高等工程热力学电子教案(1)
工程热力学课程教案完整版
工程热力学课程教案Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】《工程热力学》课程教案*** 本课程教材及主要参考书目教材：沈维道、蒋智敏、童钧耕编，工程热力学（第三版），高等教育出版社，2001.6手册：严家騄、余晓福着，水和水蒸气热力性质图表，高等教育出版社，1995.5 实验指导书：华北电力大学动力系编，热力实验指导书，2001参考书：曾丹苓、敖越、张新铭、刘朝编，工程热力学（第三版），高等教育出版社，2002.12王加璇等编着，工程热力学，华北电力大学，1992年。
朱明善、刘颖、林兆庄、彭晓峰合编，工程热力学，清华大学出版，1995年。
曾丹苓等编着，工程热力学（第一版），高教出版社，2002年全美经典学习指导系列，[美]M.C. 波特尔、C.W. 萨默顿着郭航、孙嗣莹等译，工程热力学，科学出版社，2002年。
何雅玲编，工程热力学精要分析及典型题精解，西安交通大学出版社，2000.4概论（2学时）1. 教学目标及基本要求从人类用能的历史和能量转换装置的实例中认识理解：热能利用的广泛性和特殊性；工程热力学的研究内容和研究方法；本课程在专业学习中的地位；本课程与后续专业课程乃至专业培养目标的关系。
2. 各节教学内容及学时分配0-1 热能及其利用（0.5学时）0-2 热力学及其发展简史（0.5学时）0-3 能量转换装置的工作过程（0.2学时）0-4 工程热力学研究的对象及主要内容（0.8学时）3. 重点难点工程热力学的主要研究内容；研究内容与本课程四大部分（特别是前三大部分）之联系；工程热力学的研究方法4. 教学内容的深化和拓宽热力学基本定律的建立；热力学各分支；本课程与传热学、流体力学等课程各自的任务及联系；有关工程热力学及其应用的网上资源。
5. 教学方式讲授，讨论，视频片段6. 教学过程中应注意的问题特别注意：本课程作为热能与动力工程专业学生进入专业学习的第一门课程（专业基础课），要引导学生的学习兴趣和热情。
高等工程热力学_1_绪论
8
Applications for many domains
Environmental Entropy Information Entropy Numerical Entropy Economic Entropy Biological Entropy Social Entropy
为什么是第零定律？
第零定律是在第一和第二定律出现后才发现的，并且， 他解释了比第一和第二定律更要的事情，所以称之为 第零定律
如果能灵活运用上述三个定律，就可以完全掌握 热力学
H.-C. Zhang (张昊春） zhc5@ Advanced Engineering Thermodynamics
…
H.-C. Zhang (张昊春）
zhc5@
Advanced Engineering Thermodynamics
15
15条创新标准：
1.
2. 3. 4.
5. 6. 7. 8.
第一次用书面文字的形式把新信息的主要部分记录 下来； 继续前人做出的独创性工作； 进行导师设计的独创性工作； 在即使并非独创性的研究工作中，提出一个独创性 的方法，视角或结果； 含有其他研究生提出的独创性观点、方法和解释； 在证明他人的观点中表现出独创性； 进行前人尚未做过的实证性研究工作； 首次对某一问题进行综合性表述；
H.-C. Zhang (张昊春） zhc5@ Advanced Engineering Thermodynamics
14
我们目前应该遵循的几条基本物理定律
1. 2. 3. 4. 5.
