工程热力学与传热学教材.doc

1、工程热力学与传热学内容简介本书共分两篇十七章。第一篇工程热力学，阐述热力学基本概念、热功转换基本规律、工质的热力性质和热力过程，分析轮机工程技术及船舶工程技术专业中热力设备如压缩机、柴油机、空调制冷装置的工作过程及提高经济性的途径。第二篇传热学，介绍热传递三种基本方式、特征和计算公式、传热过程、换热器，分析强化传热和削弱传热的措施。书后附有附表7个和附图5幅，并列出了参考文献。本书有配套练习册可供使用。本书是针对三年制和五年一贯制高职教育编写的，可以作为航海类轮机工程技术专业和船舶工程技术专业（64学时）的教材，同时兼顾了管理操轮机员的考证要求，也可作为轮机工程和船舶工程技术人员及其他相关人员

2、的培训和自学用书。编者的话本书是根据三年制及五年一贯制高职教育轮机工程技术专业和船舶工程技术专业，工程热力学与传热学教学计划与教学大纲而编写，同时兼顾国家海事局最新颁发的海船船员适任考试和评估大纲。本书可以作为教学用书，也可以作为轮机工程和船舶技术人员及其他相关人员的培训和自学用书。本书在编写中遵循专业必需和适度够用的主导思想，紧扣大纲，充分体现宽、浅、用、新的原则，避免过多的理论推导和计算，结合轮机专业和船舶工程专业特点，跟踪了现代科学技术发展，增加了实用性内容，有较强的科学性和先进性。同时，还编写了配套练习册，以帮助使用人员巩固学习内容。本书由浙江国际海运职业技术学院李桂芬主编。由李桂芬编

3、写第一章至第十章、及其他部分，朱亚珠编写第十一章及第十二章，温小飞编写第十三章至第十七章内容。全书的统稿和修改定稿由李桂芬完成，练习册由各编写人员根据各自编写内容而完成。本书在编写过程中，得到了许多专业教师的帮助和支持，有关教师提出许多宝贵意见，在此谨向他们表示衷心感谢！由于编者水平有限，书中不足之处在所难免，恳请多提宝贵意见。编者2007年8月主要符号表英文字母A吸收率pt柴油机平均压力，Pac质量比热，J/(kg.)或J/(kg.K)Q热量；辐射能，J；热流量，W c容积比热，J/(m3.)或J/( m3.K) cp定压比热，J/(kg.)或J/(kg.K) q单位质量热量，J/kg；热流

4、密度，W/m2ql单位长度圆管壁的热流量，W/mcv定容比热，J/(kg.)或J/(kg.K)RM通用气体常数，J/(kmol.K)cM千摩尔比热，J/(kmol.)或J/(kmol.K)R导热热阻，/WD穿透率R导热热阻，/Wd直径，m；含湿量，g/kg(干空气)S熵，J/Kdcr临界热绝缘直径，ms比熵，J/kg.KE总能量，J；辐射力W/m2T热力学温度，KE0黑体辐射力W/m2t摄氏温度，；华氏温度，oFF表面积，m2td露点温度，f横截面积，m2tf流体温度，g重力加速度，m/s2tw湿球温度，；壁面温度H焓，Jts饱和温度h比焓，J/kg U内能，JK传热系数，W/(m2.)或W/

5、m2.K)u比内能，J/kgk绝热指数V容积，m3L长度，mVM千摩尔容积，m3/kmolM千摩尔质量，kg/kmol；马赫数Vs气缸工作容积，m3m质量，kg；质量流量，kJ/kgv比容，m3/kgn多变指数；法线方向W膨胀功，JP力，NWs轴功，Jp压力，PaWt技术功，Jpb大气压力，Paw比膨胀功，J/kgPg表压力，Paws比轴功，J/kgpv真空度，Pa；湿空气中水蒸气分压力，Pawt比技术功，J/kg x湿蒸汽干度；ps饱和压力，Pa希腊字母增压比g气体流速，m/sc临界压力比动力粘度，Pa.s厚度，m密度，kg/m3；预胀比压缩比；制冷系数；热湿比；黑度时间，s供热系数相对湿

