熱工基礎(chǔ)綜合

熱工基礎(chǔ)綜合第1頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月目錄1、熱力學(xué)基礎(chǔ)2、流體力學(xué)基礎(chǔ)3、傳熱學(xué)基礎(chǔ)4、熱工測(cè)量技術(shù)第2頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、熱力學(xué)基礎(chǔ)1、熱力系統(tǒng)人為分割出來(lái)作為熱力學(xué)分析對(duì)象的有限物質(zhì)系統(tǒng)如圖：用界面分離出的研究對(duì)象。外界：系統(tǒng)以外的所有物質(zhì)邊界（界面）：系統(tǒng)與外界的分界面系統(tǒng)與外界的作用都通過(guò)邊界進(jìn)口出口第3頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月pVW

示功圖⑴功（過(guò)程量）系統(tǒng)對(duì)外做功，w>0;外界對(duì)系統(tǒng)做功，w<0。2、功和熱量第4頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑵熱量（過(guò)程量）

熱量是熱力系與外界相互作用的另一種方式，在溫度的推動(dòng)下，以微觀無(wú)序運(yùn)動(dòng)方式傳遞的能量。

系統(tǒng)從外界吸熱，Q>0;系統(tǒng)向外界放熱，Q<0。TSQ溫熵(示熱)圖第5頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、熱力學(xué)第一定律⑴熱力學(xué)第一定律實(shí)質(zhì)：一切物質(zhì)都具有能量。能量既不可能創(chuàng)造，也不能消滅，它只能在一定的條件下從一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式。而在轉(zhuǎn)換中，能量的總量恒定不變。⑵熱力學(xué)第一定律可表述為：①熱可以變?yōu)楣?，功也可以變?yōu)闊幔谙嗷マD(zhuǎn)變時(shí)能的總量是不變的。②熱是能的一種，機(jī)械能變熱能，或熱能變機(jī)械能，它們的總量是一定的。⑶根據(jù)熱力學(xué)第一定律，為了獲得機(jī)械能，則必須花費(fèi)熱能或其他形式能量，第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)是不可能實(shí)現(xiàn)的。第6頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、理想氣體理想氣體：是一種假想的氣體模型，氣體分子是一些彈性的、不占體積的質(zhì)點(diǎn)，分子之間沒(méi)有相互作用力，認(rèn)為分子之間只存在彈性碰撞。理想氣體是一種假想的氣體必須符合兩條假定：①氣體分子本身不占有容積；②氣體分子間沒(méi)有相互作用力?，F(xiàn)實(shí)中沒(méi)有理想氣體第7頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月比定壓熱容與比定容熱容的關(guān)系氣體在定壓下受熱時(shí)，由于溫度升高的同時(shí)，還要克服外力膨脹做功；定容過(guò)程中，并不膨脹對(duì)外做功，故同樣升高1K，定壓時(shí)比定容下受熱需要更多的熱量，也就意味著定壓比熱比定容比熱大。結(jié)論：理論和實(shí)踐證明定壓比熱

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定容比熱兩者關(guān)系cp－cv＝R（邁耶公式）

比熱容比，結(jié)合上式有第8頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑴、定容過(guò)程等容過(guò)程：是工質(zhì)在變化過(guò)程中容積保持不變的熱力過(guò)程。1.建立過(guò)程方程式：v=常數(shù)（定值）2.基本狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系式：按理想氣體狀態(tài)方程式pv＝RT，可得定容過(guò)程中系統(tǒng)的壓力和溫度成正比，即及5、理想氣體的熱力過(guò)程第9頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月定容過(guò)程的過(guò)程曲線pvTs1212定容過(guò)程的p-v圖定容過(guò)程的T-s圖第10頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

⑵、定壓過(guò)程等壓過(guò)程：定壓過(guò)程是工質(zhì)在變化過(guò)程中壓力保持不變的熱力過(guò)程。1.建立過(guò)程方程式：p=常數(shù)（定值）2.基本狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系式：按理想氣體狀態(tài)方程式pv＝RT，可得定壓過(guò)程中系統(tǒng)的比容和溫度成正比，即第11頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月pvTs1212v定壓過(guò)程的p-v圖定壓過(guò)程的T-圖第12頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