质量守恒定律； 牛顿第二定律; 热力学第一定律； 热力学第二定律； 传热、传质定律；
工程热力学课程教案完整版
工程热力学课程教案Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】《工程热力学》课程教案*** 本课程教材及主要参考书目教材：沈维道、蒋智敏、童钧耕编，工程热力学（第三版），高等教育出版社，2001.6手册：严家騄、余晓福着，水和水蒸气热力性质图表，高等教育出版社，1995.5 实验指导书：华北电力大学动力系编，热力实验指导书，2001参考书：曾丹苓、敖越、张新铭、刘朝编，工程热力学（第三版），高等教育出版社，2002.12王加璇等编着，工程热力学，华北电力大学，1992年。
朱明善、刘颖、林兆庄、彭晓峰合编，工程热力学，清华大学出版，1995年。
曾丹苓等编着，工程热力学（第一版），高教出版社，2002年全美经典学习指导系列，[美]M.C. 波特尔、C.W. 萨默顿着郭航、孙嗣莹等译，工程热力学，科学出版社，2002年。
何雅玲编，工程热力学精要分析及典型题精解，西安交通大学出版社，2000.4概论（2学时）1. 教学目标及基本要求从人类用能的历史和能量转换装置的实例中认识理解：热能利用的广泛性和特殊性；工程热力学的研究内容和研究方法；本课程在专业学习中的地位；本课程与后续专业课程乃至专业培养目标的关系。
2. 各节教学内容及学时分配0-1 热能及其利用（0.5学时）0-2 热力学及其发展简史（0.5学时）0-3 能量转换装置的工作过程（0.2学时）0-4 工程热力学研究的对象及主要内容（0.8学时）3. 重点难点工程热力学的主要研究内容；研究内容与本课程四大部分（特别是前三大部分）之联系；工程热力学的研究方法4. 教学内容的深化和拓宽热力学基本定律的建立；热力学各分支；本课程与传热学、流体力学等课程各自的任务及联系；有关工程热力学及其应用的网上资源。
5. 教学方式讲授，讨论，视频片段6. 教学过程中应注意的问题特别注意：本课程作为热能与动力工程专业学生进入专业学习的第一门课程（专业基础课），要引导学生的学习兴趣和热情。
最新精品工程热力学教案
蒸汽动力循环优化
提高蒸汽动力循环效率的 措施包括提高蒸汽初参数 、降低排汽参数、采用再 热和回热等。
内燃机循环
内燃机循环原理
内燃机循环是利用燃料在气缸内 燃烧产生的热能，通过工质（空 气和燃料混合物）的状态变化来
实现热功转换的过程。
内燃机循环类型
根据燃料燃烧方式和气缸工作原理 的不同，内燃机循环可分为奥托循 环、狄塞尔循环等。
热力循环分类
根据工质在循环过程中的 状态变化，热力循环可分 为正循环、逆循环和复合 循环。
热力循环评价指标
评价热力循环性能的指标 主要有热效率、功率、熵 产等。
蒸汽动力循环
蒸汽动力循环原理
蒸汽动力循环是利用燃料 燃烧产生的热能，通过工 质（水）的状态变化来实 现热功转换的过程。
蒸汽动力循环类型
根据蒸汽参数和工作原理 的不同，蒸汽动力循环可 分为朗肯循环、再热循环 、回热循环等。
等容过程
绝热过程
系统体积保持不变的过程。在等容过程中 ，理想气体的压强与热力学温度成正比关 系。
系统与外界没有热量交换的过程。在绝热过 程中，理想气体的压强、体积和温度之间满 足特定的关系式。
05
热力循环与热效率
热力循环概述
01
02
03
热力循环定义
热力循环是研究工质从某 一状态开始，经过一系列 状态变化又回到原来状态 的过程。
热力学性质与过程
热力学性质
描述系统状态的物理量，如温度 、压力、体积、内能等。
热力学过程
系统从一个状态变化到另一个状 态所经历的过程，包括等温过程 、等压过程、等容过程、绝热过
程等。
热力学循环
由一系列热力学过程组成的闭合 路径，如卡诺循环、布雷顿循环 等。这些循环在工程热力学中具 有重要的应用，如热机、制冷机
最新精品工程热力学教案
化学化工系教案课程名称：工程热力学总学时数：72 学时讲授时数：72学时实践（实验、技能、上机等）时数：0学时授课班级：主讲教师：使用教材：大连理工大学《工程热力学》毕明树《工程热力学》课程教案说明：1、授课类型：指理论课，实验课，实践课，技能课，习题课等；2、教学方法：指讲授、讨论、示教、指导等；3、教学手段：指板书、多媒体、网络、模型、挂图音像等教学工具；4、首次开课的青年教师的教案应由导师审核；5、讲稿内容附后。
