稳定流动能量方程的应用上课讲义.ppt

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1、稳定流动能量方程的应用二、外部储存能系统工质与外力场的相互作用所具有的能量如：重力位能以外界为参考坐标的系统宏观运动所具有的能量如：宏观动能组成三、系统的总能外部储存能宏观动能Ek=mc2/2宏观位能Ep=mgz机械能系统总能E=U+Ek+Epe=u+ek+ep一般与系统同坐标，常用U,dU,u,du§2系统与外界传递的能量功随物质传递的能量热量外界热源外界功源外界质源系统一、热量kJ或kcal且lkcal=4.1868kJ定义：在温差作用下,系统与外界通过界面传递的能量。规定:特点:是传递过程中能量的一种形式，与热力过程有关系统吸热热量

2、为正，系统放热热量为负单位：二、功除温差以外的其它不平衡势差所引起的系统与外界传递的能量.1．膨胀功W：2.轴功Ws:在力差作用下，通过系统容积变化与外界传递的能量。规定:系统对外作功为正，外界对系统作功为负。系统与外界通过转轴传递的机械功定义:单位：lJ=lNm种类:膨胀功是热变功的源泉三、随物质传递的能量1．流动工质本身具有的能量2．流动功(或推动功)为推动流体通过控制体界面而传递的机械功.ppsfs1p1f1p2s2f2注意:取决于控制体进出口界面工质的热力状态.由泵、风机等提供推动1kg工质进、出控制体时需流动净功控制体12对流动

3、功的说明1、与宏观流动有关，流动停止，流动功不存在2、作用过程中，工质仅发生位置变化，无状态变化3、wf＝pv与所处状态有关，是状态量4、并非工质本身的能量（动能、位能）变化引起，而由外界做出，流动工质所携带的能量四、焓及其物理意义对于m千克工质：焓的定义式：焓=热力学能+流动功焓的物理意义：1．对流动工质(开口系统)，表示沿流动方向传递的总能量中，取决于热力状态的那部分能量.思考：特别的对理想气体h=f(T)对于1千克工质：2.对不流动工质(闭口系统)，焓只是一个复合状态参数进入系统的能量-离开系统的能量=系统中储存能量的增加建立能量方

4、程的基础：§3闭口系能量方程一、闭口系能量方程∆EQW∆EQW对于可逆过程对于微元过程：对1kg工质：二、循环中的热力学第一定律1342vp三、理想气体热力学能变化量计算适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程用定值比热计算:用平均比热计算:理想气体组成的混合气体的热力学能：用真实比热计算:例题3-1过程WQΔU1~22~34~13~41390000-1000-3950例题3-2有一绝热刚性容器，有隔板将其分为A、B两部分，开始时，A中盛有TA=300K，pA=0.1Mpa，VA=0.5m3的空气；B中盛有TB=350K，pB=0.5M

5、pa，VB=0.2m3的空气，求打开隔板后两容器达到平衡时的温度和压力。思考题有一绝热刚性容器，有隔板将其分为A、B两部分，开始时，A中盛有参数为TA，pA的空气；B中为真空，求打开隔板后容器达到平衡时的温度和压力。定量空气在气缸内体积从0.9m3可逆膨胀到1.4m3，过程中压力保持不变p=0.2MPa，已知初始温度25℃。求：(1)此过程中空气吸入或放出的热量，(2)若活塞的质量为20kg，且初始时静止，求终态时活塞的速度。已知环境压力p0=0.1Mpa。补充练习∆EQW§4开口系统能量方程推导能量守恒原则：进入系统的能量-离开系统的能

6、量=系统储存能量的变化z1z2δwsu1,p1v1,c1δQu2,p2v2,c212dEcvδm1δm2τ到τ+dτ时刻内进入控制体的能量流出控制体的能量控制体储存能的变化由热力学第一定律z1z2δwsu1,p1v1,c1δQu2,p2v2,c212dEcvδm1δm2例题3-3充气问题:充气前真空，罐壁绝热，充气总管参数恒定。储气罐阀门P1=1Mpa,T1=300K或遵循基本原则流入：hinδmin流出：0内增：uδm充气问题（延伸）取气罐为系统。考虑一股流体流入，无流出已知储气罐中原有的空气质量m1，热力学能u1，压力p1，温度T1。

7、充气后，储气罐内气体质量为m2，热力学能u2，忽略动能差与位能差，且容器为刚性绝热。导出u2与h的关系式。解：方法一忽略气体动能和位能容器为刚性绝热容器静止积分取终态时气罐内全部（m2）空气为封闭系Q：容器刚性绝热充入气体与管内气体温度相等Q=0闭口系能量方程Q=ΔU+W方法二讨论：1）非稳态流动问题可用一般能量方程式也可用基本原则。在一些条件下，后者常更方便。2）能量方程中若流体流出、入系统，物质能量用h，若不流动用u。归纳热力学解题思路1）取好热力系;2）计算初、终态;3）两种解题思路4）不可逆过程的功可尝试从外部参数着手。从已知条件

8、逐步推向目标从目标反过来缺什么补什么§5开口系统稳态流动能量方程稳定流动条件下每截面状态不变：一、稳态流动能量方程微元过程二、技术功技术功对微元过程对可逆过程技术功在示功图上的表示三、理想气体