⑶、定溫過(guò)程等溫過(guò)程：是工質(zhì)在變化過(guò)程中溫度保持不變的熱力過(guò)程1.建立過(guò)程方程式：T=常數(shù)（定值）即pv＝定值2.基本狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系式：按理想氣體狀態(tài)方程式pv＝RT，可得定溫過(guò)程中系統(tǒng)的壓力和比容成反比，即或第13頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月pvTs1212定溫過(guò)程的p-v圖定溫過(guò)程的T-s圖第14頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑷、絕熱過(guò)程（定熵過(guò)程）絕熱過(guò)程：是系統(tǒng)與外界沒(méi)有熱交換的情況下發(fā)生的熱力過(guò)程。1.建立過(guò)程方程式：為比熱容比或絕熱指數(shù)，單原子氣體k=1.66雙原子氣體k=1.4多原子氣體k=1.29第15頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月pvTs1212T絕熱過(guò)程的p-v圖絕熱過(guò)程的T-s圖第16頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑸、多變過(guò)程以上四種基本熱力過(guò)程中均為某一狀態(tài)參數(shù)保持不變的過(guò)程。在工程中常常有一些過(guò)程，其狀態(tài)參數(shù)均在變化，且與外界有熱量、功量交換。多變過(guò)程：凡工質(zhì)按定值而變化的過(guò)程稱(chēng)為多變過(guò)程。其中：n

為多變指數(shù)，在0～±∞之間變化，每個(gè)n

值代表一個(gè)多變過(guò)程。第17頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月pvTsn=0n=±∞n=±∞n=0n=0n=0n=kn=kn=kn=kn=1n=1n=1n=11<n<k1<n<k1<n<k1<n<kn=＋∞n=—∞n=—∞n=＋∞n<0n<0n<0n<0多變過(guò)程在坐標(biāo)圖上的表示與分析第18頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)是能量守恒，它揭示了熱力過(guò)程中參與轉(zhuǎn)換與傳遞的各種能量在數(shù)量上是守恒的。它指出一切過(guò)程都必須滿(mǎn)足能量守恒原則，但是它沒(méi)有說(shuō)明，滿(mǎn)足能量守恒原則的一切過(guò)程是否都能實(shí)現(xiàn)。熱力學(xué)第二定律的兩種描述方式：⑴克勞休斯說(shuō)法：熱不可能自發(fā)地、不付任何代價(jià)地從低溫傳遞到高溫物體。⑵開(kāi)爾文說(shuō)法：不可能從單一熱源吸熱，使之全部轉(zhuǎn)化為功而不留下任何變化。

6、熱力學(xué)第二定律及其表述第19頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑴卡諾循環(huán)是由兩個(gè)可逆定溫過(guò)程和兩個(gè)可逆絕熱過(guò)程組成的理想循環(huán)。

卡諾循環(huán)與卡諾定理卡諾循環(huán)示意圖第20頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑵卡諾定理定理1：在相同溫度的高溫?zé)嵩春拖嗤瑴囟鹊牡蜏責(zé)嵩粗g工作的可逆循環(huán)熱效率都相等，與工質(zhì)和循環(huán)本身無(wú)關(guān)。定理2：在溫度相同的高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g工作的可逆熱機(jī)的熱效率大于不可逆熱機(jī)的熱效率第21頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1流體靜力學(xué)流體靜壓強(qiáng)有兩個(gè)重要的特性：

(1)

流體靜壓強(qiáng)的方向必然是垂直指向受壓面的，即與受壓面的內(nèi)法線方向一致。

(2)

在靜止或相對(duì)靜止的流體中，任一點(diǎn)各方向的流體靜壓強(qiáng)大小均等。即靜止流體中任一點(diǎn)的流體靜壓強(qiáng)與作用面在空間的方位無(wú)關(guān)。二、流體力學(xué)基礎(chǔ)第22頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月流體靜力學(xué)基本方程式此式適用于平衡狀態(tài)下的不可壓均質(zhì)流體。方程式中，從物理的角度來(lái)說(shuō)，Z項(xiàng)是單位重量液體質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)面的位置勢(shì)能，

項(xiàng)是單位重量液體質(zhì)點(diǎn)的壓力勢(shì)能，項(xiàng)是單位重量液體的總勢(shì)能，表明在靜止液體中，各液體質(zhì)點(diǎn)單位重量的總勢(shì)能均相等。

第23頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、流體動(dòng)力學(xué)⑴連續(xù)性方程當(dāng)流體不可壓縮時(shí)密度為常數(shù)，，有⑵定常流動(dòng)的動(dòng)量方程⑶恒定流能量方程式

