簡介：水力學(xué),主講教師楊慶、張陵蕾2014年9～12月,水力學(xué)的目的、任務(wù)和研究對象是什么為什么要首先討論液體的物理性質(zhì)什么是慣性慣性力如何描述慣性力為什么是假想力水的密度與哪些因素有關(guān)最大值是多少重力如何計(jì)算汽油和水的重力加速度哪個(gè)大上海、拉薩和成都何處的重力加速度最大海平面的重力加速度可取多少什么是液體的粘滯性如何描述牛頓內(nèi)摩擦定律的內(nèi)涵是什么如何據(jù)此計(jì)算粘滯力水的運(yùn)動粘滯系數(shù)與哪些因素有關(guān)一般可取值多少何為牛頓流體其切應(yīng)力與流速梯度是何關(guān)系,0章內(nèi)容回顧,何為液體的壓縮性如何描述水的體積壓縮率或體積模量與哪些因素有關(guān)水的體積模量一般可取值多少哪些情況下不能忽略水的彈性什么是表面張力如何描述何時(shí)需考慮什么是連續(xù)介質(zhì)為什么要引入本假定是否準(zhǔn)確什么是理想液體為什么要引入本假定是否準(zhǔn)確理想液體的切應(yīng)力與流速梯度是何關(guān)系什么是表面力、質(zhì)量力、單位質(zhì)量力處于靜止或相對平衡狀態(tài)液體在橫向、縱向和垂向的單位質(zhì)量力分別是多少,0章內(nèi)容回顧,1,水靜力學(xué),本章學(xué)習(xí)基本要求,水靜力學(xué)的任務(wù)研究液體平衡的規(guī)律及其實(shí)際應(yīng)用。液體的平衡狀態(tài)有兩種靜止?fàn)顟B(tài)即液體相對于地球沒有運(yùn)動；相對平衡狀態(tài)即所研究的整個(gè)液體相對于地球雖在運(yùn)動，但液體對于容器或液體質(zhì)點(diǎn)之間沒有相對運(yùn)動。如沿直線等速行駛或等加速行駛的容器中所盛液體。注意液體在平衡狀態(tài)下沒有內(nèi)摩擦力，因此理想液體和實(shí)際液體所遵循的規(guī)律相同。水靜力學(xué)的目標(biāo)確定液體對邊界的作用力。,學(xué)習(xí)任務(wù)與目標(biāo),目錄,目錄,11靜水壓強(qiáng)及其特性,111靜水壓力與靜水壓強(qiáng),水力自控翻板閘門,平板閘門,11靜水壓強(qiáng)及其特性,靜水壓力靜止（或處于相對平衡狀態(tài)）液體作用在與之接觸的表面上的水壓力稱為靜水壓力，常以字母FP表示。平均靜水壓強(qiáng)取微小面積△A，令作用于△A上的靜水壓力為△FP，則△A面上單位面積所受的平均靜水壓力為靜水壓強(qiáng)靜水壓力FP的單位牛頓（N）；靜水壓強(qiáng)P的單位牛頓／米2（N／M2），或帕斯卡（PA）。在許多情況下，決定事物性質(zhì)的不是壓力而是壓強(qiáng)。,11靜水壓強(qiáng)及其特性,靜水壓強(qiáng)的兩個(gè)重要特性靜水壓強(qiáng)的方向與受壓面垂直并指向受壓面。,112靜水壓強(qiáng)的特性,11靜水壓強(qiáng)及其特性,任一點(diǎn)靜水壓強(qiáng)的大小和受壓面方向無關(guān)，或者說作用于同一點(diǎn)上各方向的靜水壓強(qiáng)大小相等。,以平衡液體中邊長為△X、△Y、△Z的微分四面體為對象，研究其受力情況。,△FPX為作用在O′DB面上的靜壓力；,△FPY為作用在O′DC面上的靜壓力；,△FPZ為作用在O′BC面上的靜壓力；,△FPN為作用在BDC面上的靜壓力。,O,四面體體積,總質(zhì)量力在三個(gè)坐標(biāo)方向的投影為,按照平衡條件，所有作用于微小四面體上的外力在各坐標(biāo)軸上投影的代數(shù)和應(yīng)分別為零，即,而四面體四個(gè)表面面積間滿足,作為連續(xù)介質(zhì)的平衡液體內(nèi)，任一點(diǎn)的靜水壓強(qiáng)僅是空間坐標(biāo)的函數(shù)而與受壓面無關(guān)。,12液體的平衡微分方程式及其積分,液體平衡微分方程式是表征液體處于平衡狀態(tài)時(shí)，作用于液體上各種力之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式。取邊長為DX、DY、DZ的平行微分六面體進(jìn)行研究。對連續(xù)函數(shù)，可采用泰勒級數(shù)展開為,以ΡDXDYDZ除上式各項(xiàng)并化簡，可得,表面力,X方向靜水壓力,及,質(zhì)量力,X方向,液體處于平衡狀態(tài)，故有,同理，對于Y、Z方向可推出類似結(jié)果，從而得到如下微分方程組，又稱歐拉平衡微分方程組。,該式的物理意義為,平衡液體中，靜水壓強(qiáng)沿某一方向的變化率與該方向單位體積上的質(zhì)量力相等。,將歐拉平衡微分方程式各式分別乘以DX,DY,DZ然后相加得,上式是不可壓縮均質(zhì)液體平衡微分方程式的另一種表達(dá)形式。,因?yàn)镻PX,Y,Z，故有,綜合整理，可得作用在平衡液體上的質(zhì)量力應(yīng)滿足,必然存在力勢函數(shù)UX,Y,Z，且滿足,滿足上述關(guān)系式的力稱為有勢力。如慣性力、重力等。,將歐拉方程前兩式分別對Y和X取偏導(dǎo)數(shù),作用在平衡液體上的質(zhì)量力的性質(zhì),對不可壓均質(zhì)液體,力勢函數(shù)的全微分DU，等于單位質(zhì)量力在空間移動DS距離所作的功。,上式表明,作用在液體上的質(zhì)量力必須是有勢力，液體才能保持平衡。,故有,由于,上式為可壓縮均質(zhì)液體的平衡微分方程。,帕斯卡定律平衡液體中，邊界上的壓強(qiáng)P0將等值地傳遞到液體內(nèi)的一切點(diǎn)上；即當(dāng)P0增大或減小時(shí)，液體內(nèi)任意點(diǎn)的壓強(qiáng)也相應(yīng)地增大或減小同樣數(shù)值。,如果已知平衡液體邊界上（或液體內(nèi)）某點(diǎn)的壓強(qiáng)為P0、力勢函數(shù)為U0，則積分常數(shù),對不可壓縮均質(zhì)液體的平衡微分方程進(jìn)行積分，可得,可得,由于力勢函數(shù)U只是空間坐標(biāo)的函數(shù)，因此UU0也僅是空間坐標(biāo)的函數(shù)，與P0無關(guān)。,等壓面靜水壓強(qiáng)值相等的點(diǎn)連接成的面（可能是平面也可能是曲面）。等壓面性質(zhì)在平衡液體中等壓面即是等勢面在等壓面上，P常數(shù)，故DP0，亦即ΡDU0。對不可壓縮均質(zhì)液體，Ρ為常數(shù)，由此得出DU0，即U常數(shù)。,13等壓面,23,,13等壓面,等壓面與質(zhì)量力正交,在平衡液體中任取一等壓面，質(zhì)點(diǎn)M質(zhì)量為DM，在質(zhì)量力F作用下沿等壓面移動微分距離DS。,令I(lǐng),J,K表示坐標(biāo)軸上的單位矢量，則F和DS可分別表示為,FFXIFYJFZKDM,DSDXIDYJDZK,力F沿DS移動所作的功可寫作矢量F與DS的數(shù)性積,因等壓面上DU0，所以WFDS0，也即質(zhì)量力必須與等壓面正交。,注意,靜止液體質(zhì)量力僅為重力時(shí)，局部而言等壓面必定是水平面；大范圍而言，等壓面應(yīng)是處處和地心引力成正交的曲面。平衡液體與大氣相接觸的自由表面為等壓面。不同流體的交界面也是等壓面。,14重力作用下靜水壓強(qiáng)的基本公式,實(shí)際工程中，作用于平衡液體上的質(zhì)量力常常只有重力，即所謂靜止液體。采用右圖所示的直角坐標(biāo)系。,26,O,僅有重力作用時(shí)，F(xiàn)X＝0，F(xiàn)Y＝0，F(xiàn)Z＝G，代入平衡微分方程式，可得,對均質(zhì)液體，積分上式可得,在自由面上滿足ZZ0，PP0，則有,得出靜止液體中任意點(diǎn)的靜水壓強(qiáng)計(jì)算公式,式中,HZ0–Z表示該點(diǎn)在自由面以下的淹沒深度；P0表示自由面上的氣體壓強(qiáng)。,或者,可見，靜止液體內(nèi)任意點(diǎn)的靜水壓強(qiáng)由兩部分組成一部分是自由面上的氣體壓強(qiáng)P0，它遵從帕斯卡定律；另一部分是ΡGH，相當(dāng)于單位面積上高度為H的水柱的重量。,淹沒深度相同的各點(diǎn)靜水壓強(qiáng)相等，只適用于質(zhì)量力只有重力的同一種連續(xù)介質(zhì)。對不連續(xù)液體或一個(gè)水平面穿過了兩種不同介質(zhì)，位于同一水平面上的各點(diǎn)壓強(qiáng)并不相等。,A連通容器,B連通器被隔斷,C盛有不同種類溶液的連通器,15幾種質(zhì)量力同時(shí)作用下的液體平衡,液體相對于地球運(yùn)動，但相對于容器仍保持靜止的狀態(tài)為相對平衡。以繞中心軸做等角速度旋轉(zhuǎn)的圓柱形容器中的液體為例進(jìn)行分析。,達(dá)朗貝爾原理表明對具有加速度的運(yùn)動物體進(jìn)行受力分析時(shí)，若加上一個(gè)與加速度相反的慣性力，則作用于物體上的所有外力（包括慣性力）應(yīng)保持平衡。,對旋轉(zhuǎn)容器中的液體，所受質(zhì)量力應(yīng)包括重力與離心慣性力。,上式表明繞中心軸作等角速度旋轉(zhuǎn)的平衡液體，其等壓面為拋物面。,作用于圓筒內(nèi)任一質(zhì)點(diǎn)MX,Y,Z單位質(zhì)量上的離心慣性力為,等壓面上DP0，得,積分可得,FΩ2R。F的方向?yàn)橥ㄟ^M點(diǎn)的半徑方向。單位質(zhì)量力為,自由面最低點(diǎn)X0,Y0,ZZSZ0，則積分常數(shù)CGZ0?？傻米杂擅娣匠虨?因?yàn)?代入自由面上邊界條件，得常數(shù)C1值,故,靜水壓強(qiáng)分布規(guī)律,積分上式可得,代入自由面方程并整理，可得為,若令HZSZ，H為液體內(nèi)部任意質(zhì)點(diǎn)MX,Y,Z在自由液面下的淹沒深度，則,上式表明相對平衡液體中任意點(diǎn)的靜水壓強(qiáng)仍然與該點(diǎn)淹沒深度成比例，等水深面仍是等壓面。,質(zhì)量力只有重力作用的靜止液體中，對任意點(diǎn)有,在有幾種質(zhì)量力同時(shí)作用的相對平衡液體中這種關(guān)系一般不存在。由,即在繞中心軸作等角速旋轉(zhuǎn)的液體中，只有R值相同的那些點(diǎn)，即位于同心圓柱面上的各點(diǎn)，才保持不變。,可得到,16絕對壓強(qiáng)與相對壓強(qiáng),36,由地球表面大氣所產(chǎn)生的壓強(qiáng)，稱為大氣壓強(qiáng)。海拔高程不同，大氣壓強(qiáng)也有差異。我國法定計(jì)量單位中，把101325KPA稱為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。,以P′表示絕對壓強(qiáng)，P表示相對壓強(qiáng)，PA表示當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簭?qiáng)。則有水利工程中，自由面上的氣體壓強(qiáng)等于當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)，故靜止液體內(nèi)任意點(diǎn)的相對壓強(qiáng)為,16絕對壓強(qiáng)與相對壓強(qiáng),163真空及真空度絕對壓強(qiáng)總是正值，相對壓強(qiáng)可能為正也可能為負(fù)。相對壓強(qiáng)為負(fù)值時(shí)，則稱該點(diǎn)存在真空。真空的大小用真空度PK表示。真空度是指該點(diǎn)絕對壓強(qiáng)小于當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)的數(shù)值。真空又稱為負(fù)壓。,16絕對壓強(qiáng)與相對壓強(qiáng),例12一封閉水箱（見圖），自由面上氣體壓強(qiáng)為85KPA，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?8KPA，淹沒深度H為1M處點(diǎn)C的絕對靜水壓強(qiáng)、相對靜水壓強(qiáng)和真空度。,解C點(diǎn)絕對靜水壓強(qiáng)為,C點(diǎn)的相對靜水壓強(qiáng)為,相對壓強(qiáng)為負(fù)值，說明C點(diǎn)存在真空。真空度為,例13情況同上例，試問當(dāng)C點(diǎn)相對壓強(qiáng)P為98KPA時(shí)，C點(diǎn)在自由面下的淹沒深度H為多少,解相對靜水壓強(qiáng),代入已知值后可算得,例15如圖，有一底部水平側(cè)壁傾斜之油槽，側(cè)壁傾角為30°，被油淹沒部分壁長L為6M，自由面上的壓強(qiáng)油的密度為8163KG/M3，問槽底板上壓強(qiáng)為多少,解槽底板為水平面，故為等壓面，底板上各處壓強(qiáng)相等。底板在液面下的淹沒深度HLSIN30°61/23M。,底板絕對壓強(qiáng),底板相對壓強(qiáng),因?yàn)榈装逋鈧?cè)也同樣受到大氣壓強(qiáng)的作用，故底板上的實(shí)際荷載只有相對壓強(qiáng)部份。,解因水箱和測壓管內(nèi)是互相連通的同種液體，故和水箱自由表面同高程的測壓管內(nèi)N點(diǎn)，應(yīng)與自由表面位于同一等壓面上，其壓強(qiáng)應(yīng)等于自由表面上的大氣壓強(qiáng)，即。,例16如圖，一開口水箱，自由表面上的當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為在水箱右下側(cè)連接一根封閉的測壓管，今用抽氣機(jī)將管中氣體抽凈（即為絕對真空），求測壓管水面比水箱水面高出的H值為多少,從測壓管來考慮,因,故,PA,17壓強(qiáng)的測量,171測壓管,若欲測容器中A點(diǎn)的液體壓強(qiáng)，可在容器上設(shè)置一開口細(xì)管。則A、B點(diǎn)位于同一等壓面，兩點(diǎn)壓強(qiáng)相等。,式中H稱為測壓管高度。,利用水靜力學(xué)原理設(shè)計(jì)的液體測壓計(jì)有測壓管、測壓計(jì)、差壓計(jì)等。,當(dāng)A點(diǎn)壓強(qiáng)較小時(shí),●可在測壓管中放入輕質(zhì)液體（如油），以增大測壓管標(biāo)尺讀數(shù)。,●也可將測壓管傾斜放置，HLSINΑ。,當(dāng)被測點(diǎn)壓強(qiáng)很大時(shí),所需測壓管很長，這時(shí)可以改用U形水銀測壓計(jì)。,A點(diǎn)的相對壓強(qiáng)為,式中，Ρ與ΡHG分別為水和水銀的密度。,172U形水銀測壓計(jì),在U形管內(nèi)，水銀面NN為等壓面，因而1點(diǎn)和2點(diǎn)壓強(qiáng)相等。,對測壓計(jì)右支,對測壓計(jì)左支,A點(diǎn)的絕對壓強(qiáng),A點(diǎn)的相對壓強(qiáng),差壓計(jì)是直接測量兩點(diǎn)壓強(qiáng)差的裝置。若左、右兩容器內(nèi)各盛一種介質(zhì)，其密度分別為ΡA和ΡB。因CC面是等壓面，于是,173差壓計(jì),由于,若,若被測點(diǎn)A，B間壓差很小，為了提高測量精度，可將U形測壓計(jì)倒裝，并在U形管中注入不與容器中介質(zhì)相混合的輕質(zhì)液體?？山，B兩點(diǎn)間壓差計(jì)算公式為,若,181壓強(qiáng)的液柱表示法壓強(qiáng)大小的表示以單位面積上的壓力數(shù)值即千帕KPA來表示。用工程大氣壓AT表示。用液柱高表示。98KPA1AT＝10MH2O＝736MMHG,18壓強(qiáng)的液柱表示法，水頭與單位勢能,48,在靜水壓強(qiáng)的基本方程式中,182水頭和單位勢能,Z為位置水頭，靜止液體內(nèi)任意點(diǎn)在參考坐標(biāo)平面以上的幾何高度。,為壓強(qiáng)水頭，是該點(diǎn)的測壓管內(nèi)液柱高度。,為測壓管水頭。上式表明靜止液體內(nèi)各點(diǎn)測壓管水頭是常數(shù)。,靜止液體中的能量守恒定律,分別表示單位重量液體所具有的位能和壓能。,靜止液體內(nèi)各點(diǎn)，單位重量液體所具有的勢能相等。,解絕對壓強(qiáng)或?yàn)樗驗(yàn)樗y柱,相對壓強(qiáng)或?yàn)樗?，或?yàn)樗y柱,真空度或?yàn)?84MM水柱，或?yàn)?35MM水銀柱,例18若已知抽水機(jī)吸水管中某點(diǎn)絕對壓強(qiáng)為80試將該點(diǎn)絕對壓強(qiáng)、相對壓強(qiáng)和真空度用水柱及水銀柱表示出來（已知當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為）。,11、12、13、14、15、16、17,本次習(xí)題,51,THANKYOU,

