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1、热工基础综合第1页，共66页，编辑于2022年，星期日目录1、热力学基础2、流体力学基础3、传热学基础4、热工测量技术第2页，共66页，编辑于2022年，星期日一、热力学基础1、热力系统人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统 如图：用界面分离出的研究对象。外界：系统以外的所有物质边界（界面）：系统与外界的分界面系统系统与与外界外界的作用都通过的作用都通过边界边界进口进口进口进口出口出口出口出口第3页，共66页，编辑于2022年，星期日pVW 示功图示功图功（过程量）系统对外做功，w0;外界对系统做功，w0;系统向外界放热，Q 定容比热 两者关系 cpcvR （迈耶公式）比热容比 ，结合上
2、式有第8页，共66页，编辑于2022年，星期日、定容过程等容过程：是工质在变化过程中容积保持不变的热 力过程。1.建立过程方程式：v=常数（定值）2.基本状态参数间的关系式：按理想气体状态方程式pvRT，可得定容过程中系统的压力和温度成正比，即及及5、理想气体的热力过程第9页，共66页，编辑于2022年，星期日定容过程的过程曲线定容过程的过程曲线定容过程的过程曲线定容过程的过程曲线pvTs1212定容过程的定容过程的p-v p-v 图图 定容过程的定容过程的T-sT-s图图第10页，共66页，编辑于2022年，星期日 、定压过程等压过程：定压过程是工质在变化过程中压力保持 不变的热力过程。1.
3、建立过程方程式：p=常数（定值）2.基本状态参数间的关系式：按理想气体状态方程式pvRT，可得定压过程中系统的比容和温度成正比，即第11页，共66页，编辑于2022年，星期日pvTs1212v 定压过程的定压过程的p-v p-v 图图 定压过程的定压过程的T-T-图图第12页，共66页，编辑于2022年，星期日 、定温过程等温过程：是工质在变化过程中温度保持不变的热力过程 1.建立过程方程式：T=常数（定值）即pv定值2.基本状态参数间的关系式：按理想气体状态方程式pvRT，可得定温过程中系统的压力和比容成反比，即或或第13页，共66页，编辑于2022年，星期日pvTs1212定温过程的定温过
4、程的p-v p-v 图图 定温过程的定温过程的T-sT-s图图第14页，共66页，编辑于2022年，星期日、绝热过程（定熵过程）绝热过程：是系统与外界没有热交换的情况下发生的热 力过程。1.建立过程方程式：为比热容比或绝热指数，单原子气体单原子气体 k k=1.66=1.66双原子气体双原子气体 k k=1.4=1.4多原子气体多原子气体 k k=1.29=1.29第15页，共66页，编辑于2022年，星期日pvTs1212T绝热过程的绝热过程的p-v p-v 图图 绝热过程的绝热过程的T-sT-s图图第16页，共66页，编辑于2022年，星期日、多变过程 以上四种基本热力过程中均为某一状态参
5、数保持不变的过程。在工程中常常有一些过程，其状态参数均在变化，且与外界有热量、功量交换。多变过程：凡工质按定值而变化的过程称为多变过程。其中：n 为多变指数，在0之间变化，每个n 值代表一个多 变过程。第17页，共66页，编辑于2022年，星期日pvTsn=0n=n=n=0n=0n=0n=kn=kn=kn=kn=1n=1n=1n=11n k1n k1n k1n kn=n=n=n=n0n0n0n 0K，都在不断发射热射线。第54页，共66页，编辑于2022年，星期日 热辐射基本公式 1.黑体辐射能（史蒂芬-玻尔兹曼定律）2.一切实际物体的辐射能力都小于同温度下的和黑体 为该物体的发射率，也称黑度
6、，总是小于1。3.两物体之间传热第55页，共66页，编辑于2022年，星期日普朗克定律（Planck）普朗克定律：揭示了黑体的单色辐射力与波长、温度的依变关系。揭示在特定温度下黑体的辐射能按波长分布的规律。绝对黑体的单色辐射力与波长和温度的关系。式中，波长，m；T 黑体温度，K；c1 第一辐射常数，3.734108 m4W/m2；c2 第二辐射常数，1.4387104 mK；W/m2m第56页，共66页，编辑于2022年，星期日维恩定律（Wien）维恩定律:是反映对应于最大单色辐射力的波长max与绝 对温度T之间的关系。E 最大值对应的波长 m 与T 的关系为即：维恩定律表明黑体携带辐射能最多