6、度t循环热效率对流换热系数，W/(m2.)或W/(m2.K)c卡诺循环热效率容积效率定容升压比；导热系数，W/(m.)或W/(m.K)角标符号a空气的c临界的cr 临界的f流动的；流体的g气体的；产生的i序号m平均的n多变过程的p定压过程的s定熵过程的；饱和状态的T定温过程的v定容过程的；蒸气的目录目录第一篇工程热力学第一章 绪论第一节 工程热力学的研究对象、研究内容和方法1第二节 船舶典型能量转换装置简介1范例4第二章 基本概念第一节 热力系统6第二节 热力系统的状态及状态参数7第三节 热力过程11第四节 功量和热量14范例17第三章 热力学第一定律第一节 热力学第一定律的实质与表述19第二

7、节 系统的储存能量19第三节 对封闭系统的热力学第一定律21第四节 对开口系统的热力学第一定律21范例27第四章 理想气体的性质第一节 理想气体及其状态方程30第二节 理想气体的比热33第三节 理想混合气体35第四节 理想气体的内能和焓36范例37第五章 气体的热力过程第一节 研究热力过程的目的和方法39第二节 基本热力过程40第三节 多变过程45范例48第六章 热力学第二定律第一节 热力循环21第二节 热力学第二定律的实质与表述54第三节 卡诺循环与逆卡诺循环55第四节 卡诺定理与熵的性质57范例59第七章 气体的流动第一节 气体在喷管和扩压管中的流动61第二节 喷管和扩压管在船舶上的应用6

8、5第三节 绝热滞止与节流.67范例68第八章 压缩机的工作原理第一节 单级活塞式压缩机的工作过程70第二节 容积效率及二级压缩67第三节 叶轮式压缩机的工作过程简介74范例75第九章 气体动力循环第一节 柴油机实际循环和理想循环76第二节 定容加热理想循环和定压加热理想循环79第三节 活塞式内燃机三种理想循环的比较80第四节 提高柴油机功率的主要途径82第五节 燃气轮机装置的理想循环83范例85第十章 水蒸气第一节 基本概念86第二节 水的定压汽化过程87第三节 水蒸气表和h-s图89第四节 水蒸气的基本热力过程91范例92第十一章 蒸气压缩制冷循环第一节 制冷剂表和p-h图94第二节 蒸气压

9、缩制冷循环95范例98第十二章 湿空气第一节 湿空气的概念及其性质名词解释100第二节 湿空气的h-d图104第三节 湿空气的调节过程104范例109第二篇传热学第十三章 导言111范例113第十四章 稳定导热第一节 傅里叶定律和导热系数114第二节 平壁导热117第三节 圆管壁导热基本计算119范例121第十五章 对流换热第一节 对流换热概述123第二节 影响对流换热的因素125范例130第十六章 辐射换热第一节 基本概念131第二节 热辐射的基本定律133第三节 辐射换热的增强与削弱135范例137第十七章 传热过程与换热器第一节 传热过程的分析与计算139第二节 换热器的类型142第三节

10、 换热器的传热计算147第四节 强化传热与削弱传热149范例152附录154附表1 气体的平均定压比热（曲线关系）154附表2 气体的平均定容比热（曲线关系）155附表3 饱和水与饱和蒸汽表（按温度排列）156附表4 饱和水与饱和蒸汽表（按温度排列）159附表5 未饱和水表与过热水蒸气的热性质表161附表6 R12饱和液体和饱和蒸气表168附表7 R12过热蒸气表171附表8 R22饱和液体和饱和蒸气表175附表9 R22过热蒸气表177参考书目178附图1 水蒸气的焓熵图179附图2 R12压焓图180附图3 R22压焓图181附图4 R134a压焓图182附图5 湿空气焓湿图183- II

11、 -第一章 绪论第一篇工程热力学(Engineering Thermodynamics)第一章 绪论(Introduction)第一节工程热力学的研究对象、研究内容和方法工程热力学是从工程应用的角度研究热能和机械能相互转换的规律，是轮机管理人员掌握热力设备中能量相互转换过程的基础，是学习轮机工程技术专业课的前提。能量转换必须遵循的基本规律有两条：热力学第一定律和热力学第二定律。热力学第一定律是普遍适用的能量转换和守恒定律在热力学系统中的应用，它说明各种形式的能量可以相互转换，并在转换时数量是守恒的。但是，热力学第一定律所允许的能量转换过程并不是全都可以实现的。例如：一辆疾驶的汽车刹车时，汽车的