簡介：土力學(xué)于地基基礎(chǔ)土力學(xué)于地基基礎(chǔ)土力學(xué)于地基基礎(chǔ)作業(yè)一名詞解釋1土力學(xué)答土力學(xué)（SOILMECHANICS）是研究土體在力的作用下的應(yīng)力應(yīng)變或應(yīng)力應(yīng)變時(shí)間關(guān)系和強(qiáng)度的應(yīng)用學(xué)科，是工程力學(xué)的一個(gè)分支。為工程地質(zhì)學(xué)研究土體中可能發(fā)生的地質(zhì)作用提供定量研究的理論基礎(chǔ)和方法。主要用于土木、交通、水利等工程。2地基答地基是指建筑物下面支承基礎(chǔ)的土體或巖體。作為建筑地基的土層分為巖石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土。地基有天然地基和人工地基復(fù)合地基）兩類。天然地基是不需要人加固的天然土層。人工地基需要人加固處理，常見有石屑墊層、砂墊層、混合灰土回填再夯實(shí)等。3基礎(chǔ)答基礎(chǔ)是指建筑物地面以下的承重結(jié)構(gòu)，如基坑、承臺、框架柱、地梁等。是建筑物的墻或柱子在地下的擴(kuò)大部分，其作用是承受建筑物上部結(jié)構(gòu)傳下來的荷載，并把它們連同自重一起傳給地基4軟弱下臥層答一般來說，地基由多層土組成時(shí)，持力層以下存在容許承載力小于持力層容許承載力的粘性土工程分類的主要依據(jù)，和天然含水量一起，是估價(jià)土的工程特性的主要參數(shù)9土的靈敏度答土的靈敏度，是指原狀土與其重塑后立即進(jìn)行試驗(yàn)的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度之比值，工程上常用靈敏度ST來衡量粘性土結(jié)構(gòu)性對強(qiáng)度的影響，土的靈敏度越高，結(jié)構(gòu)性越強(qiáng)，受擾動后土的強(qiáng)度降低愈多。天然狀態(tài)下的粘性土，由于地質(zhì)歷史作用常具有一定的結(jié)構(gòu)性。當(dāng)天然結(jié)構(gòu)被破壞時(shí)，土粒間的膠結(jié)物質(zhì)以及土粒、離子、水分子之間所組成的平衡體系受到破壞，黏性土的強(qiáng)度降低，壓縮性增高。10自重應(yīng)力答自重應(yīng)力是巖土體內(nèi)由自身重量引起的應(yīng)力。巖土體中任一點(diǎn)垂直方向的自重應(yīng)力，等于這一點(diǎn)以上單位面積巖土柱的質(zhì)量。11基底壓力答建筑物的荷載通過自身基礎(chǔ)傳給地基，在基礎(chǔ)底面與地基之間便產(chǎn)生了荷載效應(yīng)接觸應(yīng)力。它既是基礎(chǔ)作用于地基的基地壓力，同時(shí)又是地基反作用于基礎(chǔ)的基底反力。主要用于計(jì)算地基中的附加應(yīng)力，影響基底壓力分布和大小的因素很多除與基礎(chǔ)，所受荷載大小及基礎(chǔ)的形狀、尺寸和埋深有關(guān)外還與基礎(chǔ)本身與地基土的相對剛度

簡介：工程彈塑性力學(xué),15簡單應(yīng)力狀態(tài)的彈塑性問題,1151基本實(shí)驗(yàn)資料1152應(yīng)力－應(yīng)變的簡化模型1153應(yīng)變的表示法1154理想彈塑性材料的簡單桁架1155線性強(qiáng)化彈塑性材料的簡單桁架1156加載路徑對桁架內(nèi)應(yīng)力和應(yīng)變的影響,151基本實(shí)驗(yàn)資料,一、應(yīng)力應(yīng)變曲線,（1）單向拉伸曲線,（A）有明顯屈服流動階段,拉伸試驗(yàn)和靜水壓力試驗(yàn)是塑性力學(xué)中的兩個(gè)基本試驗(yàn)，塑性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的建立是以這些實(shí)驗(yàn)資料為基礎(chǔ)。,屈服應(yīng)力,屈服應(yīng)力,如低碳鋼,鑄鐵,合金鋼等,如中碳鋼,高強(qiáng)度合金鋼,有色金屬等,151基本實(shí)驗(yàn)資料,一、應(yīng)力應(yīng)變曲線,經(jīng)過屈服階段后，材料又恢復(fù)了抵抗變形的能力。在第二次加載過程中，彈性系數(shù)仍保持不變，但彈性極限及屈服極限有升高現(xiàn)象，其升高程度與塑性變形的歷史有關(guān)，決定與前面塑性變形的程度。這種現(xiàn)象稱為材料的應(yīng)變強(qiáng)化或加工硬化。,材料在塑性階段的一個(gè)重要特點(diǎn)在加載和卸載的過程中應(yīng)力和應(yīng)變服從不同的規(guī)律,加載,卸載,,簡單拉伸試驗(yàn)的塑性階段,151基本實(shí)驗(yàn)資料,一、應(yīng)力應(yīng)變曲線,（2）拉伸與壓縮曲線的差異（一般金屬材料）,應(yīng)變PE）,（塑性流動階段）,約束塑性變形階段,桿2已屈服，桿1、3仍為彈性,塑性流動階段,3桿均屈服,相應(yīng)的荷載為塑性極限荷載,點(diǎn)A的位移,1538,1535,1536,1537,154理想彈塑性材料的簡單桁架,彈性與塑性極限荷載（極限位移）的關(guān)系,荷載撓度曲線,1539,154理想彈塑性材料的簡單桁架,卸載符合彈性規(guī)律。設(shè)荷載變化為DP，則由式1533得,三、卸載,若加載至P（PEPE），此過程仍為彈性過程。這相當(dāng)于將彈性范圍由擴(kuò)大了。,四、重復(fù)加載,這種使其彈性范圍擴(kuò)大的有利的殘余應(yīng)力狀態(tài)稱為安定狀態(tài)。,155線性強(qiáng)化彈塑性材料的簡單桁架,聯(lián)立平衡和協(xié)調(diào)方程可求得,平衡方程與協(xié)調(diào)方程不變,加載過程，物理方程改變部分,1彈性階段P?PE與理想彈塑性相同,2約束塑性變形階段P?PE,1542,1543,155線性強(qiáng)化彈塑性材料的簡單桁架,桿1、3進(jìn)入屈服,3塑性流動階段P?PE,,1544,與理想彈塑性材料的比較,1545,如考慮中等強(qiáng)化情形,說明這時(shí)理想塑性的近似還是比較好的，考慮強(qiáng)化對它的影響不大。,155線性強(qiáng)化彈塑性材料的簡單桁架,考慮隨動強(qiáng)化，加載應(yīng)力范圍為2SS，即要求DS2?2SS，,4卸載,仍按彈性規(guī)律變化,卸載后桿2轉(zhuǎn)為壓應(yīng)力，是否會進(jìn)入壓縮塑性狀態(tài),,,最大安定荷載,155線性強(qiáng)化彈塑性材料的簡單桁架,圖示等截面桿，截面積為A，在XAA0,桿1，2仍保持塑性狀態(tài),桿3卸載,156加載路徑對桁架應(yīng)力應(yīng)變的影響,加載方案①,從1547可得,1549,,當(dāng)Δ?32?S；使?3?S時(shí)，桿3進(jìn)入壓縮屈服，整個(gè)桁架進(jìn)入塑性流動階段,疊加上初始值后,,保持的比例，一直加載到方案一的最終狀態(tài),156加載路徑對桁架應(yīng)力應(yīng)變的影響,加載方案②,,彈性階段,最大,對應(yīng)的應(yīng)力和位移,,再繼續(xù)加載,156加載路徑對桁架應(yīng)力應(yīng)變的影響,加載方案②,對應(yīng)的應(yīng)力和位移,1550,,

簡介：第二篇材料力學(xué),工程力學(xué),,第7章軸向拉壓桿件的強(qiáng)度與變形計(jì)算,第二篇材料力學(xué),工程力學(xué),,?軸向拉壓桿橫截面上的應(yīng)力,?軸向拉壓桿斜截面上的應(yīng)力,?軸向拉壓桿的變形計(jì)算胡克定律,?軸向拉壓桿的強(qiáng)度計(jì)算,第7章軸向拉壓桿件的強(qiáng)度與變形計(jì)算,,?軸向拉壓桿橫截面上的應(yīng)力,第7章軸向拉壓桿件的強(qiáng)度與變形計(jì)算,,承受軸向載荷的拉（壓）桿在工程中的應(yīng)用非常廣泛。,一些機(jī)器和結(jié)構(gòu)中所用的各種緊固螺栓，在緊固時(shí)，要對螺栓施加預(yù)緊力，螺栓承受軸向拉力，將發(fā)生伸長變形。,第7章軸向拉壓桿件的強(qiáng)度與變形計(jì)算,,承受軸向載荷的拉（壓）桿在工程中的應(yīng)用非常廣泛。,由汽缸、活塞、連桿所組成的機(jī)構(gòu)中，不僅連接汽缸缸體和汽缸蓋的螺栓承受軸向拉力，帶動活塞運(yùn)動的連桿由于兩端都是鉸鏈約束，因而也是承受軸向載荷的桿件。,第7章軸向拉壓桿件的強(qiáng)度與變形計(jì)算,,第7章軸向拉壓桿件的強(qiáng)度與變形計(jì)算,,斜拉橋承受拉力的鋼纜,第7章軸向拉壓桿件的強(qiáng)度與變形計(jì)算,,第7章軸向拉壓桿件的強(qiáng)度與變形計(jì)算,,?71軸向拉壓桿橫截面上的應(yīng)力,,?71軸向拉壓桿橫截面上的應(yīng)力,,?71軸向拉壓桿橫截面上的應(yīng)力,,?71軸向拉壓桿橫截面上的應(yīng)力,,?72軸向拉壓桿斜截面上的應(yīng)力,?72軸向拉壓桿斜截面上的應(yīng)力,,?72軸向拉壓桿斜截面上的應(yīng)力,,?72軸向拉壓桿斜截面上的應(yīng)力,,?73軸向拉壓桿的變形計(jì)算胡克定律,?73軸向拉壓桿的變形計(jì)算胡克定律,軸向拉壓的變形分析,A細(xì)長桿受拉會變長變細(xì)，B受壓會變短變粗,C長短的變化，沿軸線方向，稱為縱向變形,D粗細(xì)的變化，與軸線垂直，稱為橫向變形,,,P,P,,,設(shè)一長度為L、橫截面面積為A的等截面直桿，承受軸向載荷后，其長度變?yōu)長十?L，其中?L為桿的伸長量。,絕對變形彈性模量,,,?73軸向拉壓桿的變形計(jì)算胡克定律,,,這是描述彈性范圍內(nèi)桿件承受軸向載荷時(shí)力與變形的胡克定律。其中，F(xiàn)N軸力等于為作用在桿件兩端的載荷；E為桿材料的彈性模量，它與正應(yīng)力具有相同的單位；EA稱為桿件的拉伸（或壓縮）剛度TENSILEORCOMPRESSIONRIGIDITY式中“＋”號表示伸長變形；“－”號表示縮短變形。,絕對變形彈性模量,胡克（虎克）定律,,,?73軸向拉壓桿的變形計(jì)算胡克定律,,,絕對變形彈性模量,胡克（虎克）定律,適用條件1）FN必須是作用在一段桿件截面的形心的軸力，（多個(gè)外力，分段計(jì)算軸力與變形）2）只有桿件在線彈性范圍加載,,,?73軸向拉壓桿的變形計(jì)算胡克定律,,,需要指出的是，上述關(guān)于正應(yīng)變的表達(dá)式只適用于桿件各處均勻變形的情形。,相對變形正應(yīng)變,對于桿件沿長度方向均勻變形的情形，其相對伸長量表示軸向變形的程度，是這種情況下桿件的正應(yīng)變。,?73軸向拉壓桿的變形計(jì)算胡克定律,,,,胡克定律,,,?73軸向拉壓桿的變形計(jì)算胡克定律,,,橫向變形與泊松比,桿件承受軸向載荷時(shí)，除了軸向變形外，在垂直于桿件軸線方向也同時(shí)產(chǎn)生變形，稱為橫向變形。,?73軸向拉壓桿的變形計(jì)算胡克定律,,,橫向變形與泊松比,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對于同一種材料，若在彈性范圍內(nèi)加載，軸向應(yīng)變?X與橫向應(yīng)變?Y之間存在下列關(guān)系,?為材料的另一個(gè)常數(shù)，稱為泊松比POISSONRATIO。泊松比為無量綱量。,負(fù)號表示縱向與橫向變形的方向相反,?73軸向拉壓桿的變形計(jì)算胡克定律,幾種常用材料的E和M的約值,最重要的兩個(gè)材料常數(shù),,,,,B階梯桿，各段EA不同，計(jì)算總變形。,,,總變形,內(nèi)力,DX段的變形,C受軸向均勻分布荷載作用的桿。（圖所示懸掛桿在自重作用下，容重為）,第7章軸向拉壓桿件的強(qiáng)度與變形計(jì)算,3、軸向拉壓桿的變形計(jì)算,例,已知等截面直桿橫截面面積A＝500MM2,彈性模量E＝200GPA，試計(jì)算桿件總變形量。,,例題2,變截面直桿，ADE段為銅制,EBC段為鋼制；在A、D、B、C等4處承受軸向載荷。已知ADEB段桿的橫截面面積AAB＝10102MM2，BC段桿的橫截面面積ABC＝5102MM2；FP＝60KN；銅的彈性模量EC＝100GPA，鋼的彈性模量ES＝210GPA；各段桿的長度如圖中所示，單位為MM。,試求1．直桿橫截面上的絕對值最大的正應(yīng)力；2．直桿的總變形量,?73軸向拉壓桿的變形計(jì)算胡克定律,,解1．作軸力圖由于直桿上作用有4個(gè)軸向載荷，而且AB段與BC段桿橫截面面積不相等，為了確定直桿橫截面上的最大正應(yīng)力和桿的總變形量，必須首先確定各段桿的橫截面上的軸力。,應(yīng)用截面法，可以確定AD、DEB、BC段桿橫截面上的軸力分別為,FNAD＝－2FP＝120KN；FNDE＝FNEB＝－FP＝60KN；FNBC＝－FP＝60KN。,?73軸向拉壓桿的變形計(jì)算胡克定律,,2．計(jì)算直桿橫截面上絕對值最大的正應(yīng)力,橫截面上絕對值最大的正應(yīng)力將發(fā)生在軸力絕對值最大的橫截面，或者橫截面面積最小的橫截面上。本例中，AD段軸力最大；BC段橫截面面積最小。所以，最大正應(yīng)力將發(fā)生在這兩段桿的橫截面上,?73軸向拉壓桿的變形計(jì)算胡克定律,,3．計(jì)算直桿的總變形量,直桿的總變形量等于各段桿變形量的代數(shù)和,上述計(jì)算中，DE和EB段桿的橫截面面積以及軸力雖然都相同，但由于材料不同，所以需要分段計(jì)算變形量。,?73軸向拉壓桿的變形計(jì)算胡克定律,,?74軸向拉壓桿的強(qiáng)度計(jì)算,?74軸向拉壓桿的強(qiáng)度計(jì)算,前面討論桿件軸向拉壓時(shí)截面的應(yīng)力是構(gòu)件的實(shí)際應(yīng)力工作應(yīng)力。工作應(yīng)力僅取決于外力和構(gòu)件的幾何尺寸。只要外力和構(gòu)件幾何尺寸相同，不同材料做成的構(gòu)件的工作應(yīng)力是相同的。對于同樣的工作應(yīng)力，為什麼有的構(gòu)件破壞、有的不破壞顯然這與材料的性質(zhì)有關(guān)。,?74軸向拉壓桿的強(qiáng)度計(jì)算,所謂強(qiáng)度設(shè)計(jì)STRENGTHDESIGN是指將桿件中的最大應(yīng)力限制在允許的范圍內(nèi)，以保證桿件正常工作，不僅不發(fā)生強(qiáng)度失效，而且還要具有一定的安全裕度。