劉鈞哲

(沈陽工程學(xué)院 能源與動(dòng)力學(xué)院，遼寧 沈陽 110136)

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論技術(shù)功

劉鈞哲

(沈陽工程學(xué)院 能源與動(dòng)力學(xué)院，遼寧 沈陽 110136)

摘要：針對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)技術(shù)功的概念缺乏深入探討，甚至存在錯(cuò)誤理解的現(xiàn)狀，通過對(duì)穩(wěn)態(tài)流動(dòng)能量方程中能量轉(zhuǎn)化關(guān)系的分析，結(jié)合流體膨脹或壓縮過程的熱力學(xué)和流體力學(xué)特性，揭示了技術(shù)功定義式成立的條件，指明了技術(shù)功概念的經(jīng)驗(yàn)性，論證了技術(shù)功定義式的唯一性，明確了技術(shù)功定義式的適用范圍和條件，厘清了技術(shù)功的本質(zhì)，并對(duì)技術(shù)功與其他功的關(guān)系進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：技術(shù)功；膨脹功；內(nèi)部功；軸功；熱機(jī)

但是這些文獻(xiàn)缺乏對(duì)“技術(shù)功”概念成立的理論基礎(chǔ)的充分論證，甚至有文獻(xiàn)[5]認(rèn)為技術(shù)功的概念是不合理的，應(yīng)該舍棄。因此，對(duì)“技術(shù)功”的定義、本質(zhì)、適用范圍及條件等問題需要進(jìn)行深入討論。

1 技術(shù)功的由來

目前的文獻(xiàn)中，技術(shù)功的導(dǎo)出是通過對(duì)單位質(zhì)量的工質(zhì)流經(jīng)開口系統(tǒng)做穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)得到的，即

(1)

或

(2)

(3)

式(3)就是技術(shù)功這一概念得以建立的定義式。

由式(2)可以得到技術(shù)功的另一種定義式：

wt=w+p1v1-p2v2

(4)

其中，w為膨脹功，pv1為進(jìn)口的推動(dòng)功，p2v2為出口的推動(dòng)功。

對(duì)于可逆過程，式(3)、(4)中的技術(shù)功還可以表示為

(5)

其中，wr,t為可逆過程的技術(shù)功。

2對(duì)技術(shù)功的分析

2.1定義式成立的條件

既然技術(shù)功的定義是“技術(shù)上可資利用的功”，這就可以得出以下判斷：

1)wt>0時(shí),有可供外界利用的功，并且wi>0，這相當(dāng)于動(dòng)力機(jī)的情況。

2)wt=0時(shí)，無可利用的功。

3)wt<0時(shí)，外界對(duì)工質(zhì)做功，并且wi<0，這相當(dāng)于耗功機(jī)械的情況。

根據(jù)這些判斷可以得出如下結(jié)論：

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

2.2技術(shù)功定義的形式

2)對(duì)于動(dòng)力機(jī)來說，內(nèi)部功的獲得要靠工質(zhì)膨脹來實(shí)現(xiàn)，由理想氣體可逆膨脹過程方程pvn=C可知，當(dāng)n=1時(shí)，為等溫膨脹過程，Δu=0，Δ(pv)=0；當(dāng)n≠1時(shí)，Δu<0，Δ(pv)<0,即欲獲得wi，就必須膨脹，而膨脹的結(jié)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(shí)發(fā)生的，即wi中現(xiàn)實(shí)地包含著Δu、Δ(pv)。

2.3 技術(shù)功的本質(zhì)及其與其他功的關(guān)系

2.4技術(shù)功定義式的適用范圍和條件

如前所述，當(dāng)wt>0時(shí)，有可供外界利用的功，這相當(dāng)于動(dòng)力機(jī)的情況；當(dāng)wt=0時(shí)，無可利用的功；wt<0時(shí)，外界對(duì)工質(zhì)做功，這相當(dāng)于壓氣機(jī)的情況。

3結(jié)論

2) 技術(shù)功不是一個(gè)理論上嚴(yán)格成立、邏輯自洽的概念，它與焓、熱量、功、動(dòng)能、位能這一類“理論概念”不同，它是一個(gè)基于工程實(shí)際的“經(jīng)驗(yàn)概念”。

4)技術(shù)功的定義式是合理的，適用于內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、汽輪機(jī)等動(dòng)力機(jī)械，也適用于泵、風(fēng)機(jī)、壓氣機(jī)等耗功機(jī)械，但對(duì)于水輪機(jī)以及其他非熱功轉(zhuǎn)換過程(如水從高處流向低處)則不適用。

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

參考文獻(xiàn)

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[4]嚴(yán)家騄，王永青.工程熱力學(xué)[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(duì)技術(shù)功定義式及其應(yīng)用的探討[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，1998，2(22)：93-97.

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(責(zé)任編輯張凱校對(duì)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(hào)：TK123

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-1603(2016)01-0018-05

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

作者簡(jiǎn)介：劉鈞哲(1974-)，男，遼寧沈陽人，講師，碩士。

收稿日期：2015-04-01