第五讲:热力学第一定律2-稳定系统能量方程

第五讲:热力学第一定律2-稳定系统能量方程

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1、上节回顾热律热一律:能量守恒与转换定律进入系统-离开系统系统内部储存的能量的能量=能量的变化TotalTotalChangeinenergyenergythetotalentering-leavingthe=energyofthesystemthesystemsystemthesystemthesystem工程热力学上节回顾简单可压缩系准静态过程δw=pdvδq=du+pdv热一律解析式之一q=Δu+∫pdv简单可压缩系可逆过程δq=TdsTds=du+pdv热力学恒等式∫Tds=Δu+∫pdv工程热力学门窗紧闭房间用电冰箱降温以房间为

2、系统绝热闭口系闭口系能量方程Q=Δ+UWRefrigeratorIceboxQ=0W<0Δ=Δ=>UW−>0电冰箱T工程热力学门窗紧闭房间用空调降温以房间为系统闭口系闭口系能量方程Q=Δ+UWAir-conditionerQ<0W<0Q空调ΔUQW=−QW>T工程热力学热力学第一定律TheFirstLawofThermodynamics第五讲:开口系稳定流动能量方程工程热力学热力学第一定律学习目的深刻认识热力学第一定律的实质——能量守恒;认识功和热——通过热力系统边界的能量交换(定义、特性、计算);理解概念:热力学能,焓。基本要求¾掌握

3、开口系稳定流动能量方程的应用;¾了解建立和应用热力学第一定律能量方程的基本方法;¾掌握热力学第一定律应用工程热力学开口系能量方程EbEnergybalflanceforopensysttemδmin能量守恒原则uin进入系统的能量1c2δWinnet-2gz离开系统的能量inδmout=uout系统储存能量的变化δQ12cgzoutout工程热力学2开口系能量方程的推导δminu1in2cin2gzinδWnet这个结果与实验δmuoutout不符gz少了推进功out12δQcout22δQ+δm(u+c/2+gz)inin-δm(u+

4、c2/2+/2+gz)-δW=dEoutoutnetcv工程热力学推进功的表达式推进功(流动功、推挤功)AFlowworkW=pAdl=pVp推pVw=pv推dl注意:不是pdvv没有变化工程热力学对推进功的说明1、与宏观流动有关,流动停止,推进功不存在2、作用过程中,工质仅发生位置变化,无状态变化3、w=pv与所处状态有关,是状态量推4、并非工质本身的能量(动能、位能)变化引起,而由外界(泵与风机)做出,流动工质所携带的能量可理解为:由于工质的进出,外界与系统之间所传递的一种机械功,表现为流动工质进出系统使所携带和所传递的一种能量工程

5、热力学开口系能量方程的推导uinpvinδmingzinδW1net2cin2δmoutuoutδQpvout12gzcoutoutδQ+δm(u+c2/2+gz)2inin-δm(u+c2/2+gz)-δW=dEoutoutnetcv工程热力学开口系能量方程微分式δQ+δm(u+pv+c2/2+gz)-δWininnet-δm(u+pv+c2/2+gz)=dEoutoutcv工程上常用流率•••W⎛⎞δQ⎛⎞δm⎛δ⎞Q=lim⎜⎟m=lim⎜⎟W=lim⎜⎟δτ→0δτ→0δτ→0⎝⎠δτ⎝⎠δτ⎝δτ⎠••2QE=+d/cvδτ(

6、up+vc+/2+gzm)outout••2−++(upgpvc/2+gzmW)in+netin工程热力学开口系能量方程微分式当有多条进出口:••QE=+d/cvδτWnet•2++∑(upvc++/2gzm)outout•2−+++∑(up++vc/2+gzm)inin流动时,总一起存在工程热力学焓Enthalpy的引入定义:焓h=u+pv••QE=+d/cvδτWnet•2++∑(uphvc++/2gzm)outout•2−+++∑(up++hvc/2+gzm)inin开口系能量方程工程热力学焓Enthalpy的说明定义:h=u+p

7、v[kJ/kg][kJ/kg]H=U+pV[kJ]1、焓是状态量stateproperty2、H为广延参数H=U+pV=m(u+pv)=mhh为比参数3、对流动工质,焓代表能量(热力学能+推进功)对静止工质,焓不代表能量4、物理意义:开口系中随工质流动而携带的、取决于热力状态的能量。工程热力学稳定流动能量方程Energybalanceforsteady-flowsystemsδmin稳定流动条件uin•••121、mmmout==incin2δW•net2、Q=Constgzinδmout••3、WCnet==onstWsuout轴功S

8、haftworkδQ12c4、每截面状态不变dE/0outδτ=2CV,gz工程热力学out稳定流动能量方程的推导••••mmmout=in=QC=onst稳定流动条件••dE/δτ=0WCnet==ons

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