HTRI-2-热力学基本定律(10学时)ppt课件.ppt

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1、热工基础2——热力学基本定律课题一、热力学第一定律内能（热力学能）内能：热力系统内部自身所具有的能量。它包括分子运动的动能以及分子之间的吸引和排斥所形成的位能。分子运动的动能又可分为移动动能、转动动能和振动动能。而热力系本身宏观运动的能量和外力场作用的能量都不算内能。对于理想气体，由于假定其分子间没有吸引力，所以理想气体不存在位能，其内能仅是分子运动的动能。我们知道温度表示分子运动的强弱程度，因此理想气体的内能只是温度的函数。国际单位制中内能的单位为“焦耳”，记作“J”，单位质量的内能称为比内能（u），比内能的单位为J／kg。在工程单位制中，内能的单位为大卡

2、，记作kcal，比内能的单位为kcal/kg。两种单位制内能的换算关系为：1kcal=4186.8J=4.1868kJ。内能工质的内能，决定于工质的热力学温度和比容，即：u=f(T,v)。这表明：工质内能的大小完全取决于它所处的热力学状态。理想气体的内能，是温度的单值函数。内能是工质的一个状态参数。热力学第一定律*能量转换与守恒定律：在自然界中，一切物质都具有能量，能量既不能被消灭，也不能被创造；但它能够从一种形态转换为另一种形态。在转换过程中，能量的总量保持不变。“热是能的一种，热能变为机械能或机械能变为热能的时候，它们之间的比值一定”，或者说“热可变成功

3、，功也可变成热；一定量的热消失时，必产生一定量的功；消耗一定量的功时，必出现与之对应的一定量的热”。(实质上是能量守恒及转换定律在热现象上的应用）热功当量定律：闭口系方程（解析式）：在热力过程中，加给工质的热量，一部分用来改变工质的内能，另一部分则用来使工质膨胀而对外作功（容积功）。稳定流动的概念稳定流动的条件单位时间内流入系统的工质质量与流出的工质质量保持不变，且二者相等；单位时间内加入系统的净热及系统对外做出的净功不随时间而改变；工质流过系统内各点时的状态参数及流速不随时间而改变流动功焓焓是一个复合状态参数，它的数学表示式为h=u+pν式中：h为比焓，单

4、位J／kg；u为比内能，单位J/kgp为压力，单位Pa；ν为比容，m3／kg：上式中的焓是单位质量的焓，叫作比焓。热力学中总焓用H表示，将比焓乘以质量就能得到总焓，即H=mh=U+pV焓的单位和内能一样，为“焦耳”，记做J。上式表示将l千克工质通过—定界面流入热力系统时，储存它内部的内能(u)带进了系统，同时还把从后面获得的推动功(pv)带进了系统，因此系统中因为引进lkg工质而获得的总能量是内能和推动功之和（pv），所以，焓的物理意义是：工质的内能加上对它的推动功。在热力设备中,工质总是不断地从一处流到另一处，随着工质的移动而转移的能量不等于热力学能而等于

5、焓，故在热力工程的计算中焓有更为广泛的应用。稳定流动与开口系统能量方程式左边Q表示与外界交换的热量，右边第一项为工质所作的功，右边第二项为工质的焓降，右边第三项为工质的动能变化，右边第四项为工质的位能变化。核电厂稳定发电运行时属于稳定流动系统，即在工质流程中任何位置上流体的流速及状态参数均不随时间变化。在该系统中热力学第一定律一般表达式为进入系统的能量-流出系统的能量=系统能量的增量符号和图示热力学规定，系统对外做功时功取为正，外界对系统做功时功取为负；系统吸热时热量取为正，放热时取为负。可逆过程的功量和热量分别在p-v图和T-s图上的相应面积表示开口系和闭

6、口系对比开口系和闭口系的能量方程：几种功的比较:体积膨胀功W系统体积变化所完成的功可逆时简单可压缩系统热变功的源泉对应对闭口系所做的功轴功Ws系统通过轴与外界交换热量轴功是开口系所求的功忽略动位能差时，开口系所求的功就是技术功流动功Wf开口系付诸于质量迁移所做的功进出口推动功之差技术功Wt技术上可以利用的功稳定流动能量方程式的分析可逆过程稳定流动能量方程的应用动力机压气机锅炉及换热器管道节流理想气体的基本热力过程热力过程研究热力过程的目的和任务:目的是力求通过有利的外部条件,合理地安排热力过程,以提高热能和机械能的转化效率;任务是:根据过程进行的条件,确定过

7、程中工质状态参数的变化规律,并分析过程中的能量转化关系.分析热力过程的主要依据是:热力学第一定律,理想气体的热力性质以及可逆过程的特征.分析内容和步骤:建立过程方程;由过程方程和状态方程建立参数关系式;图示分析根据理想气体的性质,确定过程中的uhs计算过程中与外界交换的功量(膨胀功或技术功)和热量可逆过程和不可逆过程当完成了某一过程之后，如果有可能使工质沿相同的路径逆行而回复到原来状态，并使相互作用中所涉及的外界也回复到原来状态，而不留下任何改变，则这一过程就叫做可逆过程。不满足上述条件的过程为不可逆过程。不平衡过程必然是不可逆过程；有摩擦的过程（

8、存在耗散效应）的过程必然是不可逆过程；可逆过程必然是