绪论(2学时)一、基本知识1．什么是工程热力学从工程技术观点出发，研究物质的热力学性质，热能转换为机械能的规律和方法，以及有效、合理地利用热能的途径。
电能一一机械能锅炉一一烟气一一水一一水蒸气一一(直接利用) 供热锅炉一一烟气一一水一一水蒸气一一汽轮机一一(间接利用)发电冰箱一一-(耗能) 制冷2．能源的地位与作用及我国能源面临的主要问题3. 热能及其利用（1）.热能：能量的一种形式（2）.来源：一次能源：以自然形式存在，可利用的能源。
如风能,水力能,太阳能、地热能、化学能和核能等。
二次能源：由一次能源转换而来的能源，如机械能、机械能等。
（3）.利用形式：直接利用：将热能利用来直接加热物体。
如烘干、采暖、熔炼(能源消耗比例大)间接利用：各种热能动力装置，将热能转换成机械能或者再转换成电能，4．.热能动力转换装置的工作过程5．热能利用的方向性及能量的两种属性过程的方向性：如：由高温传向低温能量属性：数量属性、,质量属性(即做功能力)注意：数量守衡、质量不守衡提高热能利用率：能源消耗量与国民生产总值成正比。
6．本课程的研究对象及主要内容研究对象：与热现象有关的能量利用与转换规律的科学。
研究内容：（1）．研究能量转换的客观规律，即热力学第一与第二定律。
（2）．研究工质的基本热力性质。
（3）．研究各种热工设备中的工作过程。
（4）．研究与热工设备工作过程直接有关的一些化学和物理化学问题。
7．.热力学的研究方法与主要特点（1）宏观方法：唯现象、总结规律，称经典热力学。
北京理工工程热力学电子教案
北京理工工程热力学电子教案第一章：工程热力学简介1.1 课程背景本章主要介绍工程热力学的基本概念、研究对象和内容，使学生对工程热力学有一个整体的认识。
1.2 教学目标（1）了解工程热力学的基本概念和研究对象；（2）掌握工程热力学的基本定律和原理；（3）理解工程热力学在工程技术中的应用。
1.3 教学内容1.3.1 工程热力学的基本概念1.3.2 工程热力学的研究对象和内容1.3.3 工程热力学的基本定律和原理1.4 教学方法与手段采用讲授、互动、案例分析等教学方法，结合多媒体课件、动画等教学手段，帮助学生更好地理解和掌握工程热力学的基本概念和原理。
1.5 教学评估通过课堂问答、作业、小组讨论等方式，评估学生对工程热力学基本概念和原理的掌握情况。
第二章：热力学定律与工质性质2.1 课程背景本章主要介绍工程热力学的基本定律，如能量守恒定律、热力学第一定律、热力学第二定律等，以及工质的性质，如比热容、比焓等。
2.2 教学目标（1）掌握工程热力学的基本定律；（2）了解工质的性质及其在工程热力学中的应用；（3）能够运用热力学定律和工质性质解决实际问题。
2.3 教学内容2.3.1 能量守恒定律2.3.2 热力学第一定律2.3.3 热力学第二定律2.3.4 工质的性质2.4 教学方法与手段采用讲授、互动、案例分析等教学方法，结合多媒体课件、动画等教学手段，帮助学生理解和掌握热力学定律和工质性质。
2.5 教学评估通过课堂问答、作业、小组讨论等方式，评估学生对热力学定律和工质性质的掌握情况。
第三章：热力学系统与状态参数3.1 课程背景本章主要介绍热力学系统的分类、状态参数及其定义和表示方法，如压力、温度、比容等。
3.2 教学目标（1）了解热力学系统的分类及特点；（2）掌握状态参数的定义和表示方法；（3）能够运用状态参数描述热力学系统。
3.3 教学内容3.3.1 热力学系统的分类及特点3.3.2 状态参数的定义和表示方法3.3.3 状态参数在工程热力学中的应用3.4 教学方法与手段采用讲授、互动、案例分析等教学方法，结合多媒体课件、动画等教学手段，帮助学生理解和掌握热力学系统的分类、状态参数及其应用。
高等工程热力学
第五章 多组分系统的热力性质
第六章 多组分系统的复相平衡
第七章 气体流动的热力学
第八章 低温下的热力学
§8.5 超导现象 §8.6 热力学第三定律
教材：
高等工程热力学,讲义,许国良等编
主要参考书：
高等工程热力学，杨思文等编，高等教育出版社
注：每门课程都须填写此表。本表不够可加页
第四章 实际气体性质及热力过程