12、动能通过摩擦变成热能而散失到环境中去，汽车随之停止前进。反之，对汽车车轮加热，补偿散失的热能，汽车却不能恢复到原来飞速行驶的状态。由此可见，自发的能量转换是有方向性的。这是因为热能是分子热运动所具有的能量，它是不规则运动的能量，而机械能则是物体整体运动所具有的能量，因而是规则运动的能量。所以，将热能转换为机械能，即把不规则运动的能量转换为规则运动的能量，只能通过工质的受热膨胀来实现。因此，热能转换为机械能是有条件的，有限度的。主要内容包括：热力系统、状态参数、平衡状态、热力学第一定律、热力学第二定律等基本概念和基本定律；能量转化规律的分析及计算；理想气体、水蒸气及湿空气等常用工质的性质等。学习

13、方法：工程热力学使用的是宏观方法，即通过宏观的物理现象，如压力、温度、体积等的外在表现和吸热、放热、膨胀、压缩等整体行为，来推导能量转换中的数量关系。第二节船舶典型能量转换装置简介主题1：热能动力装置图1-1 四冲程柴油机装置示意图将热能转换为机械能的一整套设备，称为热能动力装置（热机）。如内燃机动力装置、蒸汽动力装置、燃气压力装置及核动力装置。在动力装置中的主要设备的设备有：内燃机、汽轮机、锅炉、冷凝器、压缩机及燃气轮机等。一、热能动力装置中热能转换为机械能的工作过程1、往复式内燃机在内燃动力装置的船舶上，就是用柴油机带动螺旋桨或发电机工作，四冲程柴油机装置如图1-1所示。其工作过程分为吸气

14、压缩、燃烧膨胀及排气四个冲程。进气冲程：活塞自上向下下运动，进气阀开，排气阀关，将新鲜空气吸入气缸。压缩冲程：活塞自下向上运动，进、排气门均关闭，压缩空气，使其温度和压力升高。燃烧膨胀冲程：活塞在上止点附近时，喷油嘴喷油，燃料燃烧，气体压力和温度急剧升高（燃料的化学能转换为热能）；燃烧形成的高温、高压气体发生膨胀，推动活塞自上向下运动，曲轴旋转向外输出机械功。排气冲程：活塞接近下死点时，排气门开，在压差的作用下废气流出气缸。随后，活塞上行，将残余气体推出气缸，废气同时也带走了热量，所以也可以看作气缸中气体的放热过程。重复上述过程，曲轴输出连续功，带动与之连结的螺旋桨或从动轴转动。显然，向外出

15、输出的机械功由燃烧柴油发生的热能转变而来，柴油机的工作冲程完成了柴油的化学能转变成热能，热能再转变成机械能的二次能量转换过程，而且可以看出燃油燃烧所产生的热能只有一部分转变为柴油机曲轴输出的机械功。2、蒸汽轮机动力装置图示1-2为简单蒸汽动力装置的示意图。它由锅炉、汽轮机、冷凝器及给水泵四部分组成。锅炉是水蒸气的发生器，锅炉中通过燃烧把燃料的化学能转变成热能,将水加热变成湿蒸汽，湿蒸汽在过热器中进一步被燃气加热而变成温度更高的过热蒸汽，锅炉产生的高温高压的过热蒸汽首先送入蒸汽轮机进行作功；在汽轮机中，蒸汽通过喷管提高流速后，高速流过涡轮的叶片推动涡轮转动，使汽轮机输出机械功，带动螺旋桨或发电机

16、工作；膨胀完了，乏汽从汽轮机排出，被引入冷凝器，并在其中被冷却水冷却而凝结成水；从冷凝器出来的冷凝水经给水泵加压后重新送回锅炉。而后重复上述循环过程。图1-2 蒸汽动力装置示意图锅炉：水和水蒸汽在锅炉中，吸收燃油燃烧放出的热量，该过程为吸热过程。汽轮机：压力温度较高的过热蒸汽进入蒸汽轮机中的喷管，蒸汽在喷管中降压膨胀，而在喷管出口处形成一股高速汽流，冲击转轮上的工作叶片使转轮转动并在转轴上输出机械能，该过程为蒸汽的膨胀作功过程。冷凝器：乏汽在冷凝器中放出大量热量，该过程为蒸汽的放热过程。水泵：凝结水经给水泵压入锅炉，该过程为水的升压过程。在蒸汽轮机动力装置中，作为工作物质的水和水蒸汽，经过压缩

