热能与动力工程专业英语Word文件下载.docx
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Boundarylayer边界层
Forcedconvection强制对流
CarnotCycle卡诺循环
Freeconvection自然对流
Cartesiancoordinates笛卡尔坐标系
Frictionloss摩擦损失
CelsiusDegree摄氏度
Glassceramic微晶玻璃，玻璃陶瓷
Compactheatexchanger紧凑式换热器
Heatengine热机
Composition成分，合成物
Heatpump热泵
Compressedliquid压缩液体
Hydrofoil水翼
Compressibility可压缩性，压缩率
Hypersonicspeed高超音速
Condensation凝结
Infinitesimal无穷小的
Condenser冷凝器
Inflating/deflating充气/压缩
Conduction导热
Internalcombustionengine内燃机
Controlvolume控制体
Isentropic等熵的
Convection对流
Isobaric等压的
Coriolis-accelarationflowmeter科氏加速流量计
Isolatedsystem孤立体系的
Isometric等容的
Rough-walltube粗糙管
Isothermal等温的
Saturation饱和
Kinematicviscosity运动黏度
Shearstress剪切力、切应力
Laminar层流
Shell-and-tubeheatexchanger管壳式换热器
Manuscript手稿，原稿
Specificvolume比容
Moisture湿度，水分
Steady稳态的，定常的
Molecule（化学）分子
Stiflingengine斯特林机
Moltenpolymer熔融聚合物
Strainrate变形速度，应变率
Muti-disciplinary多学科的
Streamline流线
NewtonianFluid牛顿流体
Strut支撑，支柱
Nominaltemperaturegradient法向温度梯度
Subcooledliquid过冷液体
Numerator（数学）分子
Superheatedvapor过热蒸汽
Parallelflow平行流动，并流
Surrounding环境，外界
Pathline迹线
Thermalconductivity热传导率
Phasechange相变
Thermalefficiency热效率
Planeflow平面流，二元流
Thermodynamics热力学
Plateandflameheatexchanger
板式换热器
Torsional扭力的，扭转的
Polymersolution胶浆
Trailingedge机翼后缘、尾缘
Proof校样
Transmitter传送装置、发送器
Propeller螺旋桨，推进器
Turbinemeter涡轮流量计
Pump泵
Turbulent湍流的
Qulity干度
Ultrosonic超声波的
Qusi-equilibrium准平衡、准静态
Uniformflow均匀刘
Radiation辐射
Vacuum真空
RankinCycle朗肯循环
Viewfactor角系数
Regenerativeheatexchanger
蓄热/再生式换热器
Viscous黏性的
Reservoir水库，蓄水池
Cortexshedding漩涡脱落
Reversible可逆的
Waterfaucet水龙头，水嘴
Rotameter转子流量计
BiBiotnumber比澳数
NPSH汽蚀余量
CFD计算流体力学
NTU传热单元数
CHF临界热流量
Nu努谢尔特数
COP制冷系数
PE势能
Eu欧拉数
Pr普朗特数
Fo富立叶数
Ra瑞利数
Fr弗劳德数
Re雷诺数
Gr格拉晓夫数
Sc施密特数
KE动能
St斯坦顿数，斯特劳哈数
LMTD对数平均温差
We韦伯数
1.1FundamentalofEngineeringThermodynamics
1.1工程热力学基础
Thermodynamicsisascienceinwhichthestorage,（associatedwithtemperature）,kineticenergy（dutomotion）,potentialenergy（duetoelevation）andchemicalenergy（duetochemicalcomposition）;
itistransformedfromoneoftheseformstoanother;
anditistransferredacrossaboundaryaseitherheatorwork.
热力学是一门研究能量储存、转换及传递的科学。
能量以内能（与温度有关）、动能（由物体运动引起）、势能（由高度引起）和化学能（与化学组成相关）的形式储存。
不同形式的能量可以相互转化，而且能量在边界上可以以热和功的形式进行传递。
Inthermodynamics,wewillderiveequationsthatrelatethetransformationsandtransfersofenergytopropertiessuchastemperature,,thus,,thefirstandsecondlawsofthermodynamicsaremostwidelyused.