§4.1 §4.2 §4.3 §4.4 §4.5 §4.6 §5.1 §5.2 §5.3 §5.4 §6.1 §6.2 §6.3 §6.4 §6.5 §6.6 §6.7 §6.8 §7.1 §7.2 §7.3 §7.4 §7.5 §7.6 §8.1 §8.2 §8.3 §8.4 实际气体及其与理想气体之间的差异 实际气体纯物质的热力学曲面图 常用的实际气体状态方程式 实际气体热力过程分析 实际气体混合物的 p-v-T-x 关系 克拉贝龙方程与蒸汽压方程 化学势 偏摩尔参数 逸度 溶体 多相系统的热力学方程 含表面层的汽液相平衡 二元汽液系统 具有共沸点的混合物 相律 二元混合物的平衡与稳定 沸点升高与凝固点降低 高阶相变 气体流动的基本概念 理想气体的定常等熵流 实际工作中的喷管 等截面管道中有摩擦的流动 等截面管道中有热交换的流动 绝热节流 获得低温的方法 液体蒸发制冷系统 氦的特性及氦稀释制冷机 顺磁性固体与磁制冷器
能源与动力工程
学院（系、所）
研究生课程简介
课程名称： 高等工程热力学
课程代码：121.503
英文名称： Advanced Engineering Thermodynamics 课程类型： √ 讲授课程 □实践（实验、实习）课程 □研讨课程 □专题讲座 □其它 考核方式：开卷 适用专业： 能源动力类 开课学期： 32 教学方式：讲授、习题、讨论 适用层次： 硕士 总学时/讲授学时： 32 / 32
工程热力学课程教案
一．动力机
二.压气机
三．换热器
四．管道
五．绝热节流
重点与难点
重点：闭口系统能量方程、稳定流动能量方程及其应用
难点：稳定流动过程中几种功(膨胀功、技术功、轴功)的关系，能量方程的应用。
主要英文
词汇
Expansive work, Technology work, Shaft work
五．多变过程功、技术功及过程热量
§4-2定容过程
一．过程方程式
二．p-v图及t-s图
三．过程功，技术功和过程热量
§4-3定压过程
一．过程方程式
二．p-v图及t-s图
三．过程功，技术功和过程热量
重点与难点
重点：多变过程，定容过程和定压过程的初终态基本状态参数 p 、 v 、 T 之间的关系；过程中，系统与外界交换的热量、功量的计算；将过程表示在p-v，T-s 图上，并能正确应用 p-v、T-s 图判断过程的特点。
作业题：3-1,3-6,3-11,3-12
备注
工程热力学课程教案
周 次
第3周
日 期
年 月 日
星期
教学内容
§3-4水蒸气的饱和状态和相图
一．汽化和液化
二．水蒸气的饱和状态
三．饱和状态下压力和温度的关系，相图
§3-5水的汽化过程和临界点
一．水的定压加热汽化过程
二．临界点
重点与难点
重点：蒸气的各种术语及其意义，如汽化、凝结、饱和状态、饱和蒸气、饱和液体、饱和温度、饱和压力、三相点、临界点、汽化潜热等
§3-2理想气体的比热容
一．比热容定义
二．迈耶公式及比热容比
三．利用比热容计算热量
§3-3理想气体的热力学能、焓和熵
工程热力学》课程教案
《工程热力学》课程教案***本课程教材及主要参考书目教材：沈维道、蒋智敏、童钧耕编，工程热力学（第三版），高等教育出版社，手册：严家騄、余晓福着，水和水蒸气热力性质图表，高等教育出版社，实验指导书：华北电力大学动力系编，热力实验指导书，2001参考书：曾丹苓、敖越、张新铭、刘朝编，工程热力学（第三版），高等教育出版社，王加璇等编着，工程热力学，华北电力大学，1992年。
朱明善、刘颖、林兆庄、彭晓峰合编，工程热力学，清华大学出版，1995年。
曾丹苓等编着，工程热力学（第一版），高教出版社，2002年全美经典学习指导系列，[美].波特尔、.萨默顿着郭航、孙嗣莹等译，工程热力学，科学出版社，2002年。
何雅玲编，工程热力学精要分析及典型题精解，西安交通大学出版社，概论（2学时）1.教学目标及基本要求从人类用能的历史和能量转换装置的实例中认识理解：热能利用的广泛性和特殊性；工程热力学的研究内容和研究方法；本课程在专业学习中的地位；本课程与后续专业课程乃至专业培养目标的关系。
