朱明善清华大学工程热力学课件全集.ppt

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1、工程热力学朱明善教材与参考书教材：《工程热力学》朱明善等编参考书：《工程热力学》（第二版）庞麓鸣等编《工程热力学》（第四版）沈维道编2007年《工程热力学》严家騄编2007年绪论工程热力学是重要的专业基础课工程热力学是一门研究热能有效利用及热能和其它形式能量转换规律的科学主要内容0-1热能及其利用0-2热能转换装置的工作过程0-3工程热力学的研究对象及其主要内容0-4热力学的研究方法0-1热能及其利用热能电能机械能风能水力能化学能核能地热能太阳能一次能源(天然存在)二次能源光电转换燃料电池光热聚

2、变裂变燃烧水车水轮机风车热机电动机发电机90%转换直接利用供暖能源转换利用的关系风力发电水力发电火力发电江苏田湾核电站0-2热能转换装置的工作过程一、蒸汽动力装置的工作原理火力发电装置基本特点锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器过热器1、热源，冷源2、工质（水，蒸汽）3、膨胀做功4、循环(加压、加热、膨胀做功、放热)二、燃气轮机装置的工作原理压气机—从大气环境吸气，并将其压缩，使得其压力和温度得以提高。燃烧室—空气和燃料在其中混合并燃烧，得到高温高压的燃气。涡轮机—高温高压的燃气推动涡轮机叶轮旋转对外输

3、出机械功。工质（空气、燃气）在装置内周而复始地循环，进而实现将热能转换为机械能的任务。燃烧室燃气装置基本特点1、热源，冷源2、工质（燃气）3、膨胀做功4、循环(加压、加热、膨胀做功、放热)压气机燃气轮机燃烧室空气废气燃料三、内燃机的工作原理进气过程：进气阀开，排气阀关，活塞下行，将空气吸入气缸。压缩过程：进、排气门关，活塞上行压缩空气，使其温度和压力得以升高。燃烧过程：喷油嘴喷油，燃料燃烧，气体压力和温度急剧升高（燃料的化学能转换为热能）。膨胀过程：高温高压气体推动活塞下行，曲轴向外输出机械功。

4、排气过程：活塞接近下死点时，排气门开，在压差的作用下废气流出气缸。随后，活塞上行，将残余气体推出气缸。重复上述过程，将热能转换为机械能。内燃机装置空气、油废气吸气压缩点火膨胀排气内燃机装置基本特点1、热源，冷源2、工质（燃气）3、膨胀做功4、循环(加压、加热、膨胀做功、放热)四、蒸汽压缩制冷装置压气机—吸入来自蒸发器的低压蒸汽，将其压缩(耗功)产生高温高压的蒸汽。冷凝器—使气体冷凝，得到常温高压的液体。节流阀—使液体降压，产生低压低温的液体。蒸发器—工质吸收冷藏库内的热量，汽化为低压气体，使冷库

5、降温。制冷空调装置基本特点1、热源，冷源2、工质（制冷剂）3、得到容积变化功4、循环(加压、放热、膨胀、吸热)热力装置共同基本特点1、热源，冷源2、工质3、容积变化功4、循环0-3工程热力学的研究内容1、能量转换的基本定律2、工质的基本性质与热力过程3、热功转换设备、工作原理4、化学热力学基础1、宏观方法：连续体，用宏观物理量描述其状态，其基本规律是无数经验的总结。特点：可靠，普遍，不能任意推广经典（宏观）热力学0-4工程热力学研究方法√2、微观方法：从微观粒子的运动及相互作用角度研究热现象及规

6、律特点：揭示本质，模型近似微观（统计）热力学工程热力学研究方法工程热力学的学习方法抓住主线理论联系实际重视基本技能训练分析计算能力、实验技能认真完成作业绪论完第一章基本概念1-1热力系统1-2状态平衡状态1-3热力状态参数1-4状态方程、状态参数坐标图1-5准静态过程和可逆过程1-6功和热量1-7热力循环第一章基本概念主要内容1-1热力系统1-2状态平衡状态1-3热力状态参数1-4状态方程、状态参数坐标图1-5准静态过程和可逆过程1-6功和热量1-7热力循环1-1热力系统一、系统、外界与边界热力

7、系统(热力系、系统)：人为地研究对象外界：系统以外的所有物质边界(界面)：系统与外界的分界面边界特性真实、虚构固定、活动封闭热力系（闭口系）只与外界有能量交换而无物质交换开口热力系(开口系)与外界既有能量交换又有物质交换孤立系与外界既无能量交换又无物质交换二、热力系的分类以系统与外界关系划分：有无是否传质开口系闭口系是否传热非绝热系绝热系是否传功非绝功系绝功系是否传热、功、质非孤立系孤立系归纳：1234mQW1开口系非孤立系＋相关外界＝孤立系1+2闭口系1+2+3绝热闭口系1+2+3+4

8、孤立系热力系统其它分类方式其它分类方式物理化学性质均匀系非均匀系工质种类多元系单元系相态多相单相简单可压缩系统最重要的系统简单可压缩系统只交换热量和一种准静态的容积变化功容积变化功压缩功膨胀功1-2状态平衡状态一、状态与状态参数状态：某一瞬间热力系所呈现的宏观状况状态参数：描述系统所处状态的宏观物理量。二、平衡状态与非平衡状态平衡状态：热力系宏观性质不随时间变化。非平衡状态：热力系宏观性质随时间变化。三、平衡状态的判据1、力平衡2、热平衡3、相平衡4、化学平衡1-3热力状态参数一、定义：用于描