（常數(shù)）第24頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、簡(jiǎn)單管道流動(dòng)的計(jì)算串聯(lián)和并聯(lián)管道：在串聯(lián)管道中各管段的流量相同，管道損失等于各管段損失之和。在并聯(lián)管道中總管的流量等于分管流量之和，總損失等于分管道的損失。第25頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.氣體流動(dòng)基礎(chǔ)⑴噴管亞聲速時(shí)，增大流速應(yīng)有：，采用漸縮噴管。超聲速時(shí)，增大流速應(yīng)有：，采用漸縮噴管。流速?gòu)膩喡曀僮兓匠曀?，增大流速?yīng)采用縮擴(kuò)管（拉法爾噴管），截面處達(dá)到聲速。第26頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑵擴(kuò)壓管亞聲速時(shí)，減小流速應(yīng)有：，采用漸擴(kuò)管。超聲速時(shí)，減小流速應(yīng)有：，采用漸縮管。流速?gòu)某曀俳抵羴喡曀?，減小流速應(yīng)采用縮擴(kuò)管（拉法爾噴管），截面處達(dá)到聲速。第27頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、泵與風(fēng)機(jī)1.根據(jù)泵與風(fēng)機(jī)的工作原理，通?？蓪⑵浞譃椋喝~片式、容積式和其它類(lèi)型等。2.幾種主要泵與風(fēng)機(jī)的工作原理及特點(diǎn)⑴葉片式泵與風(fēng)機(jī)①離心泵與風(fēng)機(jī)：離心泵主要部件有葉輪、吸入室、壓力室、密封裝置等；離心風(fēng)機(jī)主要部件有葉輪、蝸殼、集流器、進(jìn)氣箱。工作原理：利用旋轉(zhuǎn)葉輪產(chǎn)生離心力，借離心力的作用，輸送流體并提高其壓力特點(diǎn)：性能范圍廣、效率高、體積小、重量經(jīng)，能與高速原動(dòng)機(jī)直聯(lián)。第28頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月②軸流式泵與風(fēng)機(jī)：主要部件有葉輪、導(dǎo)葉、吸入室、擴(kuò)壓筒等。工作原理：利用旋轉(zhuǎn)葉輪、葉片對(duì)流體作用的升力來(lái)輸送流體并提高其壓力。特點(diǎn)：流量大、壓力小，一般用于大流量低揚(yáng)程的場(chǎng)合。③斜流式泵：工作原理：部分利用了離心力，部分利用了升力，在兩種力的共同作用下，輸送流體，并提高其壓力。第29頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑵容積式泵與風(fēng)機(jī)①往復(fù)式泵與風(fēng)機(jī)工作原理：利用工作容積周期性的改變來(lái)輸送流體，并提高壓力。特點(diǎn)：產(chǎn)生壓力較高，流量小而不均勻，不利于高速原動(dòng)機(jī)直聯(lián)，調(diào)節(jié)復(fù)雜。適用于壓力高、量小的場(chǎng)合。②回轉(zhuǎn)式泵與風(fēng)機(jī)工作原理：利用一對(duì)或幾個(gè)特殊形狀的回轉(zhuǎn)體（齒輪、螺桿），在殼體內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)輸送流體并提高壓力。第30頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.泵與風(fēng)機(jī)的主要性能參數(shù)（1）流量：是指泵與風(fēng)機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)所輸送的流體量，它可以用體積流量qv或質(zhì)量流量qm表示。單位為m3／s和Kg/s。（2）揚(yáng)程（全壓或壓頭）：?jiǎn)挝恢亓苛黧w通過(guò)泵與風(fēng)機(jī)后獲得的能量增量。對(duì)于水泵，此能量增量叫做揚(yáng)程，以符號(hào)H表示，單位是m；對(duì)于風(fēng)機(jī)，此能量增量叫做全壓或壓頭，以符號(hào)P表示，單位是Pa。（3）功率：功率主要有有效功率、軸功率和原動(dòng)機(jī)功率。

有效功率：是指在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)泵與風(fēng)機(jī)的全部流體獲得的總能量。這部分功率完全傳遞給通過(guò)泵與風(fēng)機(jī)的流體，以符號(hào)Pe表示，它等于流量和揚(yáng)程（全壓）的乘積，常用的單位是kW，可按下式計(jì)算：第31頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