2.各节教学内容及学时分配0-1热能及其利用（学时）0-2热力学及其发展简史（学时）0-3能量转换装置的工作过程（学时）0-4工程热力学研究的对象及主要内容（学时）3.重点难点工程热力学的主要研究内容；研究内容与本课程四大部分（特别是前三大部分）之联系；工程热力学的研究方法4.教学内容的深化和拓宽热力学基本定律的建立；热力学各分支；本课程与传热学、流体力学等课程各自的任务及联系；有关工程热力学及其应用的网上资源。
5.教学方式讲授，讨论，视频片段6.教学过程中应注意的问题特别注意：本课程作为热能与动力工程专业学生进入专业学习的第一门课程（专业基础课），要引导学生的学习兴趣和热情。
另，用例应尽量采用较新的事实和数据。
7.思考题和习题思考题：工程热力学的宏观研究方法与微观方法的比较作业:（短文，一、二页即可）网络文献综述——能源利用与工程热力学8.师生互动设计讲授中提问并启发讨论：从本课程教材的四大部分的标题看，对于工程热力学的研究内容有没有一个初步的认识（可以“猜想”）知道热力学第一、第二定律吗第三、第零定律呢请举例并比较：宏观研究方法和微观研究方法。
《工程热力学》电子讲稿-all
第0章绪论一、相关知识1。
能源与能量的利用能量一切物质都具有能量。
能源:提供各种有效能量的物质资源。
暖气—热能；风—风能；太阳—太阳能；原子—原子能，汽、柴油-化学能。
能量的利用过程实质是能量的传递和转换过程，参看课本图0—1。
大多数的能量以热能的形式被利用.热能的直接应用——供热、采暖热能的动力应用——转化为机械能或电能2.热力学热力学：一门研究物质的能量、能量传递和转换以及能量与物质性质之间普遍关系的科学. 工程热力学：研究热能与其他形式能量（主要为．．．机械能．．．）之间的转换规律及其工程应用,是热力学的工程分支。
3.常见的能量转换装置（1）蒸汽动力装置锅炉（2) 内燃机汽油机/ 柴油机(3）燃气轮机航空发动机、机车（4) 蒸汽压缩制冷装置冷库、空调四种装置都是热能与机械能的相互转换。
二、课程内容1.基本概念及定律（基础）热力系统、状态参数、平衡态、热力学第一定律、第二定律等等.U（热力学能）、H(焓）、S（熵Entropy）、Ex（Exergy)、An（Anergy）热力学第0定律：两个系统分别与第三个系统处于热平衡，则两系统彼此也必然处于热平衡。
热力学第1定律：热能作为一种能量形态，可以和其它能量形态相互转换，转换中能量的总量守恒。
热力学第2定律:一切自发实现的涉及热现象的过程都是不可逆的。
热力学第3定律：当趋于绝对零度时，各种物质的熵都趋于零.2.能量转换过程和循环的分析研究及计算方法（方法）热能 机械能提高热效率大气中的热能能否利用？抽掉中间挡板是否做功？3.能量转换过程常用工质的热力性质（工具）水、氧气、空气、氨（制冷剂）4.化学热力学（第十三章，自学）（补充) 燃料的燃烧基础+方法+工具+(补充）三、研究方法热力学按研究方法分1。
宏观热力学（经典)宏观热力学：以热力学第一第二定律为基础，简化模型，推导公式得出结论，结果可靠。
不足：未考虑分析原子结构，无法说明热现象本质及其内在原因。
热力学电子教案
简单分析热能动力装置及制冷与热泵装置的能量转换过程
一、热能动力装置
定义：从燃料燃烧中获得热能并利用热能得到动力的 整套设备。
燃气动力装置：
分 类
内燃机、燃气轮机装置、喷气发动机、 ……
蒸气动力装置：燃煤火力发电厂、核电厂
介绍内燃机与燃煤火力发电厂设备及原理
膨胀冲程：进、排气门均关，活塞在高温高压燃气作用下下行，并带动 曲轴旋转对外做功，也称做功冲程；
排气冲程：排气门开，进气门关，活塞上行，将废气连同余热一起排出 气缸。
上述四个冲程周而复始就可连续地把燃料化学能转变为机械能。 3
2、蒸汽动力装置工作原理
蒸汽动力装置主要包括锅炉、汽轮机、冷凝器和给水泵等设备。 工作原理为：冷凝器流出的低压液态水经给水泵加压后进入锅炉，并在锅
外界 系统以外的与体系发生物质和能量交换的物系
边界 系统与外界的分界面（线）
边界可以是真实的，也可以是虚拟的；可以是固定的，也可以是移动的； 可以是刚性的，也可以是弹性的
注意：系统的选取具有人为性；对同一问题可以采用不同的系统选取方 法得到解决，但复杂程度往往会不同
9
二、热力系统的分类
热力系统按与外界物质和能量交换情况的不同分为闭口系统、开口系统、 绝热系统和孤立系统
