热工与流体力学基础-第1章ppt课件.ppt

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1、第一篇工程热力学9/7/2021工程热力学是从工程应用的角度研究热能与机械能之间相互转换的规律。工程热力学是各种动力装置、制冷装置、热泵空调机组、锅炉及各种热交换器进行分析和计算的理论基础。本篇主要讲述：热力学的基本概念及基本定律（热力学第一定律、热力学第二定律）；理想气体的热力性质和热力过程；参与能量转换与传递的工作介质（水蒸气、混合气体、湿空气等）的热力性质；蒸汽动力循环；气体和蒸汽的流动等工程热力学基础知识。9/7/2021第一章热力学基本概念9/7/2021学习导引本章介绍了许多重要的概念，对于后续内容的学习非常重要。在学习过程中，应注意把相关的概念串接起来，既

2、对单个概念的物理意义有较深刻的理解，又能从整体上将这些概念有机的联系起来。9/7/2021学习要求理解工质、热力系的定义，掌握热力系的分类。理解热力状态和状态参数的定义；掌握状态参数的特征、分类，基本状态参数的物理意义和单位；掌握绝对压力、表压力和真空度的关系。掌握平衡状态的物理意义及实现条件。了解状态方程式及参数坐标图的物理意义及作用。理解热力过程、准平衡过程和可逆过程的物理意义与联系，能正确判定准平衡过程和可逆过程。9/7/2021本章难点本章的许多概念比较抽象，较难理解。学习中应将抽象的概念与具体的物理量或图形联系起来。在工程热力学中普遍采用抽象和简化的方法，为此

3、，应对研究方法的实用性和科学依据有比较深刻的理解。9/7/2021第一节工质和热力系一、工质——实现能量传递与转换的媒介物质。9/7/2021蒸汽动力循环示意图锅炉汽轮机凝汽器水泵冷却水过热蒸汽乏汽循环水发电机给水泵锅炉汽机轮凝汽器过热器9/7/2021常用工质:热机循环中:水蒸气、空气、燃气、制冷循环、热泵循环中:氨、氟里昂9/7/2021二、热力系、边界与外界1.热力系——热力学研究时，根据研究问题的需要人为选取一定的工质或空间作为研通常选取一定的工质或空间作为研究对象，称为热力系统，简称热力系或系统。可为真实的物质、设备或假想的热力学模型如:泵中的水、汽轮机、卡诺

4、热机9/7/20212.外界——与热力系相互作用的周围物体。3.边界——热力系与外界之间的分界面。可实际存在,亦可假想;可固定不动,亦可移动或变形。9/7/2021边界特性真实、虚构固定、活动9/7/2021三、热力系的分类（1）封闭热力系与外界有能量传递,无物质交换的系统。系统的质量恒定不变。边界活塞气缸9/7/2021（2）开口热力系与外界有能量、物质交换的系统。系统的容积始终保持变。（3）绝热热力系与外界没有热量交换的系统。汽轮机边界叶轮11进口22出口9/7/2021（4）孤立热力系与外界既无能量（功、热量）交换又无物质交换的系统。9/7/20211234mQW

5、1开口热力系热力系非孤立系＋相关外界＝孤立系1+2闭口热力系1+3绝热热力系1+2+3+4孤立热力系9/7/2021特殊热力系如:热源本身热容量很大，且在放出或吸收有限量热量时自身温度及其它热力学参数没有明显变化的物体。提供热量的热源称为高温热源；吸收热量的热源称为低温热源。高温热源吸热Q1热机作功W机械能放热Q2低温热源9/7/2021第二节　工质的热力状态和基本状态参数工质在进行热量传递和能量转换的过程中,其状态不断发生变化．低温液态过热蒸汽锅炉汽轮机凝汽器9/7/2021一、热力状态和状态参数１．热力状态——工质在某一瞬间所呈现的宏观物理状况称为工质的热

6、力状态，简称状态。２．状态参数——描述工质热力状态的宏观的物理量。状态参数与状态是一一对应关系，工质的状态发生变化其状态参数也相应变化。对应于某个给定的热力状态，工质的所有状态参数都有各自确定的数值；反之，一组数值确定的状态参数可以确定一个热力状态。9/7/2021状态参数特征：状态参数的变化量只与初、终态有关，与所经历的路径无关。经历一个循环，状态参数的变化量必为零。9/7/2021常用状态参数基本状态参数温度（T）、压力（p）、比体积（v）导出状态参数热力学能（U）、焓（H）和熵（S）可直接或间接测量9/7/2021二、基本状态参数１．温度——用来标志物体冷热程度的

7、物理量。温度概念的建立以及温度的测定都是以热平衡为依据的。温度的测量:温度计温度的数值标尺:温标温标温度及符号单位关系摄氏温标摄氏温度t℃Tt+273.15或Tt+273热力学温标热力学温度TK1K=1℃温度相等热平衡9/7/2021在标准大气压下，纯水的冰点温度为0℃，纯水的沸点温度为100℃，纯水的三相点（固、液、汽三相平衡共存的状态点）温度为0.01℃。瑞典天文学家摄尔修斯（Celsius）于1742年建立。选择水银的体积作为温度测量的物性，认为其随温度线性变化，并将0～100℃温度下的体积差均分成100份，每份对应1℃。摄氏温