工程热力学课件.ppt.ppt

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1、工程热力学即由热产生动力，反映了热力学起源于对热机的研究。热↘↙动力学热力学热能及其利用能源—指提供各种能量的物质源。一次能源—自然界以自然形态存在的、可资利用的能源。如：风能、水利能、太阳能、地热能、核能、化学能等。二次能源—由一次能源加工转换后的能源。如：热能、机械能、电能。热能的利用１.热利用—将热能直接用于加热物体，以满足烘干、采暖、熔炼等需要。２.动力利用—通过各种热能动力装置将热能转换成机械能或者转换成电能加以利用，为人类的日常生活、工农业生产及交通运输提供动力。热机太阳能电能光电反应热用户风车燃料电池传热传热能量的转换和传递过程水力机

2、械水车燃烧聚变裂变磁流体发电温差发电电动机发电机核能地热能水力能热能机械能风能一次能源二次能源化学能热能转换装置的工作过程热能机械能(转换装置)热机蒸汽机示意图汽缸活塞曲柄连杆锅炉冷凝器曲轴箱泵废气燃烧室燃气轮机空气压气机燃料泵燃料燃气轮机装置系统简图压缩制冷装置系统简图地源热泵本课程的主要内容基本概念热力学第一定律理想气体的性质理想气体的热力过程热力学第二定律水蒸汽湿空气制冷循环1.1工质及热力系1.2热力系的宏观描述1.3基本状态参数1.4热力过程及热力循环第一章热力学基本概念1.1工质及热力系工质：实现热能和机械能相互转化的媒介物质热源（高温

3、热源）：工质从中吸取热能的物系冷源（低温热源）：接受工质放出热能的物系为了研究问题方便，热力学中常把分析对象从周围物体中分割出来，研究它与周围物体之间的能量和物质的传递。热力系统（热力系）：人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统。外界：热力系统以外的部分。边界：系统与外界之间的分界面。边界可以是实在的，也可以是假想的；可以是固定的，也可以是移动的。系统与边界：以空间为系统，进、出口边界均为假想边界，系统与外界有物质交换以气缸内气体为系统,活塞表面上的边界是移动边界，系统与外界没有物质交换系统系统热力系统的分类：根据系统与外界物质交换、热量交换

4、的情况闭口系统：系统与外界无物质交换，系统内质量恒定不变，也称控制质量开口系统：系统与外界有物质交换，系统被划定在一定容积范围内，也称控制容积绝热系统：系统与外界无热量交换孤立系统：系统与外界既无能量交换，也无物质交换物质流进和流出热力系统物质交换能量交换传热和作功两种形式热力系外界1-2热力系的宏观描述一.热力学状态：工质在某一瞬间呈现出来的宏观物理状况，简称状态。二.状态参数：描述工质所处状态的宏观物理量。如温度、压力等。三.状态参数的特性：状态参数都是宏观的物理量。状态参数是热力系统的单值函数，其值只取决于初终态，与过程无关。四.平衡状态如果

5、在不受外界影响的条件下，系统的状态能够始终保持不变,则系统的这种状态称为平衡状态。实现平衡的充要条件：系统内部及系统与外界之间的一切不平衡势差（力差、温差、化学势差）消失是系统实现热力平衡状态的充要条件。自然界的物质实际上都处于非平衡状态，平衡只是一种极限的理想状态。工程热力学通常只研究平衡状态。热力平衡状态满足：热平衡：组成热力系统的各部分之间没有热量的传递。力平衡：组成热力系统的各部分之间没有相对位移。一.温标定义：温标是指温度的数值表示法温标三要素：测温物质及其测温属性基准点分度方法1-3基本状态参数任选一种物质的某一测温属性，采用以上温标的

6、规定所得到的温标称为经验温标，经验温标依赖于测温物质的物理性质。热力学理论指出可以建立一种不依赖于测温物质的性质的温标,即热力学绝对温标。经验温标与绝对温标：热力学绝对温标（热力学温度或绝对温度）开尔文在热力学第二定律的基础上，从理论上引入的与测温物质性质无关的温标。它可作为标准温标，一切经验温标均可以用此温标来校正。符号为T，单位为K(称“开尔文”)规定水的三相点为基准点，并规定此点的温度为273.16K二.压力定义：单位面积上所受的垂直作用力称为压力（即压强)压力计：测量工质压力的仪器。常见的压力计有压力表和U型管。由于压力计的测压元件处于某种

7、环境压力的作用下，因此压力计所测得的压力是工质的真实压力（或称绝对压力）与环境压力之差，叫做表压力或真空度压力的单位：国际标准单位：帕斯卡(简称帕)符号：，工程单位：标准大气压（atm,也称物理大气压）巴(bar)工程大气压（at）毫米汞柱（mmHg)毫米水柱（mmH2O)三.比体积和密度比体积单位质量工质所占的体积单位：密度单位体积所含有工质的质量单位：kg/m3v与ρ互成倒数，即：vρ＝11.4热力过程及热力循环一.热力过程：热力系统由一个状态变化到另一个状态的全部过程。就热力系本身而言，热力学仅对平衡状态进行描述。二、过程量-功和热量只要存在

8、不平衡势差的推动作用，系统和外界就会发生能量的交换-作功或传热功的力学定义：功是力和力方向上位移的乘积。功的热力学定义：在