對于拉伸與壓縮桿件，也就是桿件中的最大（正常工作）正應(yīng)力滿足,,,這一表達(dá)式稱為拉伸與壓縮桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則CRITERIONFORSTRENGTHDESIGN，又稱為強(qiáng)度條件。其中稱為許用應(yīng)力ALLOWABLESTRESS，與桿件的材料力學(xué)性能以及工程對桿件安全裕度的要求有關(guān)。,許用應(yīng)力,,?74軸向拉壓桿的強(qiáng)度計(jì)算,其中稱為許用應(yīng)力ALLOWABLESTRESS，與桿件的材料力學(xué)性能以及工程對桿件安全裕度的要求有關(guān)，由下式確定,,,式中為材料的極限應(yīng)力或危險(xiǎn)應(yīng)力CRITICALSTRESS，由材料的拉伸實(shí)驗(yàn)確定；N為安全因數(shù)，對于不同的機(jī)器或結(jié)構(gòu)，在相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范中都有不同的規(guī)定。,極限應(yīng)力,安全因數(shù),,,?74軸向拉壓桿的強(qiáng)度計(jì)算,原因,實(shí)際與理想不相符,生產(chǎn)過程、工藝不可能完全符合要求,對外部條件估計(jì)不足,數(shù)學(xué)模型經(jīng)過簡化,某些不可預(yù)測的因素,構(gòu)件必須適應(yīng)工作條件的變化，要有強(qiáng)度儲備,考慮安全因素,,許用應(yīng)力,材料的極限應(yīng)力是指保證正常工作條件下，該材料所能承受的最大應(yīng)力值。,所謂正常工作，一是不發(fā)生過大的塑性變形，二是不斷裂破壞。,極限應(yīng)力,,,強(qiáng)度計(jì)算的依據(jù)是強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則或強(qiáng)度條件。強(qiáng)度條件,,注意對于等截面桿,軸力最大的橫截面即為危險(xiǎn)面，軸力最大橫截面上的所有點(diǎn)均為危險(xiǎn)點(diǎn)。,?74軸向拉壓桿的強(qiáng)度計(jì)算,,強(qiáng)度計(jì)算的依據(jù)是強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則或強(qiáng)度條件。據(jù)此，可以解決三類強(qiáng)度問題。,?74軸向拉壓桿的強(qiáng)度計(jì)算,,?強(qiáng)度校核已知桿件的幾何尺寸、受力大小以及許用應(yīng)力，校核桿件或結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是否安全，也就是驗(yàn)證設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是否滿足。如果滿足，則桿件或結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是安全的；否則，是不安全的。,?74軸向拉壓桿的強(qiáng)度計(jì)算,,?尺寸設(shè)計(jì)已知桿件的受力大小以及許用應(yīng)力，根據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，計(jì)算所需要的桿件橫截面面積，進(jìn)而設(shè)計(jì)處出合理的橫截面尺寸。,式中FN和A分別為產(chǎn)生最大正應(yīng)力的橫截面上的軸力和面積。,?74軸向拉壓桿的強(qiáng)度計(jì)算,,?確定許可載荷ALLOWABLELOAD根據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，確定桿件或結(jié)構(gòu)所能承受的最大軸力，進(jìn)而求得所能承受的外加載荷。,式中?FP?為許用載荷。,?74軸向拉壓桿的強(qiáng)度計(jì)算,三種類型的強(qiáng)度計(jì)算,一、強(qiáng)度校核,二、截面設(shè)計(jì),三、確定許可載荷,,1螺紋內(nèi)徑D＝15MM的螺栓，緊固時(shí)所承受的預(yù)緊力為FP＝20KN。若已知螺栓的許用應(yīng)力?Σ?＝150MPA，,試校核螺栓的強(qiáng)度是否安全。,解1．確定螺栓所受軸力,應(yīng)用截面法，很容易求得螺栓所受的軸力即為預(yù)緊力FN＝FP＝20KN,2．計(jì)算螺栓橫截面上的正應(yīng)力,根據(jù)拉伸與壓縮桿件橫截面上的正應(yīng)力公式，螺栓在預(yù)緊力作用下，橫截面上的正應(yīng)力,?74軸向拉壓桿的強(qiáng)度計(jì)算,3．應(yīng)用強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行確定校核,已知許用應(yīng)力?Σ?＝150MPA，而上述計(jì)算結(jié)果表明螺栓橫截面上的實(shí)際應(yīng)力,,所以，螺栓的強(qiáng)度是安全的。,?74軸向拉壓桿的強(qiáng)度計(jì)算,,?74軸向拉壓桿的強(qiáng)度計(jì)算,,?74軸向拉壓桿的強(qiáng)度計(jì)算,,?74軸向拉壓桿的強(qiáng)度計(jì)算,,?74軸向拉壓桿的強(qiáng)度計(jì)算,,?74軸向拉壓桿的強(qiáng)度計(jì)算,,?74軸向拉壓桿的強(qiáng)度計(jì)算,軸向拉伸（壓縮）強(qiáng)度計(jì)算和剛度計(jì)算小結(jié)（見框圖）,1）一定用截面法計(jì)算軸力（內(nèi)力）切記憑主觀判斷（將外力變?yōu)閮?nèi)力）,需要注意的問題,2）注意應(yīng)力，變形公式的使用條件,軸向力必須沿軸線方向,彈性范圍內(nèi)及在L長度內(nèi)的范圍內(nèi)軸向力必須是常數(shù)；否則必須分段。,3）計(jì)算許可載荷，應(yīng)判斷危險(xiǎn)狀態(tài)（許用應(yīng)力），而不能把許可載荷與外力混淆,,?作業(yè),711712,

簡介：第一篇,工程熱力學(xué),（ENGINEERINGTHERMODYNAMICS）,第一章基本概念,11熱力系統(tǒng),12平衡狀態(tài)及狀態(tài)參數(shù),13狀態(tài)方程與狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖,14準(zhǔn)平衡過程與可逆過程,15功量和熱量,16熱力循環(huán),11熱力系統(tǒng),熱力學(xué)中常把研究的對象從周圍物體中分割出來，研究它與周圍物體之間的能量和物質(zhì)的傳遞。這種人為的分割出來的研究對象稱為熱力系統(tǒng)，簡稱熱力系或系統(tǒng)。,√外界（SURROUNDING）,√邊界（BOUNDARY）,√熱力系統(tǒng)（THERMODYNAMICSYSTEM）,熱力系以外與之相互作用的周圍物體統(tǒng)稱為外界或環(huán)境。,為了避免把熱力系和外界混淆起來，設(shè)想有分界面將它們分開，這個(gè)分界面稱為邊界。,邊界可以是真實(shí)的，也可以是假想的；可以是固定的，也可以是運(yùn)動的。熱力系的邊界常用虛線表示。,舉例說明,,,熱力系統(tǒng)分類,根據(jù)熱力系與外界之間的能量和物質(zhì)交換情況，熱力系可分為,（1）閉口系（CLOSEDSYSTEM）與外界無物質(zhì)交換的系統(tǒng)。系統(tǒng)的質(zhì)量始終保持恒定，也稱為控制質(zhì)量（CONTROLMASS，簡寫為CM）。,（2）開口系（OPENSYSTEM）與外界有物質(zhì)交換的系統(tǒng)。通?？偸侨∫幌鄬潭臻g，把研究對象限制在這一空間范圍內(nèi)，也稱為控制容積（CONTROLVOLUME簡寫為CV）。,注意1）閉口系與開口系都可能通過邊界與外界發(fā)生能量的傳遞。2）區(qū)分閉口系和開口系的關(guān)鍵是有沒有物質(zhì)越過了邊界，并不是系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)的質(zhì)量是不是發(fā)生了變化。,（3）絕熱系（ADIABATICSYSTEM）與外界無熱量交換的系統(tǒng)。（4）孤立系（ISOLATEDSYSTEM）外界既無能量交換又無質(zhì)量交換的系統(tǒng)。,閉口系絕熱系,開口系絕熱系,,Q≈0,,★A、B兩部落“雞、犬之聲相聞，民至老死不相往來”,A,B,A部落為系統(tǒng),AB部落為系統(tǒng)孤立系,閉口系,注意1）絕熱系與孤立系都是抽象的概念，是完全理想化了的情況。2）選取何類熱力系對研究問題的結(jié)果并無影響，僅與解決問題的繁復(fù)程度有關(guān)。3）在作熱力學(xué)分析時(shí)，不僅要考慮熱力系內(nèi)部的變化，同時(shí)還要考慮熱力系通過邊界與外界發(fā)生的能量與物質(zhì)的交換，至于外界的變化則不必研究。,√熱機(jī)（HEATENGINE）凡能將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的機(jī)器統(tǒng)稱為熱機(jī)。如蒸汽機(jī)、蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)、噴氣發(fā)動機(jī)等等，或稱熱能動力裝置。,√熱源（HEATSOURCE）與熱力系有熱量交換的物質(zhì)系統(tǒng)的統(tǒng)稱。高溫?zé)嵩礋嵩春銣責(zé)嵩吹蜏責(zé)嵩蠢湓醋儨責(zé)嵩?√簡單可壓縮系（SIMPLECOMPRESSIBLESYSTEM）熱力系由可壓縮流體構(gòu)成，與外界只有可逆體積變化功（可逆過程的膨脹功或壓縮功）的交換的系統(tǒng)。,√工質(zhì)（WORKINGSUBSTANCE）實(shí)現(xiàn)能量相互轉(zhuǎn)換的媒介物稱為工質(zhì)。,介紹幾個(gè)常用概念,,,12平衡狀態(tài)及基本狀態(tài)參數(shù),1平衡狀態(tài)（EQUILIBRIUMSTATE）,（1）熱力狀態(tài),系統(tǒng)在某一瞬間所呈現(xiàn)的宏觀物理狀況稱為系統(tǒng)的熱力狀態(tài)，簡稱狀態(tài)。,（2）平衡狀態(tài),在沒有外界影響的條件下（重力場影響除外），熱力系的宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間而變化的狀態(tài)。,處于平衡狀態(tài)的熱力系，必須同時(shí)具備熱平衡和力平衡，對于有化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng)同時(shí)還應(yīng)具備化學(xué)平衡。,熱平衡在無外界作用的條件下，系統(tǒng)內(nèi)部、系統(tǒng)與外界處處溫度相等。溫差是驅(qū)動熱傳遞的不平衡勢差，溫差的消失則是系統(tǒng)建立熱平衡的必要條件。,力平衡在無外界作用的條件下，系統(tǒng)內(nèi)部、系統(tǒng)與外界處處壓力相等。力差也是驅(qū)使系統(tǒng)狀態(tài)變化的一種不平衡勢差，力差的消失是使系統(tǒng)建立起力平衡的必要條件。,對于有化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng)，化學(xué)勢差的消失才能建立起化學(xué)平衡。,建立平衡狀態(tài)的充要條件系統(tǒng)內(nèi)部或者系統(tǒng)與外界之間各種不平衡勢差的消失。,2狀態(tài)參數(shù)（PARAMETEROFSTATE）,用來描述系統(tǒng)狀態(tài)的宏觀物理量稱為狀態(tài)參數(shù)。常用的狀態(tài)參數(shù)有6個(gè)，即壓力（P）、溫度（T）、比體積（V）、熱力學(xué)能（U）、焓（H）和熵（S）。,狀態(tài)參數(shù),,強(qiáng)度參數(shù)與系統(tǒng)內(nèi)所含工質(zhì)的數(shù)量無關(guān)的狀態(tài)參數(shù)，如P、T等。不具有可加性。,廣延參數(shù)與系統(tǒng)內(nèi)所含工質(zhì)的數(shù)量有關(guān)的狀態(tài)參數(shù)。如V、U、H、S等。具有可加性。單位質(zhì)量的廣延參數(shù)，具有強(qiáng)度參數(shù)的性質(zhì)，稱為比參數(shù)，如V、H、U、S等。,狀態(tài)參數(shù)的特點(diǎn),狀態(tài)參數(shù)是狀態(tài)的單值函數(shù)，熱力系的狀態(tài)一定，其狀態(tài)參數(shù)的數(shù)值也一定。系統(tǒng)狀態(tài)變化時(shí)，初、終狀態(tài)參數(shù)的變化值，僅與初、終狀態(tài)有關(guān)，而與狀態(tài)變化的路徑無關(guān)。,,,當(dāng)系統(tǒng)經(jīng)歷一系列狀態(tài)變化而又回復(fù)到初態(tài)，其狀態(tài)參數(shù)的變化為零。,如果能證明某物理量具有上述數(shù)學(xué)特征，則該物理量一定是狀態(tài)參數(shù)。,處于平衡狀態(tài)的熱力系，狀態(tài)參數(shù)具有確定的數(shù)值。而非平衡狀態(tài)的熱力系其狀態(tài)參數(shù)是不確定的。,工程熱力學(xué)通常只研究平衡狀態(tài)，它是經(jīng)典熱力學(xué)理論框架得以建立的重要基礎(chǔ)。,3基本狀態(tài)參數(shù),壓力（P）、溫度（T）、比體積（V）可以直接或間接地用儀表測量出來，稱為基本狀態(tài)參數(shù)。,（1）壓力（PRESSURE）,單位面積上所受到的垂直作用力（壓強(qiáng)）。,P為工質(zhì)的真實(shí)壓力，即絕對壓力。,,根據(jù)分子熱運(yùn)動學(xué)說，氣體的壓力是大量氣體分子運(yùn)動撞擊容器壁面所產(chǎn)生的平均結(jié)果。,力,面積,,,16,常用非SI壓力單位,國際單位制PA（帕），1PA1N/M2,1MPA103KPA106PA,1BAR（巴）105PA,1ATM（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）1013?105PA,1AT（工程大氣壓）0981?105PA,1MMH2O（毫米水柱）981PA,1MMHG（毫米汞柱）1333PA,壓力測量,只有絕對壓力P才是狀態(tài)參數(shù)。,,,絕對壓力P表壓力PE（PG）真空度PV,當(dāng)?shù)卮髿鈮篜B,負(fù)壓,正壓,18,（2）溫度（TEMPERATURE）,溫度是反映物體冷熱程度的物理量。溫度的高低反映物體內(nèi)部微觀粒子熱運(yùn)動的強(qiáng)弱。,當(dāng)兩個(gè)溫度不同的物體相互接觸時(shí)，它們之間將發(fā)生熱量傳遞，如果沒有其它物體影響，這兩個(gè)物體的溫度將逐漸趨于一致，最終將達(dá)到熱平衡（即溫度相等）。所以溫度是熱平衡的判據(jù)。,1）溫度的物理意義,2）熱力學(xué)第零定律,如果兩個(gè)物體中的每一個(gè)都分別與第三個(gè)物體處于熱平衡，則這兩個(gè)物體彼此也必處于熱平衡。