廣義熱力學(xué)理論及其在壓縮機補氣中的應(yīng)用研究.pdf

1、經(jīng)過百年的理論發(fā)展和眾多的工程實踐，經(jīng)典熱力學(xué)已經(jīng)證明其可靠性，但是對于熱力學(xué)中的的一些基本概念及其意義仍存在著一些不同的理解。比如溫度和熱量的定義纏繞問題和熵在溫度趨向于0K時的極限值問題，弄清這些問題對熱力學(xué)發(fā)展有積極的意義。長距離運輸天然氣存在著壓力損耗的現(xiàn)象。LNG是一種高質(zhì)量的冷能，補氣壓縮機是一種非常可靠的節(jié)能技術(shù)。本文提出利用LNG補氣提高天然氣壓氣機效率，這對節(jié)能減排有重大意義。依據(jù)本文提出的溫?zé)崂p繞現(xiàn)象，本文認為熱力學(xué)

2、溫度不唯一。在經(jīng)典熱力學(xué)的基礎(chǔ)上，通過嚴格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，定義了新的、更為普適的溫度和熱量概念，將它們命名為廣義熱力學(xué)溫度和廣義熱量。以此為基礎(chǔ)，定義了廣義熵、廣義熱力學(xué)能等物理量。證明了經(jīng)典熱力學(xué)中的相應(yīng)概念僅僅是廣義熱力學(xué)的一個特例，廣義熱力學(xué)遵守經(jīng)典熱力學(xué)的基本規(guī)律和定理。并在新概念下重新闡述了熱力學(xué)三大定律，將其推廣以適應(yīng)到廣義熱力學(xué)體系下語境。
　　本研究通過廣義熱力學(xué)體系，證明了當(dāng)熱力學(xué)溫度趨向于0K時，任何物質(zhì)的熱力學(xué)熵

3、趨向于0，即熵具有積分起點。解決了困擾已久的熵的最小極限問題以及熱力學(xué)，甚至化學(xué)和物理上的諸多計算的基礎(chǔ)問題。在此基礎(chǔ)上，定義了廣義熱力學(xué)體系下絕對熵的概念，定義并命名了新的物理量----火羈（TS），推導(dǎo)了火羈的變換公式，初步探討了火羈的意義，證明了廣義熵產(chǎn)定律。證明了廣義熱力學(xué)各參數(shù)的二維全微分關(guān)系。給出了廣義熱力學(xué)特性函數(shù)的關(guān)系以及相同和不同廣義熱力學(xué)系下的麥克斯韋關(guān)系式。給出了比熱容、焦耳湯普遜系數(shù)等物性參數(shù)的變換關(guān)系和計算方法

4、。給出了廣義熵、廣義熱力學(xué)能和廣義焓的微分表達式，研究了不同廣義熱力學(xué)系下的矩陣變換關(guān)系式。給出了廣義熱力學(xué)系下的熵、火羈、熱力學(xué)能、焓、自由能、自由焓和火積的積分表達式。提出利用液氮補氣渦旋壓縮機過程來模擬 LNG補氣天然氣壓縮機。介紹了渦旋壓縮機的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和幾何結(jié)構(gòu)。給出了渦旋壓縮機性能參數(shù)的計算方法，廣義熱力學(xué)體系下渦旋壓縮機的過程控制方程，以及補氣渦旋壓縮機內(nèi)部三段壓縮的熱力學(xué)過程分析。采用廣義熱力學(xué)原理分析了渦旋壓縮