軸功率：是指原動(dòng)機(jī)加在泵或風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的功率，以符號(hào)P表示，常用的單位是kW，計(jì)算如下：泵或風(fēng)機(jī)不可能將原動(dòng)機(jī)輸入的功率完全傳遞給流體，還有一部分功率被損耗掉了，即P與Pe的差值。

效率：反映了泵或風(fēng)機(jī)將軸功率P轉(zhuǎn)化為有效功率Pe的程度，有效功率Pe與軸功率P的比值稱(chēng)為效率η。第32頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（4）轉(zhuǎn)速：是指泵與風(fēng)機(jī)葉輪每分鐘旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)，用符號(hào)n表示，單位是r/min(rpm)。（5）允許吸上真空高度Hs及汽蝕余

允許吸上真空高度是指水泵在標(biāo)準(zhǔn)狀況下(即水溫為20℃、水泵工作環(huán)境壓力為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓101.325KPa)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，水泵吸入口處(一般指真空表連接處)所允許的最大吸上真空高度。單位為m水柱。

汽蝕余量是指水泵吸入口處單位重量液體必須具有的超過(guò)飽和蒸汽壓力的富余能量，也稱(chēng)為必須的凈正吸入水頭。汽蝕余量一般用來(lái)反映泵的吸水性能，其單位仍為m水柱。第33頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.管路性能曲線及工作點(diǎn)泵或風(fēng)機(jī)與管路系統(tǒng)的合理匹配是保證管網(wǎng)正常運(yùn)行的前提。當(dāng)泵或風(fēng)機(jī)接入管路系統(tǒng)，并作為動(dòng)力源工作時(shí),泵或風(fēng)機(jī)所提供的揚(yáng)程或風(fēng)壓總是與管路系統(tǒng)所需的揚(yáng)程或風(fēng)壓相一致,這時(shí)泵或風(fēng)機(jī)的流量就是管路的流量。圖

泵或風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)曲線1——泵或風(fēng)機(jī)的性能曲線 曲線2——管路特性曲線第34頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月并聯(lián)工作的特點(diǎn)是各臺(tái)設(shè)備揚(yáng)程相同，而總流量等于各臺(tái)設(shè)備流量之和。見(jiàn)圖中（a）和（b）分別是兩臺(tái)泵和兩臺(tái)風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作示意圖。圖

并聯(lián)工作（a）兩臺(tái)泵并聯(lián)；（b）兩臺(tái)風(fēng)機(jī)并聯(lián)

5.泵與風(fēng)機(jī)的聯(lián)合運(yùn)行第35頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月并聯(lián)工作一般應(yīng)用于以下場(chǎng)合：①用戶(hù)需要的流量大，而大流量的泵或風(fēng)機(jī)制造困難或造價(jià)太高；②用戶(hù)對(duì)流量的需求變化幅度較大，通過(guò)改變?cè)O(shè)備運(yùn)行臺(tái)數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)流量更經(jīng)濟(jì)合理；③用戶(hù)有可靠性要求，當(dāng)一臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)事故時(shí)仍要保證供氣或供水，作為檢修和事故備用。第36頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月多臺(tái)相同型號(hào)泵或風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作多臺(tái)相同型號(hào)泵或風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作時(shí)，工況分析如圖所示。Ⅰ是單機(jī)的性能曲線，

Ⅱ是兩臺(tái)設(shè)備并聯(lián)時(shí)的性能曲線，Ⅲ

是三臺(tái)設(shè)備并聯(lián)時(shí)的性能曲線，Ⅳ是管路的特性曲線。A、B、C分別是單機(jī)、兩臺(tái)并聯(lián)及三臺(tái)并聯(lián)時(shí)的工況點(diǎn)。由圖可知，隨著并聯(lián)臺(tái)數(shù)的增加，每并聯(lián)一臺(tái)泵或風(fēng)機(jī)所得到的流量增量隨之減小。因此并聯(lián)機(jī)組的單機(jī)臺(tái)數(shù)不宜過(guò)多，否則起不到明顯的并聯(lián)效果。圖多臺(tái)相同設(shè)備并聯(lián)工作第37頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月串聯(lián)工作的特點(diǎn)是各臺(tái)設(shè)備流量相同，而總揚(yáng)程或總壓頭等于各臺(tái)設(shè)備揚(yáng)程或壓頭之和。串聯(lián)工作的目的主要是為了增加揚(yáng)程或壓頭。在運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)實(shí)際需要的揚(yáng)程或壓頭較大時(shí)，用一臺(tái)泵或風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的壓頭不能滿(mǎn)足運(yùn)行的要求時(shí)，可再裝一臺(tái)泵或風(fēng)機(jī)與原來(lái)的泵或風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作。串聯(lián)工作一般應(yīng)用于以下場(chǎng)合：