17、吸热、膨胀、放热四个过程，周而复始，不断循环，连续不断地将热能转变成机械能。3、燃气轮机简单的燃气轮机装置如图1-3。包括压缩机、燃烧室及涡轮机（燃气轮机）。它由大气吸入空气后，在轴流式或离心式压缩机中对空气进行增压，提高空气的压力及温度。经增压后的空气送至燃烧室，一部分空气供喷入燃烧室的燃料进行燃烧用，另一部分空气则用于和燃烧生成的高温燃气混合，以适当降低燃气的温度，使进入涡轮机的燃气温度和涡轮叶片允许的最高温度相适合。当燃气进入涡轮机后，先在喷管中提高流速，然后以高速流过涡轮的叶片，推动涡轮转动并输出机械功，其工作过程与蒸汽轮机的工作过程相同。作功后的高温废气由排气口排向大气并在大气中放

18、热。图1-3 燃气轮机装置示意图压缩机：从大气环境吸气，并将其压缩，使得其压力和温度得以提高，即空气的压缩过程；燃烧室：空气和燃料在其中混合并燃烧（将燃料的化学能转换为热能），得到高温高压的燃气，即燃气的吸热过程；涡轮机：高温高压的燃气推导涡轮机叶轮旋转对外输出机械功（将热能转换为机械能），其中一部分能量用来驱动压缩机，即燃气的作功膨胀过程。高温废气由排气口排出，常温空气由吸气口吸入，可以看作是高温废气向大气放热的过程。作为工作物质的空气、燃气，在装置内周而复始地循环，进而实现将热能转换为机械能的任务。二、工质1、工质的定义：热能动力装置中，实现热能与机械能相互转换的媒介物，就称为工质。综合上

19、面所述各种热能动力装置的工作过程可知：把热能转换为机械能是由受热而膨胀作功的媒介物来实现的，这种媒介物就是工质。如燃气是内燃机的工质，空气和燃气是燃气轮机的工质，水蒸汽是蒸汽动力装置工质。2、对工质的要求：作为工质的物质必须具备良好的膨胀性和流动性。所以，热力工程上的工质一般都是气（汽）态物质，如空气、燃气和蒸汽。总之，为实现热能转换为机械能，总是利用工质吸收燃料燃烧产生的热能，使工质体积膨胀推动机器而作机械功，但为了连续地实现这种能量转换，必须接着使工质向环境放热或排出废气，以便重新开始新的吸热过程，重复地循环工作。最终只能使热能中的一部分转换为机械功。主题2：蒸气压缩制冷装置使物体获得低于

20、环境的温度并维持该低温叫做制冷，产生并保持比环境温度低的温度需要借助一种专门的技术装置，这种技术装置称为制冷装置。在船舶及生活等领域普遍采用蒸汽压缩制冷装置。一、蒸汽压缩制冷装置中热量从低温处传递到高温处的工作过程蒸汽压缩制冷装置示意图如1-4，它的基本设备由压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器（冷库）组成。在蒸汽压缩制冷装置中，高压常温的液体先通过节流阀节流降压，使温度降低到所需的低温；然后把低温的液体工质送入冷藏库的蒸发器中，便可从冷藏库内其它物体吸热而使这些物体处于低温；低温的液体吸热后，便汽化成为低压的蒸汽，再送入压缩机压缩提高压力，经冷凝器冷却降温，重新得到高压常温的液体，重复上述循环过程

21、图1-4 蒸汽压缩制冷装置示意图压缩机：吸入来自蒸发器的低压蒸汽，将其压缩(耗功)产生高温高压的蒸汽。冷凝器：使汽体放热给大气或冷却水，并冷凝为常温高压的液体。 节流阀：使液体降压，产生低压低温的液体（含少量汽体）。蒸发器：低温低压液体吸收冷库内的热量汽化为低压汽体，使冷库降温或保持低温。可见，通过降压过程可使常温的工质达到所需的低温，并用来制冷。但为了连续地实现制冷，必须消耗机械功压缩工质提高其压力，然后经过冷却，即向环境放热而使工质恢复高压常温的状态，以便重新通过降压降温用于制冷，重复循环工作。二、制冷剂在蒸汽压缩制冷装置中，从蒸发器吸热，再由冷凝器向大气或冷却水放热，循环流动着的工作介

