}=v A=\dot{m} / p \] fl ...

Chapter 3 Properties Of Pure Substance 纯物质性质 Summary 基础概念 Liquid: compressed liquid 过冷水 gaz: super-heated gaz 过热气 phase change process 相变 Saturation temperature 温度保和 saturation pressure 饱合压力 Satured Liquide 饱合液体 Satured vaper 饱合气体 Critical point 三相点 quality 质量分数 \[ x=\frac{m_ \text { vopser }}{m _{to t a l}} \] in the satured mixture region \[ y = y_f+xy_g \] 理想气体 Ideal-gaz equation \(PV = RT\) constant of air： \(R = 8.314 kPa\cdot m^3/mol\cdot k = \ pour\ air \ = ...