炉中受热汽化变为高温、高压的水蒸汽，高温、高压的水蒸汽进入汽轮机 中膨胀做功，做完功后的低压低温乏汽进入冷凝器冷却变为低压的液态水， 然后重复上述过程。
4
热能动力装置的共同本质：
1、要实现能量的转换过程离不开物质，如内燃机中的燃气、蒸汽动力装置中 的水或水蒸汽。定义实现热能和机械能相互转换的媒介物质为工质。
Image 兰线内—孤立系
(完整版)工程热力学教案第一讲
工程热力学工程热力学的作用：主要研究热能与机械能相互转换的规律、方法及提高转化率的途径，比较集中地表现为能量方程。
工程热力学部分的主要内容（1）基本概念与基本定律，如工质、热力系、热力状态、状态参数及热力过程、热力学第一定律、热力学第二定律等等，这些基本概念和基本定律是全部工程热力学的基础。
（2）常用工质的热力性质。
其主要内容是理想气体、水蒸气、湿空气等常用工质的基本热力性质。
工质热力性质的研究是具体分析计算能量传递与转换过程的前提。
（3）各种热工设备的热力过程。
其主要内容有理想气体的热力过程、气体和蒸汽在喷管和扩压管中流动过程及蒸汽动力循环等热力过程的分析计算。
这些典型热工设备热力过程的分析计算，是工程热力学应用基本定律结合工质特性和过程特性分析计算具体能量传递与转换过程完善性的方法示例。
第一章工质及气态方程第一节工质热力系统第二节工质的热力状态基本状态参数第三节平衡状态状态方程第四节理想气体状态方程本章的主要内容1、讨论能量转换过程中所涉及的各种基本概念；2、在以气体为重要工质的能量转换过程中，介绍其状态方程。
本章的学习要求•理解工质、热力系的定义，掌握热力系的分类。
•理解热力状态和状态参数的定义；掌握状态参数的特征、分类，基本状态参数的物理意义和单位；掌握绝对压力、表压力和真空度的关系。
•掌握平衡状态的物理意义及实现条件。
•了解状态方程式及参数坐标图的物理意义及作用。
•理解热力过程、准平衡过程和可逆过程的物理意义与联系，能正确判定准平衡过程和可逆过程。
第一节工质及状态方程本节重点掌握热力系统，在学习这一概念之前先认识一个概念：【工质】1. 什么是工质?实现热能与机械能相互转换或热能转移的媒介物质。
2. 工质特性:可压缩、易膨胀、易流动3. 常用工质:热机循环中: 水蒸气、空气、燃气。
制冷循环、热泵循环中: 氨、氟里昂。
举例（1）从能量转换方面：汽轮中的水蒸气首先要知道汽轮机的工作过程，如图示（蒸汽动力循环示意图）该工作过程实现了热能——>机械能的能量转换，水蒸气作为该能量转换过程中的媒介物质，就是工质。
工程热力学PPT教案
四、热量与功的异同：
1.均为通过边界传递的能量；
2.均为过程量； 3.功传递由压力差推动，比体积变化是作功标志；
热量传递由温差推动，比熵变化是传热的标志；
4.功是物系间通过宏观运动发生相互作用传递的能量； 热是物系间通过紊乱的微粒运动发生相互作用而传递的
能量。
功
热是无条件的；
热
功是有条件、限度的。
附： 1kWhห้องสมุดไป่ตู้ 3600kJ
第38页3/8共55页
6．讨论 有用功(useful work)概念
Wu W Wl Wp
pb
f
其中:
W—膨胀功(compression/expansion work)；
Wl—摩擦耗功； Wp＿排斥大气功。
例A7001331
第39页3/9共55页
用外部参数计算不可逆过程的功
第5页/5共55页
二、系统及边界示例
• 汽车发动机
第6页/6共55页
• 汽缸-活塞装置（闭口系例）
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• 移动和虚构边界
第8页/8共55页
注意： 1）系统与外界的人为性 2）外界与环境介质 3）边界可以是： a）刚性的或可变形的或有弹性的 b）固定的或可移动的 c）实际的或虚拟的
p
p1 1
O
v1
T
T2 2
p
p3 3
vO
s2
sO
T3
T
第30页3/0共55页
附：纯物质的p-v-T图
第31页3/1共55页
水p-v-T图
第32页3/2共55页
1-5 工质的状态变化过程
一、准静态过程(quasi-static process; quasi-equilibrium process)
《工程热力学》课程教案