22、质称为制冷工质或制冷剂，简称冷剂。范例1-1 什么叫工质，工质应具有什么基本特征？为什么作为工质的一般都是气（汽）态？答：热能动力装置中，实现热能与机械能相互转换的媒介物，就称为工质。作为工质的物质必须具备良好的膨胀性和流动性。所以，热力工程上的工质一般都是气（汽）态物质，如空气、燃气和蒸汽。1-2 热能与机械能在本质上的不同点是什么？答：热能是分子热运动所具有的能量，它是不规则运动的能量，而机械能则是物体整体运动所具有的能量，因而是规则运动的能量；机械能通过摩擦自发地转换为热能，而将热能转换为机械能，只能通过工质的受热膨胀来实现。1-3 机械能转换为热能是否必须通过工质的膨胀才能实现？答：是

23、的。因为热能是分子热运动所具有的能量，它是不规则运动的能量，而机械能则是物体整体运动所具有的能量，因而是规则运动的能量。所以，将热能转换为机械能，即把不规则运动的能量转换为规则运动的能量，只能通过工质的受热膨胀来实现。4第二章 基本概念第二章 基本概念(Basic Concepts)第一节热力系统主题1：系统、边界、外界一、系统：由封闭表面包围的质量恒定的物质集合或空间的一部分称为热力学系统，简称系统。二、外界：封闭表面以外的一切，都称为外界。三、边界：划分系统与外界的封闭表面，称边界（一般用虚线表示）。 （a） （b） 图2-1热力学系统边界可以是实际的容器壁面，如图2-1（a），取气缸内的

24、气体为热力系统，边界是气缸的内壁面和活塞的顶面。也可以是假想的，如图2-1（b），取汽轮机气缸内的空间为热力系统，其边界是设想的。可以是固定的，也可以是可移动。主题2：系统的类型热力学系统与外界有三种相互作用：物质交换、功交换和热的交换。按照系统与外界是相互作用的特点，分成以下四类：1、开口系统：与外界有质量交换（控制容积）。如图2-1B所示，把汽轮机气缸选作系统，它有工质的流入和流出，就是开口系统；开口系统所占据的空间是固定的，故也称开口系统为控制容积。此外，工作着的喷管、柴油机进、排气过程中的气缸，工质都处在开口系统中。开口系统与外界可以有、也可以没有热量和功量的交换。2、封闭系统：与外界

25、无质量交换（控制质量）。如图2-1A 所示，把汽缸与活塞包围的物质选作系统，与外界不发生物质交换，就是封闭系统；封闭系统中包含的物质是固定的，故也称封闭系统为控制质量。故也称封闭系统为控制质量。此外，柴油机的压缩、膨胀过程中，工质所处的气缸可以足够精确地看作封闭系统。封闭系统与外界可以有或可以没有热量和功量的交换。3、绝热系统：与外界无热量交换。如图2-1A和2-1B，系统外面若包以绝热材料，工质流经开口系统或封闭系统时，向外界的散热量小到可以忽略不计，这时的开口系统和封闭系统可以认为是绝热系统。对于实际燃气轮机，因为工质流经设备时流速很高，来不及与外界进行热交换，微小的散热量与对外作功量相比

26、可以略去不计，系统理想化为绝热系统。4、孤立系统：与外界既无能量（功量、热量）交换，又无质量交换。如果把所有发生相互作用的各种设备作为一个整体，并把这个整体选定为所研究的系统，虽然这个系统内部的各部分可以有物质交换、热和功的交换，但这个系统作为一个整体与外界没有任何作用，那么这个系统就是孤立系统。如图2-2所示，把蒸汽动力装置和接受功的装置以及冷凝器涉及的冷却介质作为一个整体，就是孤立系统。图2-2 孤立系统示例在课程学习过程中，还会使用以下几个概念：1、简单可压缩系统：由可压缩物质组成，与外界只有交换容积变化功(膨胀功或压缩功)的交换的系统。2、热源：与系统只发生热的相互作用的外界，称为热源

27、热源的容量足够大，它吸入和放出有限热量时，温度不发生任何变化。过程中，向其他系统供热的热源，称为高温热源；吸收其他系统放出热量的热源，称为低温热源。3、功源：与系统只发生功的作用的外界定义为功源。4、质源：与系统只发生物质交换作用的外界定义为功源。第二节热力系统的状态及状态参数主题1：状态和状态参数系统的状态，即是系统在某一瞬间所处的宏观物理状况。用来描述系统所处状态的一些宏观物理量称为状态参数。在工程热力学中一般取热力设备中的工质作为研究对象，所以系统的状态就是指工质所呈现的物理状况，而描述系统状态的参数也就称为工质的状态参数。主题2：热力学平衡态1、平衡态的定义：在不受外界影响（重力场除