,熱力學(xué)第零定律是溫度測量的理論依據(jù)。,3）溫標(biāo),溫度的數(shù)值表示法。,國際單位制（SI）采用熱力學(xué)溫標(biāo)作為基本溫標(biāo)。,用熱力學(xué)溫標(biāo)確定的溫度稱為熱力學(xué)溫度，用符號T表示，單位為K（開）。,熱力學(xué)溫標(biāo)（絕對溫標(biāo)）,熱力學(xué)溫標(biāo)取水的三相點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，并定義其溫度為27316K。溫差1K相當(dāng)于水的三相點(diǎn)溫度的1/27316。,攝氏溫標(biāo),用攝氏溫標(biāo)確定的溫度稱為攝氏溫度，用符號T表示，單位為℃（攝氏度）。,攝氏溫度的定義式為,,攝氏溫度的零點(diǎn)相當(dāng)于熱力學(xué)溫度的27315K，1℃1K,（3）比體積（SPECIFICVOLUME）,定義,單位質(zhì)量的工質(zhì)所占有的體積，用符號V表示，單位為M3/KG。,密度,單位體積的工質(zhì)所具有的質(zhì)量，用符號?表示，單位為KG/M3。,比體積和密度不是兩個(gè)互相獨(dú)立的狀態(tài)參數(shù)。通常以比體積作為狀態(tài)參數(shù)。,,,,13狀態(tài)方程與狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖,（1）狀態(tài)公理,對于簡單可壓縮系統(tǒng)，只需給出兩個(gè)相互獨(dú)立狀態(tài)的參數(shù)（如P、T）便可確定它的平衡狀態(tài)。,（2）狀態(tài)方程式,表示基本狀態(tài)參數(shù)之間關(guān)系的方程式稱為狀態(tài)方程式。如,,,,,（3）狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖,在以兩個(gè)獨(dú)立狀態(tài)參數(shù)為坐標(biāo)的平面坐標(biāo)圖上，每一點(diǎn)都代表一個(gè)平衡狀態(tài)，而非平衡狀態(tài)無法在圖上表示。,以獨(dú)立狀態(tài)參數(shù)為坐標(biāo)的坐標(biāo)圖。,,,14準(zhǔn)平衡過程和可逆過程,（1）熱力過程,熱力系從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)所經(jīng)歷的全部狀態(tài)稱為熱力過程，簡稱過程。,,,P,PB,Pˊ,PPˊPB,PPB,P＞PB,（2）準(zhǔn)平衡過程（QUASIEQUILIBRIUMPROCESS）,由一系列非常接近平衡狀態(tài)的狀態(tài)所組成的過程就稱為準(zhǔn)平衡過程，也稱為準(zhǔn)靜態(tài)過程（QUASISTATICPROCESS）。,,準(zhǔn)平衡過程的實(shí)現(xiàn)條件是破壞平衡狀態(tài)存在的不平衡勢差（除力差外，還包括溫差、化學(xué)勢差等）應(yīng)無限小。,準(zhǔn)平衡過程是實(shí)際過程的理想化，是實(shí)際過程進(jìn)行得非常緩慢的一個(gè)極限。實(shí)際設(shè)備中所進(jìn)行的過程都是在有限勢差作用下進(jìn)行的，都是非平衡過程。但在熱力學(xué)中，為便于分析，常把實(shí)際過程當(dāng)作準(zhǔn)平衡過程來處理。這是因?yàn)橄到y(tǒng)在平衡狀態(tài)被破壞后自動恢復(fù)平衡所需的時(shí)間，即所謂弛豫時(shí)間非常短，而過程進(jìn)行的時(shí)間遠(yuǎn)大于弛豫時(shí)間，系統(tǒng)一旦偏離平衡狀態(tài)，系統(tǒng)很快重新恢復(fù)平衡狀態(tài)。因此，將某些實(shí)際設(shè)備中進(jìn)行的過程視為準(zhǔn)平衡過程是可以被允許的。如果在某些情況下這樣的處理會帶來較大的誤差時(shí)，應(yīng)引入考慮不平衡影響而進(jìn)行的修正。,在狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上，準(zhǔn)平衡過程可以用連續(xù)的實(shí)線表示。,（3）可逆過程（REVERSIBLEPROCESS）,當(dāng)系統(tǒng)完成了某一過程之后，如果系統(tǒng)能沿原路徑逆行而回復(fù)到原來狀態(tài)，同時(shí)外界也隨之回復(fù)到原來狀態(tài)，而不留下任何變化，則這一過程稱為可逆過程。,,可逆過程的特征是1）準(zhǔn)平衡過程，因?yàn)樵谟邢迍莶钭饔孟逻M(jìn)行的非平衡過程必然導(dǎo)致不可逆。2）在可逆過程中不應(yīng)有任何諸如摩擦、電阻、磁阻等的耗散效應(yīng)（通過摩擦、電阻、磁阻等使功變?yōu)闊岬男?yīng)稱為耗散效應(yīng)，由此造成可用功的損失稱為耗散損失）。,實(shí)現(xiàn)可逆過程的的充要條件，一是過程沒有勢差（或勢差無限?。┤鐐鳠釠]有溫差，作膨脹功沒有力差等，二是過程沒有耗散效應(yīng)，如機(jī)械運(yùn)動沒有摩擦，導(dǎo)電沒有電阻等。也可以說，只有準(zhǔn)平衡過程且過程中無任何耗散效應(yīng)的過程才是可逆過程。,準(zhǔn)平衡過程與可逆過程的聯(lián)系與區(qū)別,1）兩個(gè)過程都是由一系列平衡狀態(tài)所組成，在狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上都能用一條連續(xù)的曲線來表示。,2）有無耗散損失,可逆過程是一切實(shí)際過程的理想化極限，實(shí)際上是不可能實(shí)現(xiàn)的。引入可逆過程是一種研究方法。,可逆過程一定是準(zhǔn)平衡過程，但準(zhǔn)平衡過程則不一定是可逆過程。,引入可逆過程的概念對分析實(shí)際過程有何意義,實(shí)際過程都或多或少地存在著各種不可逆因素，都是不可逆的。在對不可逆過程進(jìn)行分析計(jì)算時(shí)往往是相當(dāng)困難的，為了簡便起見，通常把實(shí)際過程當(dāng)作可逆過程來進(jìn)行分析計(jì)算，，然后再用一些經(jīng)驗(yàn)系數(shù)加以修正。另外，可逆過程是一切實(shí)際過程的理想化極限模型，可逆過程進(jìn)行的結(jié)果不會產(chǎn)生任何能量損失，因而可以作為實(shí)際過程中能量轉(zhuǎn)換效果比較的標(biāo)準(zhǔn)和極限。,15功量與熱量,1功量（WORK）,√功的力學(xué)定義力與沿力作用方向產(chǎn)生位移的乘積。,,√功的熱力學(xué)定義熱力系與外界間通過邊界而傳遞的能量，且其全部效果可表現(xiàn)為舉起重物。,,功是與過程性質(zhì)有關(guān)的過程量。功不是狀態(tài)參數(shù)。,國際單位制J（焦耳）或KJ（千焦）,比功單位質(zhì)量的物質(zhì)所作的功。單位J/KG或KJ/KG。,,功率單位時(shí)間內(nèi)完成的功。單位W（瓦）或KW（千瓦）。,1W1J/S，1KW1KJ/S103W,熱力學(xué)中規(guī)定系統(tǒng)對外界作功取為正值，外界對系統(tǒng)作功取為負(fù)值。,1J1NM，1KJ103J,√體積功（膨脹功或壓縮功）,工質(zhì)通過體積變化（膨脹或壓縮）所做的功。,,,,,討論可逆過程的體積功,對于微元可逆過程,對于可逆過程12,若工質(zhì)質(zhì)量為MKG,1KG,,膨脹DV0,W0,壓縮DV0,系統(tǒng)放熱Q0,熱量和功量都是系統(tǒng)與外界在相互作用的過程中所傳遞的能量，都是過程量而不是狀態(tài)量。,在可逆過程中，系統(tǒng)與外界交換的熱量與功量的計(jì)算公式具有相同的形式。,功量,熱量,S稱為比熵。比熵同比體積V一樣是工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)。,比熵的定義式,（可逆過程）,比熵的單位為J/KGK或KJ/KGK。,對于質(zhì)量為M的工質(zhì),S為質(zhì)量為M的工質(zhì)的熵，單位是J/K。,根據(jù)熵的變化判斷一個(gè)可逆過程中系統(tǒng)與外界之間熱量交換的方向,（2）示熱圖（TS圖）,在可逆過程中單位質(zhì)量工質(zhì)與外界交換的熱量可以用TS圖（溫熵圖）上過程曲線下的面積來表示。,溫熵圖也稱示熱圖。,,16熱力循環(huán),工質(zhì)從某一初態(tài)出發(fā)，經(jīng)歷一系列狀態(tài)變化后，又回復(fù)到初態(tài)的封閉熱力過程稱為熱力循環(huán)，簡稱循環(huán)（CYCLE）。按循環(huán)性質(zhì)分可逆循環(huán)不可逆循環(huán)按循環(huán)產(chǎn)生的效果不同正循環(huán)逆循環(huán),,,1正循環(huán)及其熱效率,將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的循環(huán)，也稱為動力循環(huán)或熱機(jī)循環(huán)。,在PV圖上，正向循環(huán)按順時(shí)針方向進(jìn)行。,W0Q1Q2,,循環(huán)熱效率,循環(huán)熱效率?T用來評價(jià)正向循環(huán)的熱經(jīng)濟(jì)性。顯然，?T1。,2逆循環(huán)及其性能系數(shù),消耗功將熱量從低溫?zé)嵩崔D(zhuǎn)移到高溫?zé)嵩吹难h(huán)，如制冷裝置循環(huán)或熱泵循環(huán)。,在PV圖上，逆向循環(huán)按逆時(shí)針方向進(jìn)行。,W0Q1Q2,,通常用工作系數(shù)評價(jià)逆向循環(huán)的熱經(jīng)濟(jì)性。,制冷系數(shù),制冷裝置工作系數(shù),,供熱系數(shù),熱泵工作系數(shù),,

簡介：制冷循環(huán),REFRIGERATIONCYCLES,§111空氣壓縮制冷循環(huán),本章主要內(nèi)容,§112蒸氣壓縮制冷循環(huán),§113制冷劑,本章基本知識點(diǎn),1熟悉空氣和蒸汽壓縮制冷循環(huán)的組成、制冷系數(shù)的計(jì)算及提高制冷系數(shù)的方法和途徑。2了解吸收制冷、蒸汽噴射制冷及熱泵原理。,制冷循環(huán)與熱泵循環(huán),制冷REFRIGERATION循環(huán)輸入功量（或其他代價(jià)），從低溫?zé)嵩慈?,熱泵HEATPUMP循環(huán)輸入功量（或其他代價(jià)），向高溫?zé)嵊脩艄?,,,低溫冷凍室,（A）冰箱,,,,高溫環(huán)境,低溫環(huán)境,高溫房間,,,（B）熱泵,,,,,,,,,QL,WN,QH,QL,QH,,WN,,制冷循環(huán)和制冷系數(shù),COEFFICIENTOFPERFORMANCE,,,,T0環(huán)境,,,,,,T2冷庫,,,,卡諾逆循環(huán),Q1,Q2,W,,REVERSEDCARNOTCYCLE,熱泵循環(huán)和供熱系數(shù),COEFFICIENTOFPERFORMANCE,卡諾逆循環(huán),W,制冷能力和冷噸,生產(chǎn)中常用制冷能力來衡量設(shè)備產(chǎn)冷量大小,制冷能力制冷設(shè)備單位時(shí)間內(nèi)從冷庫取走的熱量KJ/S。,1冷噸1噸0°C飽和水在24小時(shí)內(nèi)被冷凍到0°C的冰所需冷量。,水的凝結(jié)（熔化）熱R334KJ/KG,1冷噸386KJ/S,COOLINGCAPACITYANDTONOFREFRIGERATION,制冷循環(huán)種類,空氣壓縮制冷壓縮制冷蒸氣壓縮制冷吸收式制冷制冷循環(huán)吸附式制冷蒸汽噴射制冷示例半導(dǎo)體制冷熱聲制冷,磁制冷,,,,,,,,VAPORCOMPRESSION,GASCOMPRESSION,REFRIGERATIONCYCLE,,§11－1空氣壓縮制冷循環(huán),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,冷卻水,膨脹機(jī),壓縮機(jī),冷藏室,冷卻器,,,,,,,,,3,2,1,4,,,,,,,,,空氣壓縮制冷循環(huán)過程,四個(gè)主要部件；工質(zhì)空氣,理想化處理①理氣；②定化熱③可逆；,,PV圖和TS圖,12絕熱壓縮,,23等壓冷卻,,34絕熱膨脹,,41等壓吸熱,,,,,,,,P,V,3,2,1,4,,,,,,,,,T,S,T2,T0,1,2,3,4,逆勃雷登循環(huán),S,,S,,P,,P,,REVERSEDBRAYTONCYCLE,制冷系數(shù),,,,,,T,S,1,2,3,4,,,,PV圖和TS圖,,,,,,,P,V,3,2,1,4,,,,,,,,,T,S,T2,T0,1,2,3,4,,,同溫限卡諾制冷循環(huán),空氣壓縮制冷循環(huán)特點(diǎn),?優(yōu)點(diǎn)工質(zhì)無毒，無味，不怕泄漏。,2Q2CPT1T4，空氣CP很小，T1T4不能太大，Q2很小。,3活塞式流量M小，制冷量Q2MQ2小，,,,壓縮空氣制冷想提高制冷能力，空氣的流量就要很大，如應(yīng)用活塞式壓氣機(jī)和膨脹機(jī)，不經(jīng)濟(jì)。那么怎么改善這點(diǎn)呢利用回?zé)嵩聿⒉捎萌~輪式壓氣機(jī)和膨脹機(jī)，去改善壓縮空氣制冷的主要缺點(diǎn)。,空氣回?zé)嶂评溲h(huán),回?zé)崾娇諝鈮嚎s制冷裝置,,,,T2,T0,1R,,,,2R,5,3R,4,1R,2R,5,3R,1,空氣回?zé)嶂评渑c非回?zé)岬谋容^,,,T2,T0,,,,1R,2R,5,3R,吸熱量（收益）,Q2CPT1T4,放熱量,Q1CPT2T3CPT2RT5,非回?zé)?回?zé)?不變,相同,?回?zé)幔?非回?zé)?適用于小壓比大流量的葉輪式壓氣機(jī)空氣制冷系統(tǒng),,空氣壓縮制冷的根本缺陷,2Q2CPT1T4小，制冷能力Q2很小。,?汽化潛熱大，制冷能力可能大,,§112蒸氣壓縮制冷循環(huán),水能用否0°C以下凝固不能流動。一般用低沸點(diǎn)工質(zhì)，如氟利昂、氨,沸點(diǎn),水,100°C,R22,408°C,R134A,THR01,261°C,3018°C,VAPORCOMPRESSIONREFRIGERATIONCYCLE,壓縮制冷劑蒸氣，提高壓力和溫度,放熱，使高壓高溫制冷劑蒸氣冷卻、冷凝成高壓常溫的制冷劑液體,得到低溫低壓制冷劑,制冷劑液體吸熱、蒸發(fā)、制冷,蒸氣壓縮制冷空調(diào)裝置,蒸氣壓縮制冷空調(diào)裝置,12絕熱壓縮過程,24定壓放熱過程,45絕熱節(jié)流過程,51定壓吸熱過程,,5,1,2,4,蒸氣壓縮制冷循環(huán),,,,,T,S,1,2,3,4,5,6,7,,,,,比較逆卡諾循環(huán)3467,73濕蒸氣壓縮“液擊”現(xiàn)象,12既安全，又增加了單位質(zhì)量工質(zhì)的制冷量71,逆卡諾,實(shí)際,節(jié)流閥代替了膨脹機(jī),節(jié)流閥代替膨脹機(jī)分析,,,,,T,S,1,2,3,4,5,6,8,,,,2少從冷庫取走熱量,1損失功量,,,,A,B,面積A84BA,面積A86BA,面積8468,缺點(diǎn),1省掉膨脹機(jī)，設(shè)備簡化；,2節(jié)流閥開度，易調(diào)節(jié)蒸發(fā)溫度；,利弊,蒸氣壓縮制冷循環(huán)的計(jì)算,,,,,T,S,1,2,3,4,5,,,蒸發(fā)器中吸熱量,冷凝器中放熱量,制冷系數(shù),兩個(gè)等壓，熱與功均與焓有關(guān),LNPH圖及計(jì)算,,,,,T,S,1,2,3,4,5,,,,,,,1,2,3,4,5,,,,,,,,,壓焓圖PHDIAGRAM,,,,,,,,,過冷措施,,,,,T,S,1,2,3,4,5,,,,,,,1,2,3,4,5,,,,5’,4’,不變,,,,,,4’,5’,工程上常用,,§113制冷劑REFRIGERANT,蒸氣壓縮制冷，要盡可能利用工質(zhì)兩相區(qū)，因此與工質(zhì)性質(zhì)密切相關(guān)。