《工程热力学》课程教案*** 本课程教材及主要参考书目教材：沈维道、蒋智敏、童钧耕编，工程热力学（第三版），高等教育出版社，2001.6手册：严家騄、余晓福著，水和水蒸气热力性质图表，高等教育出版社，1995.5 实验指导书：华北电力大学动力系编，热力实验指导书，2001参考书：曾丹苓、敖越、张新铭、刘朝编，工程热力学（第三版），高等教育出版社，2002.12王加璇等编著，工程热力学，华北电力大学，1992年。
朱明善、刘颖、林兆庄、彭晓峰合编，工程热力学，清华大学出版，1995年。
曾丹苓等编著，工程热力学（第一版），高教出版社，2002年全美经典学习指导系列，[美]M.C. 波特尔、C.W. 萨默顿著郭航、孙嗣莹等译，工程热力学，科学出版社，2002年。
何雅玲编，工程热力学精要分析及典型题精解，西安交通大学出版社，2000.4概论（2学时）1. 教学目标及基本要求从人类用能的历史和能量转换装置的实例中认识理解：热能利用的广泛性和特殊性；工程热力学的研究内容和研究方法；本课程在专业学习中的地位；本课程与后续专业课程乃至专业培养目标的关系。
2. 各节教学内容及学时分配0-1 热能及其利用（0.5学时）0-2 热力学及其发展简史（0.5学时）0-3 能量转换装置的工作过程（0.2学时）0-4 工程热力学研究的对象及主要内容（0.8学时）3. 重点难点工程热力学的主要研究内容；研究内容与本课程四大部分（特别是前三大部分）之联系；工程热力学的研究方法4. 教学内容的深化和拓宽热力学基本定律的建立；热力学各分支；本课程与传热学、流体力学等课程各自的任务及联系；有关工程热力学及其应用的网上资源。
5. 教学方式讲授，讨论，视频片段6. 教学过程中应注意的问题特别注意：本课程作为热能与动力工程专业学生进入专业学习的第一门课程（专业基础课），要引导学生的学习兴趣和热情。
另，用例应尽量采用较新的事实和数据。
7. 思考题和习题思考题：工程热力学的宏观研究方法与微观方法的比较作业: （短文，一、二页即可）网络文献综述——能源利用与工程热力学8. 师生互动设计讲授中提问并启发讨论：从本课程教材的四大部分的标题看，对于工程热力学的研究内容有没有一个初步的认识（可以“猜想”）？知道热力学第一、第二定律吗？第三、第零定律呢？请举例并比较：宏观研究方法和微观研究方法。
工程热力学第三版电子教案教学大纲
工程热力学第三版电子教案教学大纲第一篇：工程热力学第三版电子教案教学大纲教学大纲课程名称：工程热力学英文译名：Engineering Therodynamics(Architecture type)总学时数：54 讲课学时：50（含习题课4）实验学时：8 授课对象：建筑环境与设备专业、建材专业本科生课程要求：必修分类：技术基础课开课时间：第三学期主要先修课：高等数学、大学物理、理论力学、材料力学选用教材及参考书教材：采用由我校廉乐明主编，李力能、谭羽非参编的全国建筑暖通专业统编教材、全国高等学校教材《工程热力学》。
本书自1979年出版至今，历经第一版、第二版、第三版和第四版共四次修订，计十二次印刷，在全国发行量达12万余册。
本书曾获国家级教学成果奖教材二等奖、建设部部优教材奖。
主要参考教材：1、清华大学主编、高教出版社出版的《工程热力学》2、西安交通大学主编、高教出版社出版的《工程热力学》3、Krle C.Potter Craig W.Somerton《Engineering Therodynamics》(1998年版)一、本课程的性质、教学目的及其在教学计划中的地位与作用本课程是研究物质的热力性质、热能与其他能量之间相互转换的一门工程基础理论学科，是建筑环境与设备专业的主要技术基础课之一。
本课程为专业基础课，主要用于提高学生热工基础理论水平，培养学生具备分析和处理热工问题的抽象能力和逻辑思维能力。
为学生今后的专业学习储备必要的基础知识，同时训练学生在实际工程中的理论联系实际的能力。
通过对本课程的学习，使学生掌握有关物质热力性质、热能有效利用以及热能与其它能量转换的基本规律，并能正确运用这些规律进行各种热工过程和热力循环的分析计算。
此外本课程在有关计算技能和实践技能方面也使学生得到一定的训练。
因此本课程不仅是学习后续课程，包括《供热工程》、《空调工程》、《锅炉及锅炉房设备》等主要专业的理论基础外，而且能广泛服务于机械工程、动力工程、冶金、石油、电力工程等各个研究领域。