在热力学中，我们将推导有关能量转化和传递与物性参数，如温度、压强及密度等关系间的方程。
因此，在热力学中，物质及其性质变得非常重要。
许多热力学方程都是建立在实验观察的基础之上，而且这些实验观察的结果已被整理成数学表达式或定律的形式。
其中，热力学第一定律和第二定律应用最为广泛。
1.1.1Thermodynamicsystemandcontrolvolume
1.1.1热力系统和控制体
（likethatsurroundingthegasinthecylinder）.However,itmaybeanimaginedboundary（likethedeformingboundaryofacertainamountofmassasitflowsthroughapump）.
热力系统是一包围在某一封闭边界内的具有固定质量的物质。
系统边界通常是比较明显的（如气缸内气体的固定边界）。
然而，系统边界也可以是假想的（如一定质量的流体流经泵时不断变形的边界）。
系统之外的所有物质和空间统称外界或环境。
热力学主要研究系统与外界或系统与系统之间的相互作用。
系统通过在边界上进行能量传递，从而与外界进行相互作用，但在边界上没有质量交换。
当系统与外界间没有能量交换时，这样的系统称为孤立系统。
Inmanycases,ananalysisissimplifiedifattentionisfocusedonaparticularvolumeinspaceintowhich,orfromwhich,在许多情况下，当我们只关心空间中有物质流进或流出的某个特定体积时，分析可以得到简化。
这样的特定体积称为控制体。
例如泵、透平、充气或放气的气球都是控制体的例子。
包含控制体的表面称为控制表面。
Thus,wemustchoose,inaparticularproblem,,thenacontrolvolumeisrequired;
otherwise,asystemisidentified.
因此，对于具体的问题，我们必须确定是选取系统作为研究对象有利还是选取控制体作为研究对象有利。
如果边界上有质量交换，则选取控制体有利；
反之，则应选取系统作为研究对象。
1.1.2Equilibrium,processandcycle
平衡、过程和循环
Whenthetemperatureofasystemisreferredto,itisassumedthatallpointsofthesystemhavethesame,,,say,issuddenlyincreasedatsomepartofthesystemboundary,spontaneousredistributionisassumedtooccuruntilallpartsofthe
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systemareatthesametemperature.
对于某一参考系统，假设系统内各点温度完全相同。
当物质内部各点的特性参数均相同且不随时间变化时，则称系统处于热力学平衡状态。
当系统边界某部分的温度突然上升时，则系统内的温度将自发地重新分布，直至处处相同。
Whenasystemchangesfromoneequilibriumstatetoanother,,inthepassingonestatetothenext,thedeviationfromequilibriumisinfinitesimal,aquasi-equilibriumprocessoccurs,,suchasthecompressionandexpansionofgasesinaninternalcombustionengine,（asincombustion）,anon-equilibriumprocessoccurs.
当系统从一个平衡状态转变为另一个平衡状态时，系统所经历的一系列由中间状态组成的变化历程称为过程。
若从一个状态到达另一个状态的过程中，始终无限小地偏离平衡态，则称该过程为准静态过程，可以把其中任一个中间状态看作为平衡状态。
准静态过程可近似视为许多过程的叠加结果，而不会显着减小其精确性，例如气体在内燃机内的压缩和膨胀过程。
如果系统经历一系列不平衡状态（如燃烧），从一个平衡状态转变为另一个平衡状态，则其过程为非平衡过程。
Whenasysteminagiveninitialstateexperiencesaseriesofprocessandreturnstotheinitialstate,,thepropertiesofthesystemhavethesamevaluestheyhadatthebeginning.
当系统从一个给定的初始状态出发，经历一系列中间过程又回到其初始状态，则称系统经历了一个循环。
循环结束时，系统中的各参数又与初始参数相同。
;
inaniso-baricprocess,thepressureremainsconstant;
anisometricprocessisaconstant-volumeprocess.
在任一特性参数名称前加上前缀iso-，表示该参数在整个过程保持不变。
等温（isothermal）过程中温度保持不变；
等压（isobaric）过程中压强恒定；
等容（isometric）过程中体积保持不变。
1.1.3Vapor-liquidphaseequilibriuminpuresubstance
纯物质的气-液相平衡
（a）.℃.Asheatistransferredtothewater,thetemperatureincreaseappreciably,thespecificvolumeincreaseslightly,如图1-1（a）所示，由活塞和气缸组成的装置中装有1kg水。
假定活塞和其上的重物使气缸内压强维持在，初始温度20℃。
当有热量开始传递给水时，缸内水温迅速上升，而比容略有增加，气缸内压强保持恒定不变。
当水温达到℃时，如若再增加传热量，水将发生相变，如图1-1（b）所示。
也就是说，一部分水开始气化变为蒸汽，在此相变过程中，温度和压强始终保持不变，但比容却有大幅度的增加。
当最后一滴液体被气化时，进一步的加热将使蒸汽温度和比容均有所增加，如同1-1（c）所示。
图1-1液体在常压下的蒸发过程
在给定压强下发生气化的温度称为饱和温度，压强称为给定温度下的饱和压强。
因此，℃水的饱和压强是，水的饱和温度为℃。
Ifasubstanceexistsasliquidatthesaturationtemperature,,itiscalledeitherasubcooledliquid（implyingthatthetemperatureislower
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thanthesaturationtemperatureforthegivenpressure）oracompressedliquid（implyingthatthepressureisgreaterthanthesaturationpressureforthegiventemperature）.
