2第二讲 热工基础

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1、第二讲热工基础2008年10月22日臧建彬<汽车空调>课程联系方式:13661664534jianbinzang@tongji.edu.cn内容:问题1：什么是热工问题2：基本概念问题3：工质（理想气体、水蒸气、湿空气）问题4：热力循环问题5：基本传热方式问题6：传热过程热工基础（热工理论基础）工程热力学EngineeringThermodynamics传热学HeatTransfer热工基础主要研究热能利用的基本规律以及热能利用过程及其它热现象中热量传递的基本规律。问题1：什么是热工（ThermalEngineering）？工程热力学主要研究热能和机械能之间相互转换的规律及提高能量转换经济性的

2、途径和技术措施。传热学主要研究热量传递的规律。能量的利用过程，实质上是能量的传递与转换过程。氢、酒精等二次能源燃料电池电能机械能辐射能热能风能、水能、海洋能机械机械能直接利用发电机煤、石油、天然气热能热机直接利用核能核反应太阳能光合作用生物质能燃烧食物利用集热器光电池90％燃烧问题2：基本概念热机：能将热能转换为机械能的机器。如蒸汽机、蒸汽轮机、燃气轮机、内燃机和喷气发动机等。工质：实现热能和机械能之间转换的媒介物质。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。高温热源/低温热源热力系统：在工程热力学中，通常选取一定的工质或空间作为研究的对象，简

3、称系统。系统以外的物体称为外界或环境。系统与外界之间的分界面称为边界。闭口系统：与外界无物质交换的系统。系统的质量始终保持恒定，也称为控制质量系统。边界闭口系统外界开口系统：与外界有物质交换的系统。系统的容积始终保持不变，也称为控制容积系统。进口出口绝热系统：与外界没有热量交换的系统。孤立系统：与外界既无能量（功、热量）交换又无物质交换的系统热力状态：系统在某一瞬间所呈现的宏观物理状况称为系统的热力状态，简称状态。平衡状态：系统内部各处的宏观性质均匀一致、不随时间而变化的状态。热平衡状态状态参数：用于描述系统平衡状态的物理量。状态方程式：表示状态参数之间关系的方程式。如：f(p,t,v)=0基

4、本状态参数——温度、压力、比体积（1）压力单位面积上所受到的垂直作用力（即压强）绝对压力p、大气压力pb、表压力pe、真空度pv常用压力单位：1bar（巴）=105Pa1atm（标准大气压）=1.013105Pa1at（工程大气压）=0.981105Pa1mmH2O（毫米水柱）=9.81Pa1mmHg（毫米汞柱）=133.3Pa（２）温度温标：温度的数值表示法。摄氏温标——用符号t表示，单位为℃。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℃。热力学温标（绝对温标/开氏温标）——用符号T表示，单位为K（开）。热

5、力学温标取水的三相点为基准点，并定义其温度为273.16K。温差1K相当于水的三相点温度的1/273.16。t=T–273.15K温度的测量：接触式——水银温度计、酒精温度计、热电偶、电阻温度计等。非接触式——光学辐射高温计、激光全息干涉仪在系统内外的不平衡势（如压力差、温度差等）较小、过程进行较慢、弛豫时间非常短的情况下，可以将实际过程近似地看作为准平衡过程。在状态参数坐标图上，准平衡过程可以近似地用连续的实线表示。准平衡过程（准静态过程）：所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态的过程。热力过程：系统由一个状态到达另一个状态的变化过程。pv12可逆过程:如果系统完成了某一过程之后可以沿原路逆

6、行回复到原来的状态，并且不给外界留下任何变化。定压过程/定温过程/定容过程/定熵过程/多变过程功量与示功图膨胀功W对于微元可逆过程，对于可逆过程1～2：单位质量工质做功示功图功是过程量而不是状态量。功的正负规定：系统对外界做功为正；外界对系统做功为负。热量与示热图系统与外界之间依靠温差传递的能量称为热量。符号：Q；单位：J或kJ。单位质量工质所传递的热量用q表示，单位为J/kg或kJ/kg。热量正负的规定：系统吸热：q>0;系统放热：q<0。热量和功量都是系统与外界在相互作用的过程中所传递的能量，都是过程量而不是状态量。热量的计算公式与功格式一致。比熵的定义式可逆过程比熵的单位为J/(kg·K

7、)或kJ/(kg·K)。比熵同比体积v一样是工质的状态参数。?根据熵的变化判断一个可逆过程中系统与外界之间热量交换的方向：系统吸热系统放热系统绝热（定熵过程）温熵图（示热图）热力学第一定律热力学第一定律实质就是热力过程中的能量守恒和转换定律，可表述为：在热能与其它形式能的互相转换过程中，能的总量始终不变。不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能制造成功的。进入系统的能量－离开系统的能量=系统储