
【化】 flow work
flow; flowage; fluxion; on the move; run; stream
【医】 afflux; flow; fluxion; streaming movement
【经】 circulating; floating; flow
exploit; merit; result; skill; work
【化】 work
在工程热力学领域,"流动功"(英文:Flow Work)指流体流经系统边界时,因压力作用而传递的能量。它是开口系统(控制体积)能量分析中的核心概念,与流体的压力和比容直接相关。其物理意义是推动流体进出控制体所需的功,属于传递能量而非系统本身储存的能量。
汉语定义
"流动功"表示单位质量流体通过系统边界时,外界为维持流动所消耗的功。其值等于流体的压力 ( p ) 与比容 ( v ) 的乘积,即:
$$ w_{text{flow}} = p cdot v $$
单位为焦耳/千克(J/kg)或千焦/千克(kJ/kg)。
英文对应术语
在开口系统的稳定流动能量方程中,流动功是焓(( h = u + pv ))的组成部分:
$$ h = u + pv $$
其中:
因此,焓的物理意义是流体流入/流出系统时携带的总能量,包含内能与流动功之和。例如:
流动功常与"技术功"(Technical Work)混淆,需明确区别:
$$ w_t = w - Delta (pv) $$
其中 ( w ) 为轴功(如涡轮输出的机械功)。
实例说明:
在燃气轮机中,高温燃气膨胀推动叶片做功(技术功),而燃气进出涡轮的推动力由流动功提供。
《工程热力学》(沈维道,童钧耕)
定义流动功为"推动流体通过控制面所需的功",并阐述其在开口系统能量方程中的关键作用。
来源:高等教育出版社教材(第5版,第3章)
ASME《热力学基础》标准(ASME PTC 4)
明确流动功在热力循环计算中的标准化处理方法,强调其对设备能效分析的影响。
来源:美国机械工程师协会(ASME)标准
NASA《推进系统热力学》报告
在喷气发动机分析中,将流动功作为工质动能转换的基础参数。
来源:NASA技术文档库(ID: NASA-TM-2005-213162)
流动功是热力学中描述流体流动时能量传递的重要概念,其核心定义和特性可归纳如下:
定义与物理意义
流动功指推动流体通过控制体界面时所做的机械功,是维持流体正常流动必须传递的能量。例如,当工质流入或流出系统时,后方流体需推开前方流体做功,这种能量传递即为流动功。其物理本质与化工原理中的静压能一致。
数学表达式
流动功的计算公式为:
$$
W_{flow} = p cdot V
$$
其中,$p$为流体压力,$V$为流体体积。该公式表明流动功与流体的压力和体积变化直接相关。
过程量特性
流动功属于过程量而非状态量,其大小和方向取决于流体速度、方向以及作用力参数,需通过运动过程中的能量转移来体现。
与其他功的区别
工程应用
在压缩机、泵等设备中,外界通过动力机械对系统输入流动功;反之,流体对外做功时则输出流动功。这类能量传递直接影响热力系统的能量平衡分析。
扩展说明:流动功的英文术语为flow work(),在闭口系统中不存在,仅针对开口系统(控制体)进行分析。
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