,對熱物性要求,1沸點(diǎn)低，TB10oC,2壓力適中，蒸發(fā)器中稍大于大氣壓，冷凝器中不太高；,3汽化潛熱大，大冷凍能力；,4TS圖上下界線陡峭上界陡峭，冷凍更接近定溫，下界線陡，節(jié)流損失??；,5凝固點(diǎn)低，價(jià)廉，無毒，不腐蝕，不爆，性質(zhì)穩(wěn)定、油溶性、材料相容性、環(huán)境性能、安全性能好。,BOILINGPOINT,例1一臺氨蒸氣壓縮制冷裝置，其冷庫溫度為－10℃，冷凝器中冷卻水溫度為20℃，試求單位質(zhì)量工質(zhì)的制冷量、裝置消耗的功、冷卻水帶走的熱量以及制冷系數(shù)。,解按題意T1T5263KT3T4293K由氨的壓焓圖（熱力性質(zhì)表查得,故單位質(zhì)量工質(zhì)的致冷量Q2H1H414308274311565KJ/KG,H114308KJ/KG263K的飽和蒸氣）,H42743KJ/KG（293K的飽和液）壓力8575KPA,H215876KJ/KG1,2定熵過程）S154673,裝置消耗的功|W0|H2H115876–143081568KJ/KG致冷系數(shù)冷卻水帶走的熱量|Q2|H2H415876–274313133KJ/KG,例2假定空氣進(jìn)入壓氣機(jī)時(shí)的狀態(tài)為P101MPA，T120℃，在壓氣機(jī)內(nèi)定熵壓縮到P205MPA，然后進(jìn)入冷卻器。離開冷卻器時(shí)空氣的溫度為T320℃。若TC20℃，T020℃，空氣視為定比熱容的理想氣體，Κ14。試求1無回?zé)釙r(shí)的制冷系數(shù)及每KG空氣的制冷量,2保持制冷系數(shù)不變而采用回?zé)幔硐肭闆r下壓縮比,1求無回?zé)釙r(shí)的,和,空氣在冷卻器中放熱量為,每KG空氣在冷庫中的吸熱量即為每KG空氣的制冷量,循環(huán)的凈熱量為,故循環(huán)的制冷系數(shù)為,2求有回?zé)釙r(shí)的壓力比,,,,思考題,1壓縮蒸汽制冷循環(huán)采用節(jié)流閥來代替膨脹機(jī)，壓縮空氣制冷循環(huán)是否也可以采用這種方法為什么2壓縮空氣制冷系數(shù)采用回?zé)岽胧┖笫欠裉岣咂淅碚撝评湎禂?shù)能否提高其實(shí)際制冷系數(shù)為什么3作制冷劑的工質(zhì)應(yīng)具備哪些性質(zhì)4本章提到的各種制冷循環(huán)有否共同點(diǎn)若有是什么,思考題答案,1壓縮空氣制冷循環(huán)不能采用節(jié)流閥來代替膨脹機(jī)。工質(zhì)在節(jié)流閥中的過程是不可逆絕熱過程，不可逆絕熱節(jié)流熵增大，所以不但減少了制冷量也損失了可逆絕熱膨脹可以帶來的功量。而壓縮蒸氣制冷循環(huán)在膨脹過程中，因?yàn)楣べ|(zhì)的干度很小，所以能得到的膨脹功也極小。而增加一臺膨脹機(jī)，及增加了系統(tǒng)的投資，有降低了系統(tǒng)工作的可靠性。因此，為了裝置的簡化及運(yùn)行的可靠性等實(shí)際原因采用節(jié)流閥作絕熱節(jié)流。,2采用回?zé)岷鬀]有提高其理論制冷系數(shù)但能夠提高其世紀(jì)制冷系數(shù)。因?yàn)椴捎没責(zé)岷蠊べ|(zhì)的壓縮比變小，使壓縮過程和膨脹過程的不可逆損失的影響減小，因此提高實(shí)際制冷系數(shù)。3制冷劑應(yīng)具備的性質(zhì)對應(yīng)于裝置的工作溫度，要有適中的壓力；在工作溫度下汽化潛熱要大；臨界溫度應(yīng)高于環(huán)境溫度，制冷劑在TS圖的上下界限要陡峭；工質(zhì)的三相點(diǎn)溫度要低于制冷循環(huán)的下限溫度；比體積要小；傳熱特性要好；溶油性好；無毒等。,4各種制冷循環(huán)都有共同點(diǎn)。從熱力學(xué)第二定律的角度來看，無論是消耗機(jī)械能還是熱能都是使熵增大，以彌補(bǔ)熱量從低溫物體傳到高溫物體造成的熵的減小，從而使孤立系統(tǒng)保持熵增大。,,,,,1,2,3,4,

簡介：第六章水和水蒸氣的性質(zhì),水蒸氣是實(shí)際氣體的代表,水蒸氣,在空氣中含量極小，當(dāng)作理想氣體,一般情況下，為實(shí)際氣體，使用圖表,,18世紀(jì)，蒸氣機(jī)的發(fā)明，是唯一工質(zhì),直到內(nèi)燃機(jī)發(fā)明，才有燃?xì)夤べ|(zhì),目前仍是火力發(fā)電、核電、供暖、化工的工質(zhì),優(yōu)點(diǎn)便宜，易得，無毒，膨脹性能好，傳熱性能好,本章主要內(nèi)容,1實(shí)際工質(zhì)的物性,3水蒸氣圖表的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用,4水蒸氣熱力過程,2水蒸氣的產(chǎn)生過程,水蒸氣,蒸氣,蒸汽,§61純物質(zhì)的熱力學(xué)面及相圖,物質(zhì)有三種聚集狀態(tài)固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài),熱力學(xué)面以P,V,T表示的物質(zhì)各種狀態(tài)的曲面,水的三態(tài),冰、水、蒸汽,水的熱力學(xué)面,兩相區(qū),單相區(qū),氣,液,固,六個(gè)區(qū)三個(gè)單相區(qū)、三個(gè)兩相區(qū),液氣,固氣,固液,純物質(zhì)（水）的相變,液汽汽化（沸騰）凝結(jié)固液融化（熔解）凝固汽固凝華升華,飽和線、三相線和臨界點(diǎn),P,V,四個(gè)線三個(gè)飽和線、一個(gè)三相線,飽和氣線,三相線,飽和液線,飽和固線,T,,臨界點(diǎn),一個(gè)點(diǎn)臨界點(diǎn),,,水的臨界點(diǎn),水的臨界點(diǎn)狀態(tài),飽和液線與飽和氣線的交點(diǎn),氣液兩相共存的PMAX,TMAX,等溫線是鞍點(diǎn),,臨界點(diǎn),純物質(zhì)的PT相圖,,,,,P,P,T,T,,,,,,,,,,,液,液,氣,氣,固,固,,,水,一般物質(zhì),三相點(diǎn),三相點(diǎn),,,臨界點(diǎn),臨界點(diǎn),流體,流體,,汽化線,,汽化線,汽相和液相,,因固相不流動，更關(guān)心汽液兩相,§62汽化與飽和,沸騰表面和液體內(nèi)部同時(shí)發(fā)生的汽化,氣體和液體均處在飽和狀態(tài)下,飽和狀態(tài)汽化與凝結(jié)的動態(tài)平衡,汽化由液態(tài)變成氣態(tài)的物理過程不涉及化學(xué)變化,蒸發(fā)汽液表面上的汽化,,飽和狀態(tài),飽和狀態(tài)汽化與凝結(jié)的動態(tài)平衡,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,飽和溫度TS,飽和壓力PS,,一一對應(yīng),放掉一些水，TS不變，PS,TS,,PS,,PS101325BAR,,TS100℃,青藏PS06BAR,,TS8595℃,高壓鍋PS16BAR,,TS11332℃,§63水蒸氣的定壓發(fā)生過程,TTS,VV’’,未飽和水,飽和水,濕飽和蒸汽,干飽和蒸汽,過熱蒸汽,HH’’,SS’’,水蒸氣定壓發(fā)生過程說明,1,2,熵在加熱時(shí)增加,3理想氣體,實(shí)際氣體汽化時(shí)，T＝TS不變，但H增加,汽化潛熱,4未飽和水,過冷度,過冷水,過熱蒸汽,過熱度,過熱蒸汽,,,,,,,,,,,,,,S,PV圖，TS圖上的水蒸氣定壓加熱過程,一點(diǎn)，二線，三區(qū)，五態(tài),§64水和水蒸氣狀態(tài)參數(shù)及其圖表,狀態(tài)公理簡單可壓縮系統(tǒng)，兩個(gè)獨(dú)立變量,未飽和水及過熱蒸汽，一般已知P、T即可,飽和水和干飽和蒸汽，只需確定P或T,濕飽和蒸汽，P和T不獨(dú)立，汽液兩相,水和水蒸氣狀態(tài)參數(shù)確定的原則,1、未飽和水及過熱蒸汽,確定任意兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)，如P、T,2、飽和水和干飽和蒸汽,確定P或T,3、濕飽和蒸汽,除P或T外，其它參數(shù)包括比參數(shù)與兩相比例有關(guān),兩相比例由干度X確定,定義,干飽和蒸汽,飽和水,,,對干度X的說明,0≤X≤1,在過冷水和過熱蒸汽區(qū)域，X無意義,濕飽和蒸汽區(qū)狀態(tài)參數(shù)的確定,如果有1KG濕蒸氣，干度為X,即有XKG飽和蒸汽，1XKG飽和水。,,已知P或TH’,V’,S’,H’’,V’’,S’’干度X,,H,V,S,水和水蒸氣表,兩類,2、未飽和水和過熱蒸汽表,1、飽和水和干飽和蒸汽表,飽和水和飽和水蒸氣表（按溫度排列）,飽和水和飽和水蒸氣表（按壓力排列）,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,未飽和水和過熱蒸汽表（節(jié)錄）,表的出處和零點(diǎn)的規(guī)定,原則上可任取零點(diǎn)，國際上統(tǒng)一規(guī)定。,但原則上不為0，對水,表依據(jù)1963年第六屆國際水和水蒸氣會議發(fā)表的國際骨架表編制，盡管IFC（國際公式化委員會）1967和1997年先后發(fā)表了分段擬合的水和水蒸氣熱力性質(zhì)公式，但工程上還主要依靠圖表。,焓、內(nèi)能、熵零點(diǎn)的規(guī)定,水的三相點(diǎn),查表舉例（1）,查表時(shí)先要確定在五態(tài)中的哪一態(tài)。,例1已知P1MPA,試確定T100℃,200℃各處于哪個(gè)狀態(tài),各自H是多少,TSP17988℃,T100℃TS,過熱蒸汽,H28275KJ/KG,查表舉例（2）,已知T250℃,5KG蒸汽占有02M3容積,試問蒸汽所處狀態(tài)H,T250℃,,濕蒸汽狀態(tài),查表舉例（2）,已知T250℃,5KG蒸氣占有02M3容積,試問蒸氣所處狀態(tài)H,T250℃,,濕蒸汽狀態(tài),查表舉例（3）,已知T85℃,P0015MPA,試確定狀態(tài)H,TS540℃,,過熱狀態(tài),P0015MPA,內(nèi)插法,蒸汽動力循環(huán),,定壓過程,等熵過程,,,,,,,§65水蒸氣的熱力過程,任務(wù)確定初終態(tài)參數(shù)，計(jì)算過程中的功和熱在PV、TS、HS圖上表示,焓熵結(jié)構(gòu)示意圖,,,H,S,,,,C,,,X1,X0,P,T,,焓熵簡化圖,注意與理想氣體過程的區(qū)別,第一定律與第二定律表達(dá)式均成立,理想氣體特有的性質(zhì)和表達(dá)式不能用,準(zhǔn)靜態(tài),可逆,水蒸氣的定壓過程,Q?HWT0,,3,4,2,,1,,,,例鍋爐中，水從30℃，4MPA,定壓加熱到450℃，交換的熱量,QH2H1,TS4MPA25033℃,鍋爐、換熱器,水蒸氣的定壓過程,例水從30℃，4MPA,定壓加熱到450℃,QH2H1,,2,T,S,,,H,S,2,H11293KJ/KGH233307KJ/KG,,H2,H1,,,,1,3,4,,1,4,,,,3,,,,,,32014KJ/KG,水蒸氣的絕熱過程,P1,2’,,P2,不可逆過程,汽輪機(jī)、水泵,,1,2,,,,,,Q0,水蒸氣的絕熱過程,汽輪機(jī)、水泵,Q0,2’,1,2,,,,,,不可逆過程,P1,P2,水蒸氣的絕熱過程,汽輪機(jī)、水泵,Q0,不可逆過程,P1,P2,,2,1,,H1,H2,,,H2’,,,,,2’,透平內(nèi)效率,水蒸氣的絕熱過程舉例,P1,P2,,2,1,,H1,H2,,,H2’,,,,,2’,例汽輪機(jī),求,解由T1、P1查表,水蒸氣的絕熱過程舉例,P1,P2,,2,1,,H1,H2,,,H2’,,,,,2’,求,由P2查表,水蒸氣的絕熱過程舉例,P1,P2,,2,1,,H1,H2,,,H2’,,,,,2’,求,水蒸氣的定溫過程,實(shí)際設(shè)備中很少見,C,遠(yuǎn)離飽和線，接近于理想氣體,水蒸氣的定溫過程,,,1,2,T,S,,,,H,S,1,2,,,,2’,,,,,理想氣體,可逆過程,12’,5、注意與理想氣體比較，哪些公式可用、哪些不能用,第六章小結(jié),1、熟悉PT相圖,2、熟悉1點(diǎn)2線3區(qū)5態(tài),3、會查圖表,4、基本熱力過程在PV、TS、HS圖上的表示，會計(jì)算Q、WT,第六章完,

簡介：現(xiàn)代新型動力循環(huán)介紹與評價(jià),蒸汽電站提高電廠供電效率的措施提高初參數(shù)，向亞臨界和超臨界發(fā)展；采用大功率機(jī)組，降低廠用電率；采用熱電聯(lián)供?；痣姀S發(fā)展現(xiàn)狀占總裝機(jī)容量的80左右，效率3740；耗煤占總產(chǎn)量30，油占10左右；提高供電效率和改善環(huán)境有重要意義。,高效、綠色發(fā)電技術(shù),以煤氣化為核心,以發(fā)電為核心,超臨界、超超臨界機(jī)組現(xiàn)實(shí)而先進(jìn)的發(fā)電技術(shù),超臨界點(diǎn)22115MPA,37415℃超臨界機(jī)組（SC）全世界已運(yùn)行600多臺，一般主汽壓力24MPA及以上,主汽和再熱汽溫度540560℃（效率比亞臨界機(jī)組高約2）超超臨界機(jī)組（USC）全世界已運(yùn)行60多臺，一般主汽壓力2528MPA及以上或主汽和再熱汽溫度580℃以上（效率比超臨界機(jī)組高約4）2003年2010年新建火電機(jī)組40％為SC機(jī)組；2010年2020年600MW及以上新建機(jī)組將全部建SC機(jī)組；新建火電機(jī)組一半以上為USC；,我國與主要國家超臨界機(jī)組,燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán),燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展熱力參數(shù)與單機(jī)容量逐步提高，達(dá)W200MW，熱效率3541；可靠性95985，可作為基本負(fù)荷電站；聯(lián)合循環(huán)的現(xiàn)實(shí)可行性燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度T4400600℃；大功率機(jī)組排氣量300KG/S以上；利用排氣能量加熱蒸汽輪機(jī)給水取代鍋爐，大大提高供電效率。