①用戶(hù)需要的壓頭大，而大壓頭的泵或風(fēng)機(jī)制造困難或造價(jià)太高；

②改建或擴(kuò)建系統(tǒng)時(shí)，管路阻力加大，而需要增大壓頭。第38頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月相同性能的兩臺(tái)泵串聯(lián)工作工況分析如圖所示。圖中I為單機(jī)性能曲線，據(jù)等流量下?lián)P程相加的原理，得到串聯(lián)運(yùn)行泵或風(fēng)機(jī)的性能曲線Ⅱ，作管路性能曲線Ⅲ與曲線Ⅱ交于A點(diǎn)，A點(diǎn)就是串聯(lián)工作的工況點(diǎn)，流量為QA，揚(yáng)程為HA。串聯(lián)機(jī)組的工況分析

第39頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.泵與風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié)工況點(diǎn)是由泵或風(fēng)機(jī)的性能曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)決定的，其中之一發(fā)生變化時(shí)，工況點(diǎn)就會(huì)改變。所以工況調(diào)節(jié)的基本途徑是：①改變管道特性曲線；②改變泵與風(fēng)機(jī)本身的性能曲線；③兩條線同時(shí)改變改變管道系統(tǒng)特性，如減少水頭損失、變水位、節(jié)流等；改變水泵（風(fēng)機(jī)）的揚(yáng)程（壓頭）性能曲線，如改變泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、切削泵的葉輪外徑、改變風(fēng)機(jī)進(jìn)口導(dǎo)流閥的葉片角度、改變風(fēng)機(jī)的葉片寬度和角度等。第40頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.泵與風(fēng)機(jī)的選型選擇泵與風(fēng)機(jī)的一般原則是：保證泵或風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的正常、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，即所選擇的泵或風(fēng)機(jī)不僅能滿(mǎn)足管路系統(tǒng)流量、揚(yáng)程（風(fēng)壓）的要求，而且能保證泵或風(fēng)機(jī)經(jīng)常在高效段內(nèi)穩(wěn)定的運(yùn)行，同時(shí)泵或風(fēng)機(jī)應(yīng)具有合理的結(jié)構(gòu)。選擇時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)具體原則：（1）首選泵或風(fēng)機(jī)應(yīng)滿(mǎn)足生產(chǎn)上所需要的最大流量和揚(yáng)程或壓頭的需要，并使其正常運(yùn)行工況點(diǎn)盡可能靠近泵或風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)點(diǎn)，從而保證泵或風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期在高效區(qū)運(yùn)行，以提高設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。第41頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）力求選擇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕及高轉(zhuǎn)速的泵或風(fēng)機(jī)。（3）所選泵或風(fēng)機(jī)應(yīng)保證運(yùn)行安全可靠，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性好。（4）對(duì)于有特殊要求的泵或風(fēng)機(jī)，還應(yīng)盡可能滿(mǎn)足其特殊要求。（5）必須滿(mǎn)足介質(zhì)特性的要求。（6）機(jī)械方面可靠性高、噪聲低、振動(dòng)小。（7）經(jīng)濟(jì)上要綜合考慮到設(shè)備費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)、維修費(fèi)和管理費(fèi)的總成本最低。（8）離心泵具有轉(zhuǎn)速高、體積小、重量輕、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸液無(wú)脈動(dòng)、性能平穩(wěn)、容易操作和維修方便等特點(diǎn)。第42頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、傳熱學(xué)基礎(chǔ)1.傳熱的三種基本方式熱量傳遞有三種基本方式：導(dǎo)熱、對(duì)流和熱輻射。

2.導(dǎo)熱：是指溫度不同的物體各部分或溫度不同兩物之間直接接觸而發(fā)生的熱傳遞現(xiàn)象。導(dǎo)熱是物質(zhì)的固有屬性。⑴導(dǎo)熱的特點(diǎn)：必須有溫差；物體直接接觸；依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)而傳遞熱量；不發(fā)生宏觀的相對(duì)位移。⑵導(dǎo)熱基本定律傅里葉定律可表述為:系統(tǒng)中任一點(diǎn)的熱流密度與該點(diǎn)的溫度梯度成正比而方向相反。

