推进功是推动工质流动所必须的功量。推进功的大小只取决于压力和比容积的乘积,具有状态量的性质。推进功不是工质本身具有的能量,是维持工质流动携带的能量。一般由压缩机械提供,如水泵、压气机等。
常见的热功转换过程,是通过工质在不同热工设备内连续地流过,进行一系列状态变化完成的。在分析能量变化时,常将热工设备看成开口系统进行处理,这时,不仅做功和传热会引起系统能量的改变,而且工质的进出也会带来系统能量的增减。在分析开口系统能量平衡时,工质的进出,不仅在系统边界上有宏观动能、重力势能和内能的贡献,还有推进功的贡献。
如图为推进功计算式的推导示意图。取矩形边界所围的工质为开口系统。假定在τ时刻它的质量为mτ,总能量为Eτ,在τ+dτ时刻它的质量为mτ+dτ,总能量为Eτ+dτ。同时,假定在此时间间隔dτ内有质量dm1的工质进入开口系统,并有质量dm2的工质离开此系统,又从外界吸入热量δQ,对外作净功δWnet(包括轴功以及由于非进出口边界的移动而做的功dV)。在进口边界上的比容为v1,压力为p1,比能量为e1=(u1+c12/2+gz1),截面积为A1,出口边界上的相应为v2,p2,e2=(u2+c22/2+gz2),A2。取mτ+dm1为系统,这是一个具有一定质量的复合闭口系统。在质量为dm1的工质从左向右流动时,复合闭口系统的左端边界将从左向右移动dx1而收缩,外界的上游工质在边界上将对复合闭口系统做功,即推进功,其值为:
(p1A1)dx1=p1v1dm1
同理,在dm2工质从左向右流动时,右端边界因移动dx2而膨胀复合闭口系统将对外界的下游工质作流动功,其值为:
(p2A2)dx2=p2v2dm2
所以,由于质量为dm1、dm2的工质的流进和流出,开口系统对外界的上下游工质作的流动功的代数和为:
p2v2dm2—p1v1dm1
从而,在流动过程中,乘积pv即为单位工质的推进功。
在开口系统能量分析时,其能量方程表达式为:
考虑到内能u为状态量,推进功pv也是状态量的乘积,为了方便,常将两者合在一起,令h=u+pv,这就是焓(见焓)。这样,开口系统能量方程基本表达式就为:
在开口系统能量分析时,因为焓这个参数已经包含了推进功,一般推进功不再单独出现,在闭口系统能量分析时,如果有工质流动带进或带出系统,则应考虑推进功的影响。