,COMBINEDGASVAPORPOWERCYCLES,,燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán),燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán),,,T,S,,,,,,,,,,,,燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán),,蒸汽輪機(jī)循環(huán),燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán),法國GECALSTHOM公司的聯(lián)合循環(huán)電站燃?xì)廨啓C(jī)2272MW蒸汽輪機(jī)1283MW燃料天然氣熱效率545,,重型燃機(jī)的技術(shù)性能與發(fā)展趨勢,過去50年中世界重型GT技術(shù)持續(xù)發(fā)展，水平不斷提高,1950’S2000’S透平工作溫度800℃＞1300℃14301500℃壓氣機(jī)壓縮比68＞30單機(jī)功率10MW＞300MWNOX＜10PPMGH9H320340MWGT單循環(huán)效率20＞38395GTCC效率586060,當(dāng)代先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)及聯(lián)合循環(huán)性能,注蒸汽燃?xì)庋h(huán)陳式循環(huán),,STEAMINJECTIONGASTURBINESTIG,,整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)IGCCINTEGRATEDGASIFICATIONCOMBINEDCYCLE,煤整體氣化蒸汽燃?xì)饴?lián)合循環(huán)IGCC,整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)IGCC,優(yōu)點(diǎn)熱效率高，目前4046，預(yù)計(jì)可52；環(huán)保性能好，SO2,NOX,CO2,粉塵排放低，可燃用高硫煤；可實(shí)現(xiàn)煤化工綜合利用，生產(chǎn)硫、硫酸、甲醇、尿素等；單機(jī)功率可達(dá)300400MW缺點(diǎn)目前煤氣化和凈化的熱損失還偏大；初期投資大。,整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)IGCC,應(yīng)用目前已建成或擬建的IGCC電站10余座，美國預(yù)測，2030年IGCC市場份額達(dá)35左右如美國加州有一個(gè)電站，“世界上最潔凈的燃煤火電站，脫硫9899，產(chǎn)生元素硫，排渣中主要是AL、SI、FE、CA等無害元素，用于絕緣材料和筑路材料,,磁流體發(fā)電聯(lián)合循環(huán),磁流體發(fā)電聯(lián)合循環(huán)MHDCCMAGNETOHYDRODYNAMICSCOMBINEDCYCLE,特點(diǎn)1、無運(yùn)動機(jī)械，熱轉(zhuǎn)變?yōu)殡姴唤?jīng)機(jī)械能2、溫度3000K，熱效率可達(dá)603、污染小、種子（鉀、銫化合物）有脫硫作用4、目前實(shí)驗(yàn)室階段,,整體煤氣化燃料電池聯(lián)合循環(huán),整體煤氣化燃料電池聯(lián)合循環(huán)IGFCCCINTEGRATEDGASFICATIONFUELCELLCOMBINEDCYCLE,燃料電池燃料氧化劑化學(xué)能電能電化學(xué)反應(yīng)分類熔融碳酸鹽型MCFC磷酸鹽型PAFC固體氧化劑型SOFC特點(diǎn)高效60、潔凈、排放接近0目前試驗(yàn)室階段,,以煤氣化為核心的發(fā)電、煤化工綜合能源利用系統(tǒng),21世紀(jì)能源工廠的預(yù)計(jì)指標(biāo)發(fā)電效率燃煤60（HHV），天然氣75LHV熱電聯(lián)產(chǎn)熱效率8590污染排放粉塵和SO2、NOX接近零排放溫室氣體排放減少50，并100分離聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)品合成氣、H2、煤化工產(chǎn)品等,,“展望21世紀(jì)“能源系統(tǒng),,,,,高溫高壓氣化爐,變換制氫氫氣分離,高溫燃料電池,,煤,煤氣,,,,,,,高溫高壓熱交換器,,氧氣分離,,,,,,,空氣,先進(jìn)循環(huán),,,,,,,S,S,O2,,電,熱水,CO2去埋藏,污染物H2S,PM,堿金屬,H2,O2,O2,,,煤化工、電力、能源多聯(lián)產(chǎn),分布式能源方式,,1、熟悉郎肯循環(huán)圖示與計(jì)算2、郎肯循環(huán)與卡諾循環(huán)3、蒸汽參數(shù)對朗肯循環(huán)熱效率的影響4、再熱、回?zé)嵩砑坝?jì)算,第七章小結(jié)SUMMARY,第七章完ENDOFCHAPTERSEVEN,

簡介：第二章電化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)第一節(jié)電化學(xué)體系一、兩類電化學(xué)裝置鍍鎳是重要電化學(xué)工業(yè)之一，其裝置示意圖如圖21所示鍍鎳溶液主要成分為NIS04，還有緩沖劑、添加劑等電解槽或電解池把兩個(gè)電極與直流電源連結(jié)，使電流通過體系的裝置原電池或化學(xué)電源原電池或化學(xué)電源在兩電極與外電路中的負(fù)載接通后自發(fā)地將電能送到外電路的裝置。上述兩類電化學(xué)裝置，也稱為電化學(xué)體系。原電沲與電解池的兩個(gè)電極之間存在著電位差電位差，電位較高的電極稱為正極，電位較低的電極稱為負(fù)極。在自發(fā)電池中，電流習(xí)慣上指正電荷自正極經(jīng)外電路流向負(fù)極。電解池的正、負(fù)極分別與外電源的正、負(fù)極相連。事實(shí)上，在外電路傳送的電荷都是電子，電子流動方向與習(xí)慣上認(rèn)為的電流方向相反。人為規(guī)定使正電荷由電極進(jìn)入溶液的電極稱為陽極陽極，使正電荷由溶液進(jìn)入電極的電極稱為陰極陰極，在陽極上進(jìn)行氧化反應(yīng)，在陰極上進(jìn)行還原反應(yīng)。在電解時(shí)，正極是陽極，負(fù)極是陰極。在原電池中原電池中負(fù)極是陽極，正極是陰極。用正、負(fù)極負(fù)極名稱是按電位高低來區(qū)分電位高低來區(qū)分，用陰、陽極名稱是按電極進(jìn)行還原或氧化反應(yīng)來區(qū)分。也有用氧化極、還原極來稱呼電極的，前者即陽極、后者為陰極。電流通過電化學(xué)體系，必須有兩類導(dǎo)體電子導(dǎo)體和離子導(dǎo)體，以及在這兩類導(dǎo)體的界面上進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)。因此，電化學(xué)的研究對象應(yīng)當(dāng)包括三部分部分電子導(dǎo)體、離子導(dǎo)體、兩類導(dǎo)體的界面及其上發(fā)生的一切變化。電子導(dǎo)體屬于物理研究的范圍，在電化學(xué)中一般只引用它們所得的結(jié)論。離子導(dǎo)體包括電解質(zhì)溶液、熔融鹽和固體電解質(zhì)。經(jīng)典電化學(xué)經(jīng)典電化學(xué)的主要內(nèi)容電解質(zhì)溶液理論。近代電化學(xué)近代電化學(xué)的主要內(nèi)容兩類導(dǎo)體的界面性質(zhì)及界面上所發(fā)生的變化涉及圖21鍍鎳裝置示意圖小與界面上極性分子的數(shù)目、極性的大小和定向的程度有關(guān)。定向排列若發(fā)生在界面的一側(cè)，則電位差也局限在這一側(cè)。擴(kuò)散電位是非平衡的擴(kuò)散過程在界面電位差的作用下達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的結(jié)果。例如，圖22三各類型擴(kuò)散電位。實(shí)驗(yàn)工作中，應(yīng)避免使用有液體接界的電池。常用KCL或KNO3溶液制成鹽橋避免兩種溶液的直接接觸，構(gòu)成鹽橋溶液與兩種溶液形成的兩個(gè)串聯(lián)起來的界面。此時(shí)，擴(kuò)散由KCL控制，而K和CL的遷移數(shù)都接近05，因而兩個(gè)界面上的電位差可以相互抵消。當(dāng)KCL濃度為1MOLL1時(shí)，擴(kuò)散電位為00084V，而飽和時(shí)42MOLL1擴(kuò)散電位已小至低于0001V。圖22三種類型擴(kuò)散電位第二節(jié)電化學(xué)位和電極電位一、內(nèi)電位、外電位和電化學(xué)位化學(xué)反應(yīng)DCCBADBA若ΔG0，則有IG1反應(yīng)的平衡條件0II電極反應(yīng)是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，但又有別于普通的化學(xué)反應(yīng)。電極反應(yīng)中除了物質(zhì)變化外，還有電荷在兩相之間轉(zhuǎn)移。因此，在電極反應(yīng)平衡的能量條件中，除了考慮化學(xué)能外，還要考慮荷電粒子的電能。以下討論一個(gè)相中電荷發(fā)生變化時(shí)電能的變化

簡介：習(xí)題課一,熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用,一、思考題,1如圖A、B所示容器為剛性容器AB,,（1）將容器分成兩部分，一部分裝氣體，一部分抽成真空，中間是隔板。若突然抽去隔板，氣體（系統(tǒng)）是否作功（2）設(shè)真空部分裝有許多隔板，每抽去一塊隔板讓氣體先恢復(fù)平衡再抽去一塊，問氣體（系統(tǒng)）是否作功（3）上述兩種情況從初態(tài)變化到終態(tài)，其過程是否都可在PV圖上表示,,答1抽去隔板后氣體迅速充滿整個(gè)剛性容器，此過程發(fā)生后，氣體無法恢復(fù)到原來狀態(tài)，因此為不可逆過程。氣體沒有對外界作功。2每抽去一塊隔板，讓氣體恢復(fù)平衡后再抽去一塊，此過程可看作準(zhǔn)平衡過程，氣體作功，可以看作是把隔板緩慢地往右推移。,,3第一種情況是不可逆過程，所以從初態(tài)變化到終態(tài)不能在PV圖上表示；第二種情況是準(zhǔn)平衡過程，所以可以用實(shí)線在PV圖上表示。,,2剛性絕熱容器中間用隔板分為兩部分，A中存有高壓空氣，B中保持真空，如圖所示，若將隔板抽去，分析容器中熱力學(xué)能如何變化若隔板上有一個(gè)小孔，氣體泄漏入B中，分析A、B兩部分壓力相同時(shí)A、B兩部分氣體的熱力學(xué)能如何變化,,,答由熱力學(xué)第一定律Q△UW,因?yàn)閯傂匀萜鹘^熱，所以Q0，空氣自由膨脹不作功，即W0，因此，△U0，即空氣的熱力學(xué)能保持不變。若隔板上開有一個(gè)小孔，取B為熱力系進(jìn)行分析。,,因?yàn)榻^熱，所以ΔQ0。B中氣體不作功，所以ΔWI0。B中只有流體流入，沒有流體流出，所以ΔMOUT0。忽略宏觀動能和勢能后上式可變?yōu)?,,,,,因此B中熱力學(xué)能增加△U，但是把A、B作為一個(gè)熱力系來看，其總熱力學(xué)能是不變的，所以A中的熱力學(xué)能減少△U。,,3門窗緊閉的房間內(nèi)有一臺電冰箱正在運(yùn)行，若敞開冰箱的大門就有一股涼氣撲面，感到?jīng)鏊?。于是有人想通過敞開冰箱大門達(dá)到降低室內(nèi)溫度的目的，請問這種方法可行嗎在門窗緊閉的房間內(nèi)安裝空調(diào)后能使房間溫度降低，這又是為什么呢,,答門窗緊閉的房間視為與外界沒有熱量交換，可看作是絕熱閉口系。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部電冰箱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，有電功輸入系統(tǒng)，即W為負(fù)值。因此按照閉口系能量方程有因此，△U為正值，即溫度升高，不能達(dá)到降溫的目的。,,,房間內(nèi)安裝空調(diào)器后，雖然門窗仍然緊閉，但是由于空調(diào)器安裝在窗上，通過邊界向大氣環(huán)境散熱，此時(shí)的房間不再是絕熱的，而是向外界放熱，所以Q為負(fù)值。室內(nèi)空調(diào)器仍舊有電功W輸入系統(tǒng)，W為負(fù)值。,,,,由閉口系能量方程由于Q的絕對值大于W的絕對值，所以△U＜0，即空氣溫度降低。,二、計(jì)算題,1一飛機(jī)的彈射裝置如圖示，汽缸內(nèi)裝有壓縮空氣，初始體積為028M3,終了體積為099M3。飛機(jī)的發(fā)射速度為61M/S，活塞、連桿和飛機(jī)的總質(zhì)量為2722KG。設(shè)發(fā)射過程進(jìn)行很快，壓縮空氣和外界無傳熱現(xiàn)象，若不計(jì)摩擦損耗，求發(fā)射過程中壓縮空氣的熱力學(xué)能的變化量。,,解取汽缸與活塞之間的壓縮空氣作為閉口系統(tǒng)，由閉口系統(tǒng)能量方程有由于壓縮空氣和外界沒有傳熱，所以Q0壓縮空氣作功全部轉(zhuǎn)化為飛機(jī)動能，有,,,,,2空氣在壓氣機(jī)中被壓縮。壓縮前空氣的參數(shù)為P101MPA,V10845M3/KG壓縮后參數(shù)為P208MPA,V20175M3/KG設(shè)在壓縮過程中每千克空氣的熱力學(xué)能增加1465KJ，同時(shí)向外放出熱量50KJ。壓氣機(jī)每分鐘產(chǎn)生壓縮空氣10KG。求1壓縮過程中對每千克空氣作的功；2每生產(chǎn)1KG壓縮空氣所需的功（技術(shù)功）；3帶動此壓氣機(jī)所用的電動機(jī)的功率。,,解1壓氣機(jī)的工作工程包括進(jìn)氣、壓縮和排氣三個(gè)過程，在壓縮過程中，進(jìn)、排氣閥均關(guān)閉，因此此時(shí)的熱力系統(tǒng)是閉口系，與外界交換的是容積功W。,,取汽缸中的氣體為熱力系，由閉口系統(tǒng)能量方程得,,,2生產(chǎn)壓縮空氣，進(jìn)、排氣閥要周期性地打開和關(guān)閉，氣體進(jìn)出汽缸，此時(shí)氣體與外界交換的功為軸功WS，忽略氣體動能和勢能時(shí)，軸功即為技術(shù)功WT選汽缸進(jìn)出口、汽缸內(nèi)壁及活塞左端所圍空間為熱力系，此為開口系，由開口系能量方程得,,,,,,3電動機(jī)功率,,,3如圖所示絕熱容器A、B中裝有某種相同的理想氣體。已知TA、PA、VA和TB、PB、VB，假定該氣體的比熱力學(xué)能UCVT，管路、閥門均絕熱。求打開閥門后，A、B容器中氣體的溫度與壓力。,解打開閥門后，A、B容器中氣體的壓力、溫度必相等。取A與B中的氣體為熱力系，則該系統(tǒng)為閉口系。閉口系能量方程Q△UW，這里Q0，W0，所以△U0。即,,,,,,,思考上一題中，如果容器不絕熱，熱損失為Q，其它條件相同，則P、T為多少,4某蒸汽動力廠中鍋爐以40T/H的蒸汽供入蒸汽輪機(jī)，進(jìn)口處壓力表上讀數(shù)是9MPA，蒸汽的焓為3441KJ/KG；蒸汽輪機(jī)出口處真空表上的讀數(shù)為00974MPA，出口蒸汽焓為2248KJ/KG。汽輪機(jī)對環(huán)境散熱為681105KJ/H。求1進(jìn)、出口處蒸汽的絕對壓力當(dāng)?shù)卮髿鈮菏?01325PA；2不計(jì)進(jìn)、出口動能差和位能差時(shí)汽輪機(jī)的功率；3進(jìn)口處蒸汽速度為70M/S、出口速度為140M/S時(shí)對汽輪機(jī)的功率有多大影響4蒸汽進(jìn)、出口高度差為16M時(shí)對汽輪機(jī)的功率有多大影響,解1,,,,2根據(jù)穩(wěn)流能量方程Q△HWT，每小時(shí)技術(shù)功,,,,,,,3若考慮進(jìn)出口動能差則汽輪機(jī)功率減少814KW,,,4若考慮位能差，則有則汽輪機(jī)功率增加了0174KW,,三、總結(jié),1正確選擇熱力系2根據(jù)熱力系合理地選用能量方程3注意能量方程各項(xiàng)的符號4注意能量方程各項(xiàng)的量綱要統(tǒng)一,,,,,謝謝大家,