如果某一工质为液态并处于其饱和温度和饱和压强下，则称该液体为饱和液体。
如果液体温度低于当前压强下的饱和温度，则称该液体为过冷液体（表明液体的当前温度低于给定压强下的饱和温度）或压缩液体（表明液体的当前压强大于给定温度下的饱和压强）。
Whenasubstanceexistsaspartliquidandpartvaporatthesaturationtemperature,,（b）,若某一工质在饱和温度下以液、气共存的形式存在，则称蒸汽质量与总质量之比为干度。
因此，如图1-1（b）所示，若蒸汽质量为，液体质量为，则其干度为或20%。
干度只有在饱和状态下才有意义。
Ifasubstanceexistsasvaporatthesaturationtemperature,itiscalledsaturationvapor（Sometimesthetermdrysaturationvaporisusedtoemphasizethatthequalityis100%）.Whenthevaporisatatemperaturegreaterthanthesaturationtemperature,,sincethetemperaturemayincreasewhilethepressureremainsconstant.
若某一工质处于饱和温度下并以蒸汽形态存在，则称该蒸汽为饱和蒸汽（有时称为干饱和蒸汽，意在强调其干度为100%）。
当蒸汽温度高于其饱和温度时，则称之为过热蒸汽。
过热蒸汽的压强和温度是彼此独立的，因为温度上升时，压强可能保持不变。
在图1-2所示的温度-比容图上作等压线，表示水由初压、初温20℃被加热的过程。
点A代表初始状态，点B为饱和液态（℃），线AB表示液体由初始温度被加热至饱和温度所经历的过程。
点C表示饱和蒸汽状态，线BC表示等温过程，即液体气化转变为蒸汽的过程。
线CD表示在等压条件下蒸汽被加热至过热的过程，在此过程中，温度和比容均增大。
图1-2温度-比容曲线
表1-1一些物质的临界参数
Inasimilarname,aconstantpressureof10MPaisrepresentedbylineIJKL,℃.,representedbylineMNO,wefind,however,,类似地，线IJKL表示压强为10MPa下的等压线，相应的饱和温度为℃。
但是，在压强为条件下（线MNO），不存在等温蒸发过程。
相反，点N是个转折点，在该点上，切线斜率为零，通常把N点称为临界点。
在临界点处，饱和液体和饱和气体的状态都是相同的。
临界点下的温度、压强和比容分别称为临界温度、临界压强和临界比容。
一些工质的临界点数据如表1-1所示。
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Inelementaryphysicscourses,热力学第一定律
通常把热力学第一定律称为能量守恒定律。
在基础物理课程中，能量守恒定律侧重动能、势能的变化以及和功之间的相互关系。
更为常见的能量守恒形式还包括传热效应和内能的变化。
当然，也包括其它形式的能，如静电能、磁场能、应变能和表面能。
Historically,[
]thefirstlawofthermodynamicswasstatedforacycle:
thenetheattransferisequaltothenetworkdoneforasystemundergoingacycle.
历史上，用热力学第一定律来描述循环过程：
净传热量等于循环过程中对系统所做的净功。
热力学第二定律
热力学第二定律有多种表述形式。
在此列举两种：
克劳修斯表述和凯尔文-普朗克表述。
Clausiusstatement
Itisimpossibletoconstructadevicethatoperatesinacycleandwhosesoleeffectistransferofheatfromacoolerbodytoahotterbody.
克劳修斯表述：
制造一台唯一功能是把热量从低温物体传给高温物体的循环设备是不可能的。
图1-3第二定律的违背
Thisstatementrelatestoarefrigerator（oraheatpump）.Itstatesthatitisimpossibletoconstructarefrigeratorthattransfersenergyfromacoolerbodytoahotterbodywithouttheinputofwork;
（a）.
