论技术功

刘钧哲

(沈阳工程学院 能源与动力学院，辽宁 沈阳 110136)



论技术功

刘钧哲

(沈阳工程学院 能源与动力学院，辽宁 沈阳 110136)

摘要：针对现有文献对技术功的概念缺乏深入探讨，甚至存在错误理解的现状，通过对稳态流动能量方程中能量转化关系的分析，结合流体膨胀或压缩过程的热力学和流体力学特性，揭示了技术功定义式成立的条件，指明了技术功概念的经验性，论证了技术功定义式的唯一性，明确了技术功定义式的适用范围和条件，厘清了技术功的本质，并对技术功与其他功的关系进行了分析。

关键词：技术功；膨胀功；内部功；轴功；热机

但是这些文献缺乏对“技术功”概念成立的理论基础的充分论证，甚至有文献[5]认为技术功的概念是不合理的，应该舍弃。因此，对“技术功”的定义、本质、适用范围及条件等问题需要进行深入讨论。

1 技术功的由来

目前的文献中，技术功的导出是通过对单位质量的工质流经开口系统做稳定流动时得到的，即

(1)

或

(2)

(3)

式(3)就是技术功这一概念得以建立的定义式。

由式(2)可以得到技术功的另一种定义式：

wt=w+p1v1-p2v2

(4)

其中，w为膨胀功，pv1为进口的推动功，p2v2为出口的推动功。

对于可逆过程，式(3)、(4)中的技术功还可以表示为

(5)

其中，wr,t为可逆过程的技术功。

2对技术功的分析

2.1定义式成立的条件

既然技术功的定义是“技术上可资利用的功”，这就可以得出以下判断：

1)wt>0时,有可供外界利用的功，并且wi>0，这相当于动力机的情况。

2)wt=0时，无可利用的功。

3)wt<0时，外界对工质做功，并且wi<0，这相当于耗功机械的情况。

根据这些判断可以得出如下结论：

另外，使用技术功这一概念必须以热功转换为基本前提，换句话说，正是由于热功转换过程的特点，决定了技术功的条件得以满足；而后几个概念并不限于热功转换过程，对于非热功转换过程仍能成立。

2.2技术功定义的形式

2)对于动力机来说，内部功的获得要靠工质膨胀来实现，由理想气体可逆膨胀过程方程pvn=C可知，当n=1时，为等温膨胀过程，Δu=0，Δ(pv)=0；当n≠1时，Δu<0，Δ(pv)<0,即欲获得wi，就必须膨胀，而膨胀的结果必有Δu≤0，Δ(pv)≤0。也就是说，wi的获得与Δu、Δ(pv)的减少是同时发生的，即wi中现实地包含着Δu、Δ(pv)。

2.3 技术功的本质及其与其他功的关系

2.4技术功定义式的适用范围和条件

如前所述，当wt>0时，有可供外界利用的功，这相当于动力机的情况；当wt=0时，无可利用的功；wt<0时，外界对工质做功，这相当于压气机的情况。

3结论

2) 技术功不是一个理论上严格成立、逻辑自洽的概念，它与焓、热量、功、动能、位能这一类“理论概念”不同，它是一个基于工程实际的“经验概念”。

4)技术功的定义式是合理的，适用于内燃机、燃气轮机、汽轮机等动力机械，也适用于泵、风机、压气机等耗功机械，但对于水轮机以及其他非热功转换过程(如水从高处流向低处)则不适用。

6)只有站在热转化为功的根本角度上，才能说技术功源于膨胀功，从而膨胀功大于技术功。但是稳态流动能量方程是针对具体过程而言的，所以根据wt=w+p1v1-p2v2，不能得出膨胀功大于技术功的结论。恰恰相反，对于非等温膨胀过程，膨胀功小于技术功。

参考文献

[1]沈维道，童钧耕.工程热力学[M].第4版.北京：高等教育出版社，2001.

[2]廉乐明，谭羽非，吴家正，等.工程热力学[M].第5版.北京：中国建筑工业出版社，2007.

[3]陈则韶.工程热力学[M].北京：高等教育出版社，2008.

[4]严家騄，王永青.工程热力学[M].第4版.北京：高等教育出版社，2005.

[5]李华玉，徐明海，刘中良.对技术功定义式及其应用的探讨[J].石油大学学报：自然科学版，1998，2(22)：93-97.

[6]刘钧哲.流体速度梯度形成过程的动力学分析[J].沈阳工程学院学报：自然科学版，2013，9(3)：242-244.

(责任编辑张凯校对佟金锴)

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

中图分类号：TK123

文献标识码：A

文章编号：1673-1603(2016)01-0018-05

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

作者简介：刘钧哲(1974-)，男，辽宁沈阳人，讲师，硕士。

收稿日期：2015-04-01