簡介：第4章流體在圓管中的流動,1流體在固體內(nèi)部的管中流動和縫隙中流動2流體在固體外部的繞流3流體在固體一側(cè)的明渠流動4流體與固體不相接觸的孔口出流和射流。,流體運(yùn)動按與物體的接觸情況分類,在機(jī)械工程方面，涉及最多的就是流體在管路中流動，如機(jī)床的潤滑系統(tǒng)、汽車發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)，車間的供水、供風(fēng)、供油及通風(fēng)除塵設(shè)備等。,41雷諾實(shí)驗(yàn),19世紀(jì)末，英國物理學(xué)家雷諾通過實(shí)驗(yàn)裝置，發(fā)現(xiàn)流體在管道中流動時(shí)，有兩種完全不同的流動狀態(tài)。,,流速很小時(shí)，管內(nèi)液體沿軸向流動，層與層之間、流束之間不互相混雜，流體質(zhì)點(diǎn)之間沒有徑向的運(yùn)動交換，都保持各自的流線運(yùn)動，這種流動狀態(tài)稱為層流。,流速增大時(shí)，顏色水看是動蕩，但仍保持完整形狀，管內(nèi)液體仍為層流狀態(tài)，當(dāng)?shù)竭_(dá)到某一值時(shí)，顏色線開始抖動、分散。這是一種由層流到湍流的過渡狀態(tài)。,當(dāng)流速達(dá)到一定值時(shí)，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動曾現(xiàn)一種紊亂狀態(tài)，質(zhì)點(diǎn)流動雜亂無章，說明管中質(zhì)點(diǎn)流動不僅僅在軸向，在徑向也有不規(guī)則的脈動現(xiàn)象，各質(zhì)點(diǎn)大量交換混雜，這種流動狀態(tài)稱為湍流或紊流。,411層流和湍流,實(shí)驗(yàn)測得VK′VK,能否用速度界定流體的流動狀態(tài),,1層流是一種不穩(wěn)定的流動狀態(tài)。,412流動狀態(tài)的判定,用不同的流體在相同直徑的管道中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所測得的臨界速度各不相同。,用同一種流體在不同直徑的管道中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所測得的臨界速度也不相同。,,流體的流動狀態(tài)與管徑有關(guān)。,,流體的流動狀態(tài)與流體物理屬性有關(guān),,雷諾實(shí)驗(yàn),2、雷諾數(shù),RE13800時(shí)，管中流動狀態(tài)是紊流；RE2320時(shí)，管中流動狀態(tài)是層流。,,雷諾實(shí)驗(yàn),工程中判斷標(biāo)準(zhǔn),RE2000，紊流。,,,414水力直徑的概念,水力直徑大，說明流體與管壁接觸少，阻力小，通流能力大，即使通流截面小也不堵塞。一般圓形管道的水力直徑比其它通流截面積相同而形狀的不同的水力直徑大。,濕周是過流斷面上流體與固體接觸的周長。,水力直徑是一個(gè)直接影響流體在管道中的通流能力的物理量。,,,413沿程損失與速度的關(guān)系,1沿程損失,沿流程的摩擦阻力，叫作沿程阻力，由此產(chǎn)生的能量損失稱為沿程損失。,2沿程損失與速度的關(guān)系,M1752,在試驗(yàn)管的兩側(cè)安裝測壓管列1、2兩斷面的伯努利方程,,表明測壓管液柱高度差為其沿程損失水頭。,改變速度,逐次測量層流、湍流兩種情況下的與對應(yīng)的值。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果標(biāo)在對數(shù)坐標(biāo)紙上如圖44所示。因此可得,1層流,層流的損失規(guī)律,,2紊流,紊流的損失規(guī)律,,,雷諾實(shí)驗(yàn)貢獻(xiàn),1、揭示了流體流動存在兩種狀態(tài)層流、紊流（湍流）；,2、找出了判定層流、紊流（湍流）的方法雷諾數(shù)RE；,42圓管中的層流流動,層流流動假設(shè)1）研究對象為不可壓縮流體；2）一般情況下，流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動慣性力和質(zhì)量力忽略不計(jì)；3）流體的粘度不變。,421管中層流流速分布和流量,管中流動流線是平行的，流速以管軸為對稱軸，在同一半徑上速度相等，流體做等速運(yùn)動。,管中層流運(yùn)動分析,,流速分布,1速度分布,速度和半徑之間呈二次拋物線關(guān)系，管軸處流速達(dá)到最大。,可見,2、流量,此式稱為哈根伯肅葉定律。該定律說明圓管中流體作層流流動時(shí)，流量與單位長度的壓強(qiáng)降和管半徑的四次方成正比。,422平均流速與最大流速,2最大速度,1平均流速,由速度分布公式,圓管層流的平均流速是最大流速的一半。,423層流的動能和動量修正系數(shù),1、動能修正系數(shù),2、動量修正系數(shù),動能修正系數(shù)和動量修正系數(shù)都是大于1的正數(shù)，且速度分布越均勻，則修正系數(shù)越小。,424層流的沿程損失,沿程能量損失可以用壓強(qiáng)損失、水頭損失或功率損失三種形式表示,1、壓強(qiáng)損失,2、水頭損失,與雷諾實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。,由（1）式變形得,同樣壓強(qiáng)損失可表示為,此即流體力學(xué)中著名的達(dá)西DARCY公式。,,3、功率損失,A在過流斷面上是常數(shù)；B管軸處是零，且與半徑成正比；C管壁處是零，向管軸線性增大；D按拋物線分布。,B,問題1圓管層流流動，過流斷面上切應(yīng)力分布為,問題2在圓管流中，層流的斷面流速分布符合,A均勻規(guī)律；B直線變化規(guī)律；C拋物線規(guī)律D對數(shù)曲線規(guī)律。,C,問題3圓管層流，實(shí)測管軸線上流速為4M／S，則斷面平均流速為,A4M／S；B32M／S；C2M／S；D1M／S。,C,問題,,問題4應(yīng)用細(xì)管式粘度計(jì)測定油的粘度，已知細(xì)管直徑D6MM，測量段長L2M，如圖。實(shí)測油的流量Q77CM3/S，水銀壓差計(jì)的讀值HP30CM，油的密度Ρ900KG/M3。試求油的運(yùn)動粘度和動力粘度。,解列細(xì)管測量段前、后斷面伯努利方程,得,而,,設(shè)管中液體流動狀態(tài)為層流,所以,校核狀態(tài),,425管路進(jìn)口起始段,層流的速度拋物線規(guī)律，并不是剛進(jìn)入管口就能立刻形成，而是需要經(jīng)過一段距離，這段距離叫作層流起始段。,,由實(shí)驗(yàn)測得，起始段長度為L002875DRE；,2、起始段長度,工程上常采用石列爾公式，當(dāng)取RE2320時(shí)，得,L665D,3、起始段的能量損失,①如果管路很長，，則起始段的影響可以忽略，用,②工程實(shí)際中管路較短，考慮到起始段的影響，取,可見，起始段損失加大，因中心層加速，外層減速，還有部分徑向運(yùn)動，都附加損失。,湍流是流體力學(xué)中公認(rèn)的難題。自從19世紀(jì)末OREYNOLDS提出湍流的統(tǒng)計(jì)理論以來，已經(jīng)有一個(gè)多世紀(jì)了，經(jīng)過幾代科學(xué)家的努力，湍流研究取得了很大的進(jìn)展。,43圓管中的湍流流動,湍流流動，亦稱紊流流動。湍流運(yùn)動實(shí)質(zhì)是一種非恒定流動。,湍流是流體的不規(guī)則運(yùn)動，由此發(fā)展的經(jīng)典湍流統(tǒng)計(jì)理論，在上個(gè)世紀(jì)三四十年代曾取得輝煌的成績。PRANDTL1925提出的混合長理論；VONKARMAN1930建立的相似模型；周培源先生（1940）首先建立了雷諾應(yīng)力滿足的輸運(yùn)微分方程，是湍流模型理論的奠基性工作。,上世紀(jì)60年代非線性動力學(xué)系統(tǒng)理論和混沌理論的發(fā)展為解決湍流問題提供了一些新思路。但是，湍流是包含多種尺度以及多尺度間能量傳遞和耗散過程的復(fù)雜系統(tǒng)，混沌與完全發(fā)展的湍流之間還存在相當(dāng)距離。,湍流中大渦擬序結(jié)構(gòu)對于湍流生成和發(fā)展具有主宰的作用；抑制或消除大渦結(jié)構(gòu)可能抑制整體的湍流強(qiáng)度，甚至使流動層流化；利用控制湍流擬序結(jié)構(gòu)來控制湍流取得了顯著的成就，例如，湍流減阻和降低噪聲。,湍流實(shí)驗(yàn)是認(rèn)識湍流的重要工具，湍流研究也促進(jìn)了流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展；流場顯示技術(shù)（氫氣泡技術(shù)，激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)等）和湍流場的精細(xì)定量測量技術(shù)（粒子圖像測速法等）相結(jié)合，可以獲得既直觀又可靠的湍流場信息,1旋渦產(chǎn)生的條件,2形成旋渦的力學(xué)原因,431時(shí)均流動與脈動,湍流本質(zhì)上是隨機(jī)的三維非定常有旋運(yùn)動。,具有隨機(jī)性質(zhì)變化的曲線，在足夠長時(shí)段T內(nèi)，呈現(xiàn)出圍繞某一“平均值”而上下變動（或擺動）的現(xiàn)象，稱為運(yùn)動參數(shù)的脈動或脈動現(xiàn)象。,,研究湍流的方法是統(tǒng)計(jì)時(shí)均法，研究某一時(shí)間段內(nèi)的湍流時(shí)均特性。,用公式表達(dá),脈動速度有正有負(fù)。但是在一段時(shí)間內(nèi)，脈動速度的平均值為零。,推而廣之，如果對于湍流中具有脈動性質(zhì)的任意物理量W進(jìn)行在T時(shí)間段內(nèi)的時(shí)均化處理，則,稱為湍流物理量W在一點(diǎn)上的時(shí)均值。,,即脈動量的時(shí)均值,運(yùn)用時(shí)均統(tǒng)計(jì)法就將湍流分為兩個(gè)組成部分一部分是用時(shí)均值表示的時(shí)均流動；另一部分是用脈動值表示的脈動運(yùn)動。時(shí)均流動代表運(yùn)動的主流，脈動反映湍流的本質(zhì)。,混合長度理論,,問題紊流的瞬時(shí)速度、時(shí)均速度、脈動速度、斷面平均速度有何聯(lián)系和區(qū)別,瞬時(shí)流速U，為某一空間點(diǎn)的實(shí)際流速，在紊流流態(tài)下隨時(shí)間脈動；,脈動速度U＇與時(shí)均速度的疊加等于瞬時(shí)速度；,斷面平均速度V，為過流斷面上各點(diǎn)的流速（紊流是時(shí)均速度）的斷面平均值。,433湍流的速度分布,1、粘性底層（層流底層）,（1）很大，滿足牛頓內(nèi)摩擦定律；（2）粘性底層的厚度Δ很小。,2、湍流核心（1）很?。唬?）區(qū)域大。,3、過渡層有時(shí)可將它算在湍流核心的范圍。,速度接近平均速度。,速度分布,粘性底層厚度,可見，Δ0隨雷諾數(shù)的增加而減小。,當(dāng)RE較小時(shí)，,水力光滑壁管,當(dāng)RE較大時(shí)，,水力粗糙壁管,44管路流動的沿程阻力,441尼古拉茲實(shí)驗(yàn)442莫迪圖,結(jié)論,一、沿程阻力系數(shù)及其影響因素分析,二、沿程阻力系數(shù)測定和阻力分布圖,尼古拉茲實(shí)驗(yàn),層流,紊流光滑區(qū),紊流過渡粗糙區(qū),紊流粗糙區(qū),工業(yè)管道紊流阻力系數(shù)的計(jì)算公式,管流的沿程損失,當(dāng)2000RE4000時(shí)稱為臨界區(qū)或臨界過度區(qū)紊流區(qū)包括水力光滑區(qū)、過渡區(qū)（又稱紊流過渡區(qū)）和阻力平方區(qū)工程中，還常采用適合于一定管材，一定阻力區(qū)的專用公式,在層流區(qū),1阿里特蘇里公式,2謝維列夫公式對于新鋼管水力光滑區(qū)過渡區(qū)（）,對于新鑄鐵管,水力光滑管（）過渡區(qū)（）阻力平方區(qū)（）,上述諸式,K1考慮實(shí)驗(yàn)室和實(shí)際安裝管道的條件不同的系數(shù)，取K1115；K2考慮由于焊接接頭而使阻力增加的系數(shù)，取K2118。謝維列夫建議的適用鑄鐵管紊流三個(gè)區(qū)的綜合公式為根據(jù)新鑄鐵管的實(shí)際資料，上式可寫成,實(shí)際工程中，各種流體輸配管網(wǎng)的流動狀態(tài)有明顯差別，雷諾數(shù)范圍不相同。這就造成同一基本原理下，不能用統(tǒng)一的計(jì)算公式或圖表計(jì)算各種流體輸配管網(wǎng)的摩擦阻力。因此必須特別注意各公式和計(jì)算圖表的使用條件和修正方法。,45管路流動的局部阻力,管路的功用是輸送液體，為了保證流體輸送中可能遇到的轉(zhuǎn)向、調(diào)節(jié)、加速、升壓、過濾、測量等需要，在管路中必須要裝種種局部裝置。例如，常見的彎頭、三通、水表、變徑段、進(jìn)出口、過濾器、節(jié)流閥、溢流閥、換向閥等。經(jīng)過這些局部裝置時(shí)，流體運(yùn)動收到擾亂，必然產(chǎn)生壓強(qiáng)（或水頭、能量）損失，這種在管路局部范圍內(nèi)由各種局部阻力造成的損失稱為局部損失。,451局部損失（阻力）產(chǎn)生的原因,1、邊壁的急劇變化，形成漩渦；2、主流方向改變，會產(chǎn)生與主流方向正交的流動，稱為二次流動。速度重新分布。,,局部損失出現(xiàn)在壁面形狀突然發(fā)生改變或流向急劇變化的地方。局部損失和沿程損失一樣，對不同的流態(tài)遵循不同的規(guī)律。,工程上的流態(tài)多為湍流，因此我們下面只討論湍流的局部損失。,局部出現(xiàn)漩渦區(qū)和二次流是局部損失的兩個(gè)原因。,452管路突然擴(kuò)大的局部阻力,列11，22斷面伯努利方程,（沿程損失很小，可以略去，）因此,控制體的動量方程為,代入HJ的表達(dá)式,得,（包達(dá)定理）,,管路突然擴(kuò)大的局部阻力,如以,453幾種常用的局部阻力系數(shù),1、管路截面的突然擴(kuò)大,2、逐漸擴(kuò)大,當(dāng)Α6090O，阻力最大。當(dāng)Α57O，阻力最小；廣泛用于文丘里流量計(jì)、水輪機(jī)尾水管、簡易風(fēng)洞等設(shè)備上，被稱為最佳擴(kuò)張角。,3、突然縮小,453幾種常用的局部阻力系數(shù),值見教材表47。,4、逐漸縮小,局部阻力系數(shù)如教材圖427所示。收縮角Θ1520O，阻力小。,5、管路進(jìn)出口,（2）管路進(jìn)入口,（1）管路出口,（3）管道出口稍加修圓，,（4）管道出口呈圓滑曲線，,其他（略）,局部阻力（損失）小結(jié)）,1突然擴(kuò)大,2管路入口、出口,3其它,454局部阻力互相干擾,如果幾個(gè)局部阻力互相靠近，彼此干擾，則每個(gè)局部阻力系數(shù)與孤立的測定值會有些不同。,水頭損失的疊加原則,總水頭損失,即,減小局部阻力的方法,1、盡量少用局部裝置；,2、用局部阻力系數(shù)小的局部裝置；,3、提高加工精度，去除毛刺。,?46管路計(jì)算,管路按計(jì)算特點(diǎn)分為兩種,1、長管水頭損失中絕大部分為沿程損失，其局部損失相對可以忽略。2、短管水頭損失中沿程損失、局部損失各占一定比例。工程中的管路一般都屬于短管。,461簡單管路,所謂簡單管路，即等直徑而沒有支管的管路。,取22為基準(zhǔn)面，列1、2兩斷面的伯努利方程,且忽略速度水頭及局部損失，上式即可寫成,如果,帶入上式得,將,其中,稱為流量模數(shù)。,上式即為長管的基本計(jì)算公式。,,曼寧公式,,壁面粗糙系數(shù),流量計(jì)算,利用長管計(jì)算公式，解決1、對已安裝好的管路進(jìn)行流量核算；2、對已安裝好的管路，按所需流量求水頭；3、在給定水頭及所需流量下求管徑。,水力坡,462串聯(lián)管路,串聯(lián)管路中（無出流），流量處處相等，總水頭損失等于各段水頭損失之和，即,,串聯(lián)管路由N段組成時(shí)，則,,串聯(lián)管路中間無出流時(shí),則,,463并聯(lián)管路,并聯(lián)管路中，每段管路的水頭損失都相等，而總流量為各段流量之和。即,并聯(lián)管路的水頭損失為,代入到流量公式,,可得,由流量關(guān)系式，還可得到,由此可見，并聯(lián)管路中任何兩個(gè)管路的流量比與流量模數(shù)以及水力坡度的開方成正比,串聯(lián)管路,,并聯(lián)管路,,管路特性就是指一條管路上水頭HHF與流量QV之間的函數(shù)關(guān)系，用曲線表示則稱為管路特性曲線。,464管路特性,在管路的始點(diǎn)1和終點(diǎn)2之間列伯努利方程式,K被稱為管路的阻力綜合參數(shù),特性流量處處相等，總水頭損失等于各段水頭損失之和,由，則有,即可見，串聯(lián)管路的總阻力綜合參數(shù)K等于各段阻力綜合參數(shù)之和,串聯(lián)管路,特性每段管路水頭損失都相等，總流量為各段流量之和,由，代入則有,即可見，并聯(lián)管路的總阻力綜合參數(shù)的平方根的倒數(shù)等于各段阻力綜合參數(shù)平方根的倒數(shù)之和,并聯(lián)管路,