以冰箱（或热泵）为例，不可能制造一台不用输入功就能把热量从低温物体传给高温物体的冰箱，如图1-3（a）所示。
Itisimpossibletoconstructadevicethatoperatesinacycleandproducesnoothereffectthantheproductionofworkandthetransferofheatfromasinglebody.
凯尔文-普朗克表述：
制造一台从单一热源吸热和做功的循环设备是不可能的。
Inotherwords,itisimpossibletoconstructaheatenginethatextractsenergyfromreservoir,doeswork,,（b）.
换句话说，制造这样一台从某一热源吸热并对外做功，而没有与低温热源进行换热的热机是不可能的。
因此，该表述说明了不存在工作效率为100%的热机，如图1-3（b）所示。
卡诺循环
卡诺机是低温热源和高温热源间运行效率最高的热机。
卡诺机是一个理想热机，利用多个可逆过程组成一循环过程，该循环称为卡诺循环。
卡诺机非常有用，因为它的运行效率为任何实际热机最大可能的效率。
因此，如果一台实际热机的效率要远低于同样条件下的卡诺机效率，则有可能对该热机进行一些改进以提高其效率。
图1-4卡诺循环
:
1?
2:
Isothermalexpansion:
2?
3；
Adiabaticreversibleexpansion:
3?
4；
Isothermalcompression：
4?
1；
教材4页
NotethattheefficiencyisincreasedbyraisingthetemperatureTHatwhichheatisaddedorbydecreasingthetemperatureTLatwhichheatisrejected.
理想的卡诺循环包括四个可逆过程，如图1-4所示：
1→2等温膨胀；
2→3绝热可逆膨胀；
3→4等温压缩；
4→1可逆绝热压缩。
卡诺循环的效率为
（1-1）
注意，提高TH（提高吸热温度）或降低TL（降低放热温度）均可使循环效率提高。
朗肯循环
我们所关心的第一类动力循环为电力生产工业所采用的，也就是说，动力循环按这样的方式运行：
工质发生相变，由液态变为气态。
最简单的蒸汽-动力循环是朗肯循环，如图1-5（a）所示。
朗肯循环的一个主要特征是泵耗费很少的功就能把高压水送入锅炉。
其可能的缺点为工质在汽机内膨胀做功后，通常进入湿蒸汽区，形成可能损害汽轮机叶片的液滴。
图1-5朗肯循环
；
3:
Constant-pressureheatadditioninaboiler;
4:
Isentropicexpansioninaturbine;
1:
Constantpressureheatrejectioninacondenser.
朗肯循环是一个理想循环，其忽略了四个过程中的摩擦损失。
这些损失通常很小，在初始分析时可完全忽略。
朗肯循环由四个理想过程组成，其T-s图如图1-5（b）所示：
1→2为泵内等熵压缩过程；
2→3为炉内定压吸热过程；
3→4为汽轮机内等熵膨胀做功过程；
4→1为凝汽器内定压放热过程。
states1and2areessentiallythesame,sincethehigh-pressurelinesareextremelyclosetothesaturationcurve;
（alsocalledasteamgenerator）andthecondenserareheatexchangersthatneitherrequirenorproduceanywork.
泵用于提高饱和液体的压强。
事实上，状态1和状态2几乎完全一样，因为由2点开始的较高压强下的吸热过程线非常接近饱和曲线，图中仅为了解释说明的需要分别标出。
锅炉（也称蒸汽发生器）和凝汽器均为换热器，它们既不需要功也不产生功。
Ifweneglectkineticenergyandpotentialenergychanges,thenetworkoutputistheareaundertheT-sdiagram,（b）;
thisistruesincethefirstlawrequiresthatWout=教材5页
increasingtheboileroutlettemperatureT3,ordecreasingtheturbineoutletpressurep4.
如果忽略动能和势能的变化，输出的净功等于T-s图曲线下面的面积，即图1-5（b）中1-2-3-4-1所包围的面积，由用热力学第一定律可证明
。
循环过程中工质的吸热量对应面积a-2-3-b-a。
因此，朗肯循环的热效率可表示为
（1-2）
即，热效率?
等于输出能量除以输入能量（所购能量）。
显然，通过增大分子或减小分母均可以提高热效率。
这可以通过增大泵出口压强p2，提高锅炉出口温度T3，或降低汽机出口压强p4来实现。
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