7、的射线波长m，随绝对温度T的升高而移向波长较短的方向。维恩定律数学表达式维恩定律数学表达式第57页，共66页，编辑于2022年，星期日 兰贝特定律1.表述1：黑体表面具有漫反射性质，即黑体和漫反射表面，在半球空间各个方向上辐射强度相等。2.表述2：漫反射表面的辐射力是任意方向辐射强度的 倍。基尔霍夫定律 实际物体的辐射力与同温度下黑体的辐射力之比称为该物体的发射率。单色定向发射率与单色定向吸收率的关系为：第58页，共66页，编辑于2022年，星期日.强化与消弱辐射传热方法强化辐射换热的主要途径：增加发射率；增加角系数消弱辐射换热的主要途径：降低发射率；降低角系数；加入隔热板第59页，共66页，
8、编辑于2022年，星期日四、热工测量技术1.测量的定义 测量就是运用专门的工具，通过试验和对试验数据的分析计算，将被测物理量与同性质的标准量（测量单位）进行比较，以确定出被测量是标准量多少倍数的过程。所得的倍数称为测量值。测量过程的三要素：测量方法、测量单位、测量工具。测量工作包括：测量方法、测量仪表的选择、测得数据的处理。国际单位制选定基本物理量：长度（米）、质量（千克）、时间（秒）、电流强度（安培）、热力学温度（开尔文）、物质的量（摩尔）、发光强度（坎德拉）。其他物理量的单位都可以由这些基本单位导出。第60页，共66页，编辑于2022年，星期日2.测量方法 根据测量结果的获取方式分：直接测
9、量 间接测量法 组合测量 根据被测量与测量单位的比较方式分：偏差测量法 零位测量法 微差测量法 根据仪表是否与被测对象接触分：接触测量法 非接触测量 根据被测量在测量过程中的状态：静态测量法、动态测量法。第61页，共66页，编辑于2022年，星期日3.误差的表示方法 绝对误差：仪表的指示值与被测量的真实值之间的差值。相对误差：绝对误差与标准值之比的百分数。相对误差更能说明示值的准确程度。引用误差：是仪表的绝对误差与该仪表的测量范围的比值，并以百分数表示。仪表的基本误差和允许误差4.误差产生原因 仪器因素；环境因素 方法因素；主观因素第62页，共66页，编辑于2022年，星期日5.测量误差的分类
10、 粗大误差：主要是由于操作者的主观过失引起。在测量结果中应当剔除。处理方法：细心检查、认真操作、反复测量、多人合作等。系统误差：在同一条件下，多次测量同一被测量，绝对值和符号保持不变或按某种确定规律变化的误差。发现方法：理论分析法、实验对比法、数据分析法。处理方法：从产生系统误差的根源上加以消除；用修正的方法引入修正值或修正项；选择适当的测量方法，用测量技术抵消系统误差。第63页，共66页，编辑于2022年，星期日.随机误差：在相同的条件下，多次测量同一被测量时，绝对值和符号不可预知地变化着的误差称为随机误差，也叫偶然误差。随机误差必然发生，只能设法减小，而不能彻底消除。产生原因：主要是测量过
11、程中存在的许多难以控制的、不确定因素引起。特点：单峰性：绝对值小的误差比绝对值大的误差出现几率大，非常大误差出现几率为零；对称性；有界性；抵偿性。随机误差的处理方法：适当提高仪表等级 进行多次测量，以测量结果的算术平均值作为测量结果。第64页，共66页，编辑于2022年，星期日6.测量范围和测量精度 仪表量程 仪表或测量系统所能测量的最大输入值与最小输入值之间的范围。如果被测量在满刻度的2/3左右，则能提高测量精度。测量精度 精密度：反映随机误差的影响程度 正确度：反映了测量结果中系统误差的大小 准确度：表示测量结果与真值的一致程度。第65页，共66页，编辑于2022年，星期日7.不确定度 定义：表征合理赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。不确定度分：A类不确定度和B类不确定度。不确定度是表征被测量的真值在某个量值范围的估计值，它反映被测量的平均值附近的一个范围，真值以一定概率落在其中。第66页，共66页，编辑于2022年，星期日