热工转换基础知识.ppt

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1、第0章第一节　热功转换的基础知识第二节　热力学第一定律第三节　热力过程分析第四节　热力学第二定律引言发动机是通过燃料燃烧释放出的热能转换成机械能来提供动力研究发动机原理就要研究：燃料在发动机内是如何燃烧的热效率的影响因素释放的热能与机械能的转换所遵循的规律转换效率的影响因素热量是如何传递的这些都涉及热工基础知识热工基础内容热能的直接利用：直接利用热能加热物体，热能形式不发生变化热能的间接利用：热能转换为其他形式的能量（如机械能）热能和机械能间的转换必须遵守热力学第一定律及热力学第二定律通过选择能量转换所凭借的物质（工质）、合理安排热力过程来提高能量间接利用的经济性一、能量与能源世界由

2、物质构成。一切物质都处于运动状态，能量是物质运动的度量。一切物质都具有能量，如果没有能量，世界就会永远处于静止状态，也就不会有生命。人类在日常生活和生产过程中需要各种形式的能量。到目前为止，人类所认识的能量主要有机械能、热能、电能、化学能、核能、辐射能等几种形式。能源是指能够直接或间接提供能量的物质资源第一节　热功转换的基础知识基本概念1.工质:实现热能与机械能相互转换凭借的工作物质（气体）。2.热力系统和外界:把作为研究对象的某一宏观尺寸范围内的工质总称为热力系统，如气缸内的气体；把热力系统以外和热功转换过程有关的其他物体统称为外界，如气缸体。3.热力状态:把工质在某一瞬间所处的宏

3、观状态称为工质的“热力状态”，简称“状态”。工质的热力状态用物理量来描述，这些物理量称为气体的状态参数，如温度、压力和比体积等。4.热力过程:将热力系统中的工质从某一初始状态变化到另一状态所经历的整个过程称为热力过程。二、工质的热力状态及其基本状态参数开口系统：与外界有物质交换的系统。封闭系统：与外界只有能量交换而无物质交换的系统。绝热系统：与外界没有热量交换的系统。孤立系统：与外界既无能量交换，也无物质交换的系统。热源：与外界仅交换热量。且具有无穷大热容量的系统。可压缩系统：由可压缩流体构成的热力系统。热力系统分类基本状态参数平衡状态：在没有外界影响的条件下（重力场除外），热力系统

4、的宏观性质不随时间变化的状态。状态参数：描述系统状态的宏观物理量。气体常用的状态参数有6个，其中温度（T）、压力（p）和比体积（ν）这三个物理量，称基本状态参数。内能（U）、熵（S）、焓（H）。温度温度表示气体的冷热程度。按分子运动论，气体的温度是气体内部分子不规则运动剧烈程度的物理量。气体的温度越高，气体内部分子的平均动能就越大。热力学温度:开氏温度，用符号T表示，单位为开尔文，单位符号为“K”（基本温标)。热力学温度以水的三相点温度为基本定点温度(即水的固、液、气三态共存时的温度)，并规定其温度为273.15K。于是1K就是水的三相点温度的1/273.15。工程上的温度：摄氏温度

5、，用符号t表示，单位符号为“℃”。摄氏温度与开氏温度的关系为：t＝T－273.15注意：只有开氏温度才是状态参数。定义：气体在单位面积容器壁上的垂直作用力,用符号p表示，单位是帕斯卡，简称为帕（Pa）。由于帕很小，工程上常用千帕（kPa）或兆帕（MPa）为单位。1kPa=103Pa1MPa=106Pa压力的表示方法：1.绝对压力：指气体作用在容器壁上的真实压力,用p表示。2.表压力：当气体的绝对压力高于大气压力时，压力表指示的数值就是表压力。表压力等于气体的绝对压力p与大气压力p0的差值，用pg表示。其关系式为pg=p-p0。3.真空度：当气体的绝对压力低于大气压力时，真空表测量的数

6、值就是真空度。真空度等于大气压力与气体绝对压力的差值，用pv表示。其关系式为pv=p0-p。注意：只有绝对压力才是状态参数。压力比体积比体积：单位质量的气体所占的体积，称为气体的比体积。用符号v表示，单位为m3/kg。密度：单位体积的气体所具有的质量称为密度，以符号ρ表示，其单位为kg/m3。三、状态方程式简单可压缩系统平衡态的独立状态参数只有2个由气态工质组成的简单可压缩系统与外界交换的准静态功只有体积变化功（膨胀功或压缩功）状态方程式：平衡态下温度、压力和比体积3个基本状态参数间的函数关系F（p,v,T)=0理想气体状态方程理想气体：分子不占体积、分子之间没有吸力的气体。理想气体

7、状态方程式（克拉贝隆方程式）：温度、压力、比体积之间关系式。1ｋｇ理想气体：ｍｋｇ理想气体：式中：V—mkg理想气体的总容积，V=mv。R—气体常数，其数值取决于气体的性质，单位为kJ/（kg·K）。状态参数坐标图：只有2个独立参数的热力系统，可任选2个参数组成二维平面坐标图来描述被确定的平衡态准平衡过程准平衡过程:过程进行的相对缓慢，工质在平衡被破坏后自动回复平衡所需的时间很短，工质有足够的时间来恢复平衡，不致随时显著偏离平衡状态实现条件：推动过程进行的