第43頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑶導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)在數(shù)值上等于單位溫度梯度作用下單位時(shí)間內(nèi)單位面積的熱量。⑷單值性條件⑴第一類(lèi)：已知任一瞬間導(dǎo)熱體邊界上溫度值，即邊界溫度為常數(shù)。⑵第二類(lèi)：已知物體邊界上熱流密度的分布及變化規(guī)律，即邊界熱流密度為常數(shù)。⑶第三類(lèi)：已知任一時(shí)刻邊界周?chē)黧w的溫度和表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。w/(m·k)

第44頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑸導(dǎo)熱基本公式：利用傅立葉定律求得，一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱熱流密度。通過(guò)面積為F的熱流量：第45頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑹臨界熱絕緣直徑臨界熱絕緣直徑圖中dc為臨界絕熱緣直徑dc＝2λ2/h2第46頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑺通過(guò)等截面直肋的導(dǎo)熱⑻.非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱：過(guò)程分為周期性和瞬態(tài)性

a.瞬態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程：不規(guī)則情況階段、正常情況階段、新的穩(wěn)態(tài)階段周期性非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱特點(diǎn)：物體內(nèi)各處的溫度按一定的振幅隨時(shí)間周期性的波動(dòng)；溫度波具有衰減性；溫度波具有延遲性。第47頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月b.畢渥數(shù)Bic.集總參數(shù)法(Bi趨近0，近似認(rèn)為物體溫度是均勻的）第48頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.對(duì)流：流體中溫度不同的各部分之間，由于發(fā)生相對(duì)的宏觀運(yùn)動(dòng)而把熱量由一處傳到另一處的現(xiàn)象。

⑴熱對(duì)流與對(duì)流換熱的區(qū)別

1.熱對(duì)流是傳熱的三種基本方式之一，而對(duì)流換熱不是傳熱的基本方式；

2.對(duì)流換熱是導(dǎo)熱與熱對(duì)流這兩種基本方式的綜合作用；

3.對(duì)流換熱必須存在流體與固體壁面間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在壁面處會(huì)形成速度梯度很大的邊界層。

⑵對(duì)流計(jì)算公式(牛頓冷卻公式）：第49頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑶對(duì)流換熱：是指流體流經(jīng)固體時(shí)流體與固體表面之間的熱量傳遞現(xiàn)象。對(duì)流換熱是流體的導(dǎo)熱和對(duì)流兩種基本傳熱方式共同作用的結(jié)果。

特點(diǎn)：①必須有流體的宏觀運(yùn)動(dòng)，必須有溫差；②對(duì)流換熱既有熱對(duì)流，也有熱傳導(dǎo)；③流體與壁面必須有直接接觸；④緊貼壁面處會(huì)形成速度梯度很大的定向流動(dòng)。第50頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

⑷影響對(duì)流換熱的主要因素:

流體的物理性質(zhì)；流體運(yùn)動(dòng)的原因（起因）；流體運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)（性質(zhì)）；換熱表面的幾何因素（形狀、尺寸和布置）；流體有無(wú)相變。⑸邊界層分析流動(dòng)邊界層：速度邊界層的厚度為在壁面法線方向達(dá)到主流速度99%處的距離。熱邊界層：溫度邊界層的厚度為在壁面法線方向達(dá)到過(guò)余溫度99%處的距離。第51頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑹.相似原理相似準(zhǔn)則數(shù)：①努謝爾準(zhǔn)則表示換熱強(qiáng)弱的準(zhǔn)則

②雷諾準(zhǔn)則表征流體受迫流動(dòng)慣性力與粘滯力的相對(duì)比值

③普朗特準(zhǔn)則說(shuō)明工作流體的物理性質(zhì)

④格拉曉夫準(zhǔn)則表征流體自由運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈程度

相似性質(zhì)：彼此相似的現(xiàn)象，其同名相似準(zhǔn)則數(shù)必定相等。相似條件：凡同類(lèi)現(xiàn)象，單值性條件相似，同名的已定準(zhǔn)則相等，現(xiàn)象必定相似。