28、外）的条件下，如果系统的状态不随时间而改变，则该系统所处的状态称为热力学平衡态。如果系统是在外界作用下系统的状态保持不变，则不属于平衡状态，如稳态导热。只有在平衡状态下才能用状态参数来描述。2、实现平衡的条件：系统内部一切不平衡势差（力差、温差）消失，处于平衡状态的热力系统，其内部各处的温度、压力等参数是均匀一致的。试设想系统中各物体之间有温差存在而发生热接触，则必然有热自发地从高温物体传向低温物体，这时系统不会维持状态不变，而是不断产生状态变化直至温差消失而达到平衡。这种平衡称为热平衡。可见，温差是驱动热流的不平衡势，而温差的消失则是系统建立起热平衡的必要条件。例如，在一个与外界隔热良好的量

29、热器内，将冷热程度不同的水加以混合，冷水将变热，热水将变冷，经过足够长的时间，水的冷热程度将到处均匀一致，而且此后不随时间而变，该系统处于热平衡。同样，如果物体间有力的相互作用(例如由压力差引起)，则将引起宏观物体的位形变化，这时系统的状态不断变化直至力差消失而建立起平衡。这种平衡称为力学平衡。所以，力差也是驱使系统状态变化的一种不平衡势，而力差的消失是使系统建止起力学平衡的必要条件。图2-3 压力平衡如图2-3，在与外界隔热良好的封闭气缸内用活塞将压力不同的两种气体A和B分隔开，设A的压力大于B的压力，如活塞与气缸间无摩擦，则活塞将向右移动，A的压力下降而B的压力上升，经过足够的时间，A和B

30、将达到某一平衡压力，活塞停止移动，而且此后A和B将保持这一压力不变，该系统处于力平衡。总之，系统的平衡状态，有如下的特点：其一，平衡态与时间无关，即不随时间而变化；其二，处于平衡状态的系统，其内部各处的温度和压力到处都均匀一致，即系统的每一个平衡状态有一个且只有一个压力和温度。大多数热力设备所处的状态，一般可近似看作为平衡状态，所以工程热力学只讨论处于平衡状态的系统，以后所提到的系统均指处于平衡状态的系统。主题3：基本状态参数工程热力学常用的状态参数有6个，即压力、温度、容积、内能、焓和熵。在这些状态参数中，工程上把可直接观察和测量的参数称为基本状态参数，它们是压力、温度和比容。一、 压力：1

31、 压力的定义：物理学中，单位面积上所受到的垂直作用力称为压强(压力)。若力P作用在面积为F的物体上，则压力p为：2-1工程热力学与流体力学中，把气体或者液体作用在单位容器壁面上的垂直作用力称为压力。2、 压力的单位由压力的定义式（2-1）来确定，SI制单位为Pa()，简称帕斯卡。在工程应用上常嫌Pa过小，而用MPa作为压力单位，1MPa=106Pa。习惯上也用巴作为压力单位，符号为bar，1bar=105Pa=750mmHg。公制单位为kgf/cm2，符号at，称为工程气压，1at=1kgf/cm2=104kgf/cm2。在英、美制造的船上，压力单位采用1b/in2或inHg。3、大气压力（

32、用p b表示)：物理学中，把纬度45o的海平面上的常年平均气压定为标准大气压。1标准大气压（1atm）在气压计上的水银柱高度为760mmHg,它相当于0.1013MPa或1.03323at，即：760mmHg=0.1013MPa=1.03323at。压力为1标准大气压、温度为0的状况物理学上称为物理标准状况。4、表压力、真空度、绝对压力系统的压力可用压力计测量。工程上常用的压力计有两种，如图2-4，即弹簧管压力计及U形管压力计。图2-4 压力的测量它们都是以当地大气压力(作为测量的基准，实际上是测量得的都是系统相对于大气的差值，并不是被测系统的真实压力。系统的真实压力称为绝对压力(用p 表示)

