劉鈞哲

(沈陽工程學院 能源與動力學院，遼寧 沈陽 110136)

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論技術功

劉鈞哲

(沈陽工程學院 能源與動力學院，遼寧 沈陽 110136)

摘要：針對現(xiàn)有文獻對技術功的概念缺乏深入探討，甚至存在錯誤理解的現(xiàn)狀，通過對穩(wěn)態(tài)流動能量方程中能量轉化關系的分析，結合流體膨脹或壓縮過程的熱力學和流體力學特性，揭示了技術功定義式成立的條件，指明了技術功概念的經驗性，論證了技術功定義式的唯一性，明確了技術功定義式的適用范圍和條件，厘清了技術功的本質，并對技術功與其他功的關系進行了分析。

關鍵詞：技術功；膨脹功；內部功；軸功；熱機

但是這些文獻缺乏對“技術功”概念成立的理論基礎的充分論證，甚至有文獻[5]認為技術功的概念是不合理的，應該舍棄。因此，對“技術功”的定義、本質、適用范圍及條件等問題需要進行深入討論。

1 技術功的由來

目前的文獻中，技術功的導出是通過對單位質量的工質流經開口系統(tǒng)做穩(wěn)定流動時得到的，即

(1)

或

(2)

(3)

式(3)就是技術功這一概念得以建立的定義式。

由式(2)可以得到技術功的另一種定義式：

wt=w+p1v1-p2v2

(4)

其中，w為膨脹功，pv1為進口的推動功，p2v2為出口的推動功。

對于可逆過程，式(3)、(4)中的技術功還可以表示為

(5)

其中，wr,t為可逆過程的技術功。

2對技術功的分析

2.1定義式成立的條件

既然技術功的定義是“技術上可資利用的功”，這就可以得出以下判斷：

1)wt>0時,有可供外界利用的功，并且wi>0，這相當于動力機的情況。

2)wt=0時，無可利用的功。

3)wt<0時，外界對工質做功，并且wi<0，這相當于耗功機械的情況。

根據這些判斷可以得出如下結論：

另外，使用技術功這一概念必須以熱功轉換為基本前提，換句話說，正是由于熱功轉換過程的特點，決定了技術功的條件得以滿足；而后幾個概念并不限于熱功轉換過程，對于非熱功轉換過程仍能成立。

2.2技術功定義的形式

2)對于動力機來說，內部功的獲得要靠工質膨脹來實現(xiàn)，由理想氣體可逆膨脹過程方程pvn=C可知，當n=1時，為等溫膨脹過程，Δu=0，Δ(pv)=0；當n≠1時，Δu<0，Δ(pv)<0,即欲獲得wi，就必須膨脹，而膨脹的結果必有Δu≤0，Δ(pv)≤0。也就是說，wi的獲得與Δu、Δ(pv)的減少是同時發(fā)生的，即wi中現(xiàn)實地包含著Δu、Δ(pv)。

2.3 技術功的本質及其與其他功的關系

2.4技術功定義式的適用范圍和條件

如前所述，當wt>0時，有可供外界利用的功，這相當于動力機的情況；當wt=0時，無可利用的功；wt<0時，外界對工質做功，這相當于壓氣機的情況。

3結論

2) 技術功不是一個理論上嚴格成立、邏輯自洽的概念，它與焓、熱量、功、動能、位能這一類“理論概念”不同，它是一個基于工程實際的“經驗概念”。

4)技術功的定義式是合理的，適用于內燃機、燃氣輪機、汽輪機等動力機械，也適用于泵、風機、壓氣機等耗功機械，但對于水輪機以及其他非熱功轉換過程(如水從高處流向低處)則不適用。

6)只有站在熱轉化為功的根本角度上，才能說技術功源于膨脹功，從而膨脹功大于技術功。但是穩(wěn)態(tài)流動能量方程是針對具體過程而言的，所以根據wt=w+p1v1-p2v2，不能得出膨脹功大于技術功的結論。恰恰相反，對于非等溫膨脹過程，膨脹功小于技術功。

參考文獻

[1]沈維道，童鈞耕.工程熱力學[M].第4版.北京：高等教育出版社，2001.

[2]廉樂明，譚羽非，吳家正，等.工程熱力學[M].第5版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

[3]陳則韶.工程熱力學[M].北京：高等教育出版社，2008.

[4]嚴家騄，王永青.工程熱力學[M].第4版.北京：高等教育出版社，2005.

[5]李華玉，徐明海，劉中良.對技術功定義式及其應用的探討[J].石油大學學報：自然科學版，1998，2(22)：93-97.

[6]劉鈞哲.流體速度梯度形成過程的動力學分析[J].沈陽工程學院學報：自然科學版，2013，9(3)：242-244.

(責任編輯張凱校對佟金鍇)

Study on Technical Work

LIU Jun-zhe

(School of Energy and Power,Shenyang Institute of Engineering,Shenyang 110136,Liaoning Province)

Abstract：Because of the lacking of analysis of technical work,and even the existing errors in understanding,the condition of technical work definition has been revealed through the analysis of the energy conversion in steady flow energy equation,combining with the fluid thermodynamics and fluid mechanics characteristic of expansion or compress process.The concept of technical work has been pointed out is to be empirical,the uniqueness of technical work definition has been demonstrated,the applicable scope and conditions of technical work definition has been clear,the essence of technical work has been clarified,and the relationship between technical work and other work has been analyzed.

Key words：technical work;expansion work;inner work;shaft work;thermal engine

中圖分類號：TK123

文獻標識碼：A

文章編號：1673-1603(2016)01-0018-05

DOI：10.13888/j.cnki.jsie(ns).2016.01.004

作者簡介：劉鈞哲(1974-)，男，遼寧沈陽人，講師，碩士。

收稿日期：2015-04-01