第52頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.熱輻射：由熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的、以電磁波形式傳遞能量的現(xiàn)象。熱輻射是物質(zhì)的固有屬性之一。⑴特點(diǎn)：a.任何物體，只要溫度高于0K，就會(huì)不停地向周?chē)臻g發(fā)出熱輻射；

b.可以在真空中傳播；

c.伴隨能量形式的轉(zhuǎn)變；

d.具有強(qiáng)烈的方向性；

e.輻射能與溫度和波長(zhǎng)均有關(guān)；

f.發(fā)射輻射取決于溫度的4次方。第53頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑵熱射線的本質(zhì)決定了熱輻射過(guò)程有如下特點(diǎn)它是依靠電磁波向物體傳輸熱量，而不是依靠物質(zhì)的接觸來(lái)傳遞熱量。輻射換熱過(guò)程中伴隨著能量的兩次轉(zhuǎn)換：物體的內(nèi)能輻射能；（接受）輻射能（轉(zhuǎn)換）內(nèi)能一切物體只要其溫度T>0K，都在不斷發(fā)射熱射線。第54頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑶熱輻射基本公式

1.黑體輻射能（史蒂芬-玻爾茲曼定律）

2.一切實(shí)際物體的輻射能力都小于同溫度下的和黑體為該物體的發(fā)射率，也稱(chēng)黑度，總是小于1。

3.兩物體之間傳熱第55頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑷普朗克定律（Planck）普朗克定律：揭示了黑體的單色輻射力與波長(zhǎng)、溫度的依變關(guān)系。揭示在特定溫度下黑體的輻射能按波長(zhǎng)分布的規(guī)律。絕對(duì)黑體的單色輻射力與波長(zhǎng)和溫度的關(guān)系。式中，λ—

波長(zhǎng)，m；T

—

黑體溫度，K；

c1

—

第一輻射常數(shù)，3.734×108

μm4W/m2；

c2

—

第二輻射常數(shù)，1.4387×104

μm·K；W/m2μm第56頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑸維恩定律（Wien）維恩定律:是反映對(duì)應(yīng)于最大單色輻射力的波長(zhǎng)λmax與絕對(duì)溫度T之間的關(guān)系。E最大值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)m

與T

的關(guān)系為即：維恩定律表明黑體攜帶輻射能最多的射線波長(zhǎng)m，隨絕對(duì)溫度T的升高而移向波長(zhǎng)較短的方向。維恩定律數(shù)學(xué)表達(dá)式第57頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑹蘭貝特定律1.表述1：黑體表面具有漫反射性質(zhì)，即黑體和漫反射表面，在半球空間各個(gè)方向上輻射強(qiáng)度相等。2.表述2：漫反射表面的輻射力是任意方向輻射強(qiáng)度的倍。

⑺基爾霍夫定律實(shí)際物體的輻射力與同溫度下黑體的輻射力之比稱(chēng)為該物體的發(fā)射率。單色定向發(fā)射率與單色定向吸收率的關(guān)系為：第58頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑻.強(qiáng)化與消弱輻射傳熱方法⑴強(qiáng)化輻射換熱的主要途徑：增加發(fā)射率；增加角系數(shù)⑵消弱輻射換熱的主要途徑：降低發(fā)射率；降低角系數(shù)；加入隔熱板第59頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、熱工測(cè)量技術(shù)1.測(cè)量的定義測(cè)量就是運(yùn)用專(zhuān)門(mén)的工具，通過(guò)試驗(yàn)和對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析計(jì)算，將被測(cè)物理量與同性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量（測(cè)量單位）進(jìn)行比較，以確定出被測(cè)量是標(biāo)準(zhǔn)量多少倍數(shù)的過(guò)程。所得的倍數(shù)稱(chēng)為測(cè)量值。測(cè)量過(guò)程的三要素：測(cè)量方法、測(cè)量單位、測(cè)量工具。測(cè)量工作包括：測(cè)量方法、測(cè)量?jī)x表的選擇、測(cè)得數(shù)據(jù)的處理。國(guó)際單位制選定基本物理量：長(zhǎng)度（米）、質(zhì)量（千克）、時(shí)間（秒）、電流強(qiáng)度（安培）、熱力學(xué)溫度（開(kāi)爾文）、物質(zhì)的量（摩爾）、發(fā)光強(qiáng)度（坎德拉）。其他物理量的單位都可以由這些基本單位導(dǎo)出。第60頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.測(cè)量方法⑴根據(jù)測(cè)量結(jié)果的獲取方式分：①直接測(cè)量②間接測(cè)量法③組合測(cè)量⑵根據(jù)被測(cè)量與測(cè)量單位的比較方式分：①偏差測(cè)量