簡介：電池電動勢測定與熱力學(xué)函數(shù)測定姓名姓名陳博殷學(xué)號學(xué)號20112401073年級年級11化4課程名稱課程名稱物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)時(shí)間實(shí)驗(yàn)時(shí)間2014319指導(dǎo)老師指導(dǎo)老師蔡躍鵬、林曉明一、一、【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹俊緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、掌握電位差計(jì)的測量原理和測量電池電動勢的方法；2、加深對可逆電池，可逆電極、鹽橋等概念的理解；3、測定電池（1）的電動勢；4、掌握電動勢法測定化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)函數(shù)變化值的有關(guān)原理和方法；5、根據(jù)可逆熱力學(xué)體系的要求設(shè)計(jì)可逆電池，測定其在不同溫度下的電動勢值，計(jì)算電池反應(yīng)的熱力學(xué)函數(shù)△G、△S、△H。二、二、【實(shí)驗(yàn)原理】【實(shí)驗(yàn)原理】1、用對消法測定原電池電動勢、用對消法測定原電池電動勢原因原電池電動勢不能用伏特計(jì)直接測量，因?yàn)殡姵嘏c伏特計(jì)連接后有電流通過，就會在電極上發(fā)生生極化，結(jié)果使電極偏離平衡狀態(tài)。另外，電池本身有內(nèi)阻，所以伏特計(jì)測得的只是不可逆電池的端電壓。而測量可逆電池的電動勢，只能在無電流通過電池的情況下進(jìn)行，因此，采用對消法。原理在待測電池上并聯(lián)一個(gè)大小相等、方向相反的外加電源，這樣待測電池中沒有電流通過，外加電源的大小即等亍待測電池的電動勢。對消法實(shí)驗(yàn)原理圖對消法實(shí)驗(yàn)原理圖2、原電池電動勢書寫、原電池電動勢書寫電池書寫習(xí)慣左方負(fù)極，右方正極。負(fù)極為氧化反應(yīng)，正極為還原反應(yīng)。如果電池反應(yīng)自發(fā)，則電池電動勢為正。符號“|”表示兩相界面，“‖”表示鹽橋。3、電池電動勢理論值計(jì)算原理、電池電動勢理論值計(jì)算原理規(guī)定原電池的電動勢EΦΦ，ΦΦLN，ΦΦLNΘZFRT氧化還原ΑΑΘZFRT氧化還原ΑΑ對于電池HG|HG2CL2S|KCL飽和‖AGNO3002MOLL|AG負(fù)極反應(yīng)HGCL（飽和）→12HG2CL2E，正極反應(yīng)AGE→AG總反應(yīng)HGCL（飽和）AG→12HG2CL2AG正極銀電極的電極電位ΦA(chǔ)GAGΦLNΘAGAGFRTGΑ1AΦA(chǔ)GAG0799000097（T25），ΑAG≈AG002布合理并便亍操作。③接通恒溫槽電源進(jìn)行恒溫，用SDC數(shù)字電位差計(jì)測量電池的電動勢。把被測電池放入恒溫槽中恒溫15MIN，同時(shí)將原電池引出線連接到SDC型數(shù)字式電位差計(jì)的待測接線柱上（注意正負(fù)極的連接），調(diào)節(jié)恒溫水槽溫度達(dá)到251℃，溫度波動范圍要求控制在正負(fù)02℃之內(nèi)，測定其電動勢。④然后調(diào)節(jié)恒溫槽，令恒溫升溫10℃，重復(fù)上述操作。⑤測量完畢后，倒去兩個(gè)小燒杯的溶液，洗凈燒杯的溶液。鹽橋兩端淋洗后，浸入硝酸鉀溶液中保存。五、五、【數(shù)據(jù)記錄與處理】【數(shù)據(jù)記錄與處理】室溫22℃E測定值V次序T℃TK一次二次三次測定值E平均值V理論計(jì)算值V相對誤差①2529815046092046032046026046050045701076②3530815045572045553045541045555045044113①25℃時(shí)，℃時(shí)，ΦA(chǔ)GAGΦLN0799000097（T25）LN069851VΘAGAGFRTGΑ1AFRT0201Φ飽和甘汞ΦLN02415000065T–2502415VΘ飽和甘汞FRTCLΑ1E（理論）ΦΦΦA(chǔ)GAGΦ飽和甘汞06985102415045701VE（測量）046050V相對誤差（046050045701）045701076②35℃時(shí)，ΦA(chǔ)GAGΦLN0799000097（T25）LN068544VΘAGAGFRTGΑ1AFRT0201Φ飽和甘汞ΦLN02415000065T–250235VΘ飽和甘汞FRTCLΑ1E（理論）ΦΦΦA(chǔ)GAGΦ飽和甘汞0685440235045044VE（測量）045555V相對誤差（045555045044）045044113（）P（VK）△G（KJMOL）△SJKMOL△H（KJMOL）49510444438474685868

簡介：試卷預(yù)覽03任務(wù)_0015試卷總分100測試時(shí)間0單項(xiàng)選擇題判斷題計(jì)算題一、單項(xiàng)選擇題（共一、單項(xiàng)選擇題（共1010道試題，共道試題，共3030分。）分。）1超靜定結(jié)構(gòu)在荷載作用下產(chǎn)生的內(nèi)力與剛度A相對值有關(guān)B絕對值有關(guān)C無關(guān)D相對值絕對值都有關(guān)2用力法計(jì)算圖示結(jié)構(gòu)時(shí)，不能作為基本結(jié)構(gòu)的是圖ABCD3力法的基本體系是A一組單跨度超靜定梁B瞬變體系C可變體系D幾何不變體系4力法方程中的系數(shù)代表基本體系在作用下產(chǎn)生的ABC方向的位移D方向的位移5力法典型方程是根據(jù)以下哪個(gè)條件得到的A結(jié)構(gòu)的平衡條件B多余約束處的位移協(xié)調(diào)條件C結(jié)構(gòu)的變形條件D同時(shí)滿足A、B兩個(gè)條件6圖示結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)是下圖所示對稱結(jié)構(gòu)的等代結(jié)構(gòu)為ABCD試卷預(yù)覽03任務(wù)_0015試卷總分100測試時(shí)間0單項(xiàng)選擇題判斷題計(jì)算題二、判斷題（共二、判斷題（共1010道試題，共道試題，共3030分。）分。）1力法典型方程是根據(jù)平衡條件得到的。A錯(cuò)誤B正確2計(jì)算超靜定結(jié)構(gòu)的位移時(shí)，虛設(shè)力狀態(tài)可以在力法的基本結(jié)構(gòu)上設(shè)。A錯(cuò)誤B正確3溫度改變在靜定結(jié)構(gòu)中不引起內(nèi)力；溫度改變在超靜定結(jié)構(gòu)中引起內(nèi)力。A錯(cuò)誤B正確4超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力狀態(tài)與剛度有關(guān)。A錯(cuò)誤B正確5同一結(jié)構(gòu)選不同的力法基本體系所得到的力法方程代表的位移條件不同。A錯(cuò)誤B正確6圖示結(jié)構(gòu)有兩次超靜定。A錯(cuò)誤B正確7

簡介：,,,架空線應(yīng)力方程式的公式解,應(yīng)力狀態(tài)方程,懸掛于兩固定點(diǎn)的電線，當(dāng)氣象條件發(fā)生變化（如氣溫及荷載改變）時(shí)，架空電線的應(yīng)力將發(fā)生變化，其相應(yīng)的弧線及線長也發(fā)生變化。,推導(dǎo)思路考慮兩種氣象條件下電線的彈性伸長和溫度伸長，并利用檔內(nèi)原始線長（即不受拉力的制造長度）不變的原則便可列出狀態(tài)方程。,狀態(tài)方程架空電線從一種懸掛狀態(tài)改變到另一種狀態(tài)時(shí)，表征應(yīng)力變化與“狀態(tài)”變化之間的關(guān)系。,狀態(tài)方程的推導(dǎo),已知M狀態(tài)的導(dǎo)線溫度TM、比載ΓM、應(yīng)力?M及線長LM，當(dāng)狀態(tài)由M變?yōu)镹時(shí)，導(dǎo)線溫度變?yōu)門N、比載變?yōu)棣、應(yīng)力變?yōu)?N、線長變?yōu)長N。,根據(jù)檔內(nèi)原始線長不變的原則，兩種工況的線長有如下關(guān)系,即,其中,狀態(tài)方程的推導(dǎo),平拋線長的公式,兩種工況的線長關(guān)系,,代入,,兩側(cè)消去L,令LM≈L,,兩側(cè)均乘以,，并整理得,狀態(tài)方程,架空導(dǎo)線狀態(tài)方程（1/2）（M態(tài)N態(tài)）,,給出ΣM,ΓM,TM和ΓN,TN,求ΣN,,,,,其中,,,B值為正，A值可正可負(fù),,令,,方便求解討論,架空導(dǎo)線狀態(tài)方程（2/2）（M態(tài)N態(tài)）,,,,,,判別式,當(dāng),給出ΣM,ΓM,TM和ΓN,TN,求ΣN,,,,,判別式,舉例說明－例1,有,,方程,,,,,判別式,舉例說明－例2,有,,方程,,,,,判別式,舉例說明－例3,有,,方程,,,,架空送電線路有效臨界檔距的判斷和求解,控制條件,導(dǎo)地線力學(xué)特性計(jì)算是架空線路設(shè)計(jì)中最基本和最重要的工作之一。在計(jì)算不同氣象條件下電線的張力弧垂曲線時(shí)，首先要確定各代表檔距范圍內(nèi)的相應(yīng)控制氣象條件。臨界檔距受不同氣象條件控制的兩個(gè)區(qū)段交界點(diǎn)，即受兩種氣象條件同時(shí)控制的某個(gè)檔距。,控制條件有可能起控制作用的四種氣象條件為低溫、復(fù)冰、大風(fēng)和年平均溫度，其中前三種對應(yīng)于最大使用張力，最后一種對應(yīng)于年平均運(yùn)行使用張力。,有效臨界檔距,四個(gè)控制條件，兩兩組合可得到6個(gè)臨界檔距。真正有意義的臨界檔距最多不超過3個(gè)，最少為0個(gè)。,控制氣象條件判據(jù),當(dāng)已知,多個(gè)應(yīng)力限定條件時(shí)，最小者為推求應(yīng)力的“控制氣象條件”。,即,已知某一氣象條件M對應(yīng)的比載ΓM、溫度TM、應(yīng)力?M和待求應(yīng)力?N對應(yīng)的比載ΓN、溫度TN時(shí)，由狀態(tài)方程有如下關(guān)系,的值為最小時(shí)，則求出左側(cè)的應(yīng)力?N也將最小。,待求N狀態(tài),已知M狀態(tài),,,,判據(jù)系數(shù)簡化,平均氣溫下的參數(shù)為ΓAV、TAV、?AV,,令,令,,,等效平均溫度,等效比載,,,,,一致的表達(dá)形式，溫度、比載參數(shù)不同,作圖判別法,,,溫度和比載參數(shù)不同,（1）Y為縱坐標(biāo)，L為橫坐標(biāo)，拋物線右半曲線，開口向下,作圖比較,（2）L增大，Y減小，各氣象條件下,,相同，同一檔距下，各曲線,下降速度與Γ2成正比。兩種氣象條件的Y曲線若能相交，則只相交一次。,四種氣象條件若按溫度從低至高的順序排列，即T1G3G2G1，故需依次判斷曲線Y1與Y2、Y3、Y4；曲線Y2與Y3、Y4；曲線Y3與Y4的相交情況。,,,,,,,有效臨界檔距1,1,舉例說明－例4（圖1）,,,,,,2,,有效臨界檔距2,3,有效臨界檔距3,程序流程圖,,,,謝謝,,,

簡介：表面反應(yīng)動力學(xué)1、假設(shè)氣體A和B（壓力分別為PA和PB）在催化劑上的吸附服從LANGMUIR吸附模型，反應(yīng)生成氣體M和N（壓力分別為PM和PN），表面反應(yīng)為控制步驟，其余均達(dá)平衡ABMNMMBBAAABMNNNKA1KD1KA2KD2KRKRKD3KA3KA4KD4為吸附位，KA＝KA1KD1，KB＝KA2KD2，KM＝KD3KA3，KN＝KD4KA4請推導(dǎo)反應(yīng)速率方程。（共10分）反應(yīng)速度NMRBARKKRKA1PAΘKD1ΘAKA2PBΘKD2ΘBKA3PMΘKD3ΘMKA4PNΘKD4ΘNΘΘAΘBΘMΘN1PKPKPKPKPKPKPKNNMMBBAAAAIIAAA1111，PKPKPKPKPKNNMMBBAABBB111，PKPKPKPKPKNNMMBBAAMMM111PKPKPKPKPKNNMMBBAANNN1112111PKPKPKPKPPKKKPPKKKNNMMBBAANMNMRBABAR2、簡述固體催化劑上氧化還原反應(yīng)的機(jī)理。以1丁烯氧化脫氫制丁二烯為例，畫出其催化循環(huán)示意圖。（共15分）所用催化劑為MOO3BI2O3混合氧化物，反應(yīng)由下列各步組成①CH3CH2CH2CH2＋2MO6＋O2晶格）CH2CH2CH2CH2＋2MO5＋H2O推導(dǎo)其速率方程若SO3的壓力相對很小結(jié)果怎樣（共10分）221221ODOAKPK，211212ODOAOPKKPK3232SOASODPKK，322323SODSOASOPKKPK132SOO3322121321SOSOOSOORPPKPKPKKPKR當(dāng)PSO3很小時(shí)32121321SOOSOORPPKPKKPKR假設(shè)氣體A2和B（壓力分別為PA和PB）在催化劑上的吸附服從LANGMUIR吸附模型KD2ABC32AA22BBKAKBKAKBKR（決速步驟）為吸附位，為吸附位，KA＝KAKA－，KB＝KBKB－。請推導(dǎo)反應(yīng)速率方程。請推導(dǎo)反應(yīng)速率方程。（共（共15分）分）反應(yīng)速度32VCRBARPKKR222AAVAAKPKVAAAPKBBVBBKPKVBBBPKAVB1解得PKPKBBAAV11