工程热力学基础理论水蒸汽传热学.docx

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1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。第二章工程热力学基础理论当前已为人们发现的自然界中可被利用的能源中,除风能和水能是以机械能的形式提供给人们外,其余各种能源往往直接以热能的形式,或经过相应的设备进行能量转换将它们转变为热能提供给人们。热能利用方式,一为直接利用,即将热能直接用来加热物体,如烘干、蒸煮、采暖、熔化等。另一为间接利用,即将热能转换为机械能或电能加以利用,如热力发电厂。工程热力学主要研究热能与机械能转换的客观规律,即热力学的基本定律,分析工程上借以实现热能和机械能

2、相互转换过程的媒介物质(如水和蒸汽)的基本热力性质,以及应用热力学基本定律分析计算工作物质在热力设备中所经历的变化过程。第一节工质及状态参数一、工质和热机能实现热能转变为机械能的设备,称为热机,如内燃机、蒸汽机和汽轮机等均为热机。在热机里要使热能不断地转换为机械能,必须借助于一种工作物质,工作物质经过吸热、膨胀而完成作功,如汽轮机和蒸汽机的工作需要蒸汽;内燃机的工作需要燃气。这种实现热能和机械能相互转化的工作物质叫做工质。由于工质在热力设备中要连续不断地流动并膨胀作功,因此,工质应有良好的流动性与膨胀

3、性。同时,工质还要价廉、易得、热力性能稳资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。定、不腐蚀设备、无毒等。在物质的三态中,气态物质受热膨胀的能力最大,流动性也最好,显然,气态物质最适宜作工质。而水蒸汽具有价廉易得,无毒,不腐蚀设备等优点,因此火力发电厂主要以水蒸汽为工质。热能动力装置的工作过程,概括起来就是工质从高温热源吸取热能,将其中一部分转化为机械能,并把余下的一部分传给低温热源的过程,如图2-1所示。在工程热力学中,高温热源就是指能不断地供给热能的物体,简称热源。低温热源指接

4、受工质排出剩余热能的物体,简称冷源。高温热源加热输出功放热低温热源图2-1二、状态参数用来描述和说明工质状态的一些物理量(如压力、温度等)则称为工质的状态参数。状态参数值只取决于工质的状态,因而,任何物理量,只要它的变化量等于初始、终止两态下该物理量的差值,而与工质的状态变化途径无关,都能够作为状态参数。热力学中采用的状态参数有:温度,压力,比容、内能、焓、熵等。(一)温度温度是标志物体冷热程度的一个物理量。当两个不同温度的物体接触时,高温物体就要向低温物体传热,两物体温度相等后,即处于热平衡状态。

5、处于热平衡的物体具有相同的温度,这是用温度计测量物体温度的依据。被测物体达到热平衡时,温度计的温度即等于被测物资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。体的温度。温度的数值表示方法称为温标。旧的摄氏温标规定在760mm汞柱气压下纯水的冰点温度为0度,沸点的温度为100度,两定点间分为100个分度,每一分度叫做摄氏一度。国际单位制采用热力学温标为基本温标。热力学温标采用水的三相点(即水的固、液、气三相平衡共存的状态)为基本定点,并定义它的温度为273.16K。用该温标确定的温度称为热

6、力学温度,符号为”T”,单位为”开尔文”,中文代号”开”,国际代号”K”。与热力学温标并用的还有热力学摄氏温标,简称摄氏温标。它所确定的温度称为摄氏温度,用”t”表示,单位为”摄氏度’,代号℃。这种摄氏温标与旧的摄氏温标不同,它是由热力学温标导出的。摄氏温度按以下定义式确定:t=T-273.15(2-1)这就是说,规定热力学温度273.15K为摄氏温度的零度。(二)压力单位面积上所受到的垂直作用力称为压力。以符号P表示。气体的压力是气体分子作不规则运动时撞击容器壁面的结果。绝对压力是指工质的真

7、实压力,以P表示。绝对压力大于大气压力时,超出大气压力之值,即表计所测出的压力称为表压力,以Pg表示。有:P=Pamb+Pg当容器内的绝对压力低于大气压力时,例如凝汽器内、锅炉炉膛内,测压仪表指示的读数习惯上称为负压或真空,以Pv表示,则:资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。P＝Pamb-Pv显然,真空愈高,说明被测流体的绝对压力愈低。一般称测量真空的仪表为真空计。pgppambpambpvp(a)(b)ppamb图2-2绝对压力、表压力、真空和大气压力间的关系

8、PambPambPambPambPamb弹性弯管P图2-3弹簧管式压力计绝对压力、表压力、真空与大气压力之间关系。图2-2表明了的大气压力Pamb的值可用气压计测定,其值随测量的时间、地点而异。因此只有绝对压力才能作为状态参数,而表压力或真空的读数将因当地大气压力不同而随之改变。在国际单位制中,力的单位是N(牛顿),面积的单位是m2,压力的单位则是N／m2,称为帕斯卡,中文代号”帕”,国际代号”Pa”。工程上因以Pa为压力单位太小,计算不方便,常取MP