33、压力计测得的是相对压力。图2-5 各种压力关系图当绝对压力高于大气压力(ppb)时,压力计指示的数值称为表压力,用pg 表示,显然这时系统的绝对压力 2-2当绝对压力低于大气压力(ppb)时,其表压力将为负值。工程上用真空度来表示这种表压力的绝对值，称为真空度，用pv 表示,显然这时系统的绝对压力 2-3图2-5为表压力、真空度和绝对压力之间关系图。由图知，真空度亦即负表压力，真空度越大，绝对压力值越小，真空度不可能大于当时当地大气压力值，绝对压力不能是负值。大气压力可用气压计测定，在工程计算中，如被测工质绝对压力值很高，可以将大气压力视为定值，并取值为0.1MPa。若被测工质绝对压力值较小

34、就应该按当时当地大气压力的具体数值计算。二、 温度温度是衡量物体冷热程度的物理量。1、热平衡定律（热力学第零定律）：两个系统分别与第三个系统处于热平衡这两个系统特此之间必定处于热平衡。2、温度的热力学定义：处在同一热平衡状态的所有热力系统（不论它们是否接触），必定具有某一共同的宏观特性，描述这个宏观特性的物理量称为温度。3、温标：温度数值的表示方法叫做温标，温标就是温度的标尺。温标的基准点和分度方法的选择是人为的。日常生活中通常采用摄氏温标，摄氏温标，符号t、单位。规定水在1标准大气压下冰的融点作为0，水的沸点为100，其间分为100个等分，每一等分为1。在国际单位制中，温度的测量采用热力学

35、绝对温标，也称绝对温标。热力学公式中的温度都是绝对温度，其符号为T，单位为开尔文，中文代号“开”，国际代号K。它是以绝对零度（0K）作为计算温度的起点，这种绝对零度状态是分子运动全部停止的一种状态。绝对温标也摄氏温标采用相同的间隔，只是起点不同，而且t()=T(K)-273.152-4aT=t2-4b英美国家习惯上采用华氏温标，符号t，单位0F。华氏温标上的320F与水的冰点0相对应，2120F与水的沸点100相对应，其间分为180等分。 2-5a2-5b 2-5c三、比容质量为1kg的工质所占有的容积，称为比容，用符号为v，它是描述热力学系统内部物质分布状况的状态参数。如果质量为m kg的工

36、质占有的容积为Vm3，则 2-61 m3工质所具有的质量称为密度，用符号表示，单位为。设Vm3工质的质量为m kg， 显然，比容和密度互为倒数，即图2-6 参数坐标图主题4：状态参数坐标图状态公理指出：对于简单热力系统处于平衡态时，只要二个独立的状态参数可以确定其状态。因此，可以用任意二个独立状态参数分别作平面直角坐标图的纵标和横标，构成参数坐标图。常用的p-v图如图2-6，以后还常用到T-s图，h-s，p-h图等。 在状态参数坐标图中，任意一点代表某一确定的平衡状态，如图中的点1或2。图2-7 状态参数变化图主题5：状态参数的特征与分类一、状态参数的特性1、状态参数的数值由状态唯一确定。1）

37、对应某确定的状态，就有一组状态参数，反之，一组确定的状态参数就可以确定一个状态；其数值仅决定于状态，而与达到该状态的途径无关。2）状态参数的变化量可表示为（以压力p为例，如图2-7）：可见，状态参数的变化量只与初终态有关，而与过程无关。3）当热力系经历一封闭的状态变化过程而又回复到原始状态时，其状态参数的变化为0：2、几个状态经过有限次加、减、乘、除等运算后所得的参数仍然是状态参数。在热力学中，还有另一类参数，它们的变化不仅与系统的初、终状态有关，而且还与初、终状态变化所经历的途经有关，这类参数不是状态参数，而是过程的函数，它们的微元变量不是全微分，如功和热量。二、状态参数可以分为二大类：尺度

38、量和强度量。1、尺度量：描述系统总体特征的状态参数，如系统的总容积V、总内能U、总焓H、总熵S等，其数值与系统的质量成正比，因而具有可加性。2、强度量：描述系统内各点特征的状态参数，例如压力p、温度T等，其数值与系统的质量无关，在热力系中任一点具有确定的数值，不具有可加性。还有一些量是由尺度量转化得出的，例如比容v、比内能u、比焓h，可视为强度量。第三节热力过程主题1：准静态过程（准平衡过程）系统从初始平衡状态变化到终了平衡状态所经历的全部状态，称为热力过程，简称过程。工质从初态出发，经过一系列状态变化又回到初态，这种闭合过程称为循环。一、准静态过程定义如果一个过程，进行得足够缓慢，系统所经历的每一个中间状态足够接近平衡状态，这样的过程称为准静态过程。二、准静态过程的实现如