最新精品工程热力学教案
化学化工系教案课程名称：工程热力学总学时数：72 学时讲授时数：72学时实践（实验、技能、上机等）时数：0学时授课班级：主讲教师：使用教材：大连理工大学《工程热力学》毕明树说明：1、授课类型：指理论课，实验课，实践课，技能课，习题课等；2、教学方法：指讲授、讨论、示教、指导等；3、教学手段：指板书、多媒体、网络、模型、挂图音像等教学工具；4、首次开课的青年教师的教案应由导师审核；5、讲稿内容附后。
绪论(2学时)一、基本知识1．什么是工程热力学从工程技术观点出发，研究物质的热力学性质，热能转换为机械能的规律和方法，以及有效、合理地利用热能的途径。
电能一一机械能锅炉一一烟气一一水一一水蒸气一一(直接利用) 供热锅炉一一烟气一一水一一水蒸气一一汽轮机一一 (间接利用)发电冰箱一一-(耗能) 制冷2．能源的地位与作用及我国能源面临的主要问题3. 热能及其利用（1）.热能：能量的一种形式（2）.来源：一次能源：以自然形式存在，可利用的能源。
如风能,水力能,太阳能、地热能、化学能和核能等。
二次能源：由一次能源转换而来的能源，如机械能、机械能等。
（3）.利用形式：直接利用：将热能利用来直接加热物体。
如烘干、采暖、熔炼(能源消耗比例大)间接利用：各种热能动力装置，将热能转换成机械能或者再转换成电能，4．.热能动力转换装置的工作过程5．热能利用的方向性及能量的两种属性过程的方向性：如：由高温传向低温能量属性：数量属性、,质量属性 (即做功能力)注意：数量守衡、质量不守衡提高热能利用率：能源消耗量与国民生产总值成正比。
6．本课程的研究对象及主要内容研究对象：与热现象有关的能量利用与转换规律的科学。
研究内容：（1）．研究能量转换的客观规律，即热力学第一与第二定律。
（2）．研究工质的基本热力性质。
（3）．研究各种热工设备中的工作过程。
（4）．研究与热工设备工作过程直接有关的一些化学和物理化学问题。
7．.热力学的研究方法与主要特点（1）宏观方法：唯现象、总结规律，称经典热力学。
(2024年)工程热力学教案第一讲
2024/3/26
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理想气体性质及过程分析
2024/3/26
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理想气体状态方程及性质
理想气体状态方程
pV = nRT，其中p为压强，V为体积，n 为物质的量，R为气体常数，T为热力学 温度。
VS
理想气体性质
理想气体是一种假想的气体，其分子间无 相互作用力，分子本身不占体积。
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理想气体等温过程分析
等温过程定义
在等温过程中，系统的温度 保持不变。
等温膨胀
气体在等温条件下膨胀，其 内能不变，吸收热量等于对 外做功。
等温压缩
气体在等温条件下压缩，其 内能不变，放出热量等于外 界对气体做功。
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理想气体多变过程分析
多变过程定义
多变过程是温度和压力同时变化的过程。
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03
热力学第一定律
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热力学能、功和热量
热力学能
是系统内部所有微观粒子各种能 量的总和，包括微观粒子的动能 、势能、化学能、电离能等。
功
是系统与外界之间由于力学相互 作用而传递的能量。功是宏观过 程量，其数值及正负与所选的初 始状态有关。
热量
是系统与外界之间由于温差而传 递的能量。热量是过程量，其数 值及正负与所选的初始状态有关 。
03
为工程热力学中许多重要概念和 理论，如熵、熵增原理、热力学
温标等提供了基础。
04
21
卡诺循环与卡诺定理
卡诺循环 由两个等温过程和两个绝热过程构成
的循环。
是一种理想化的可逆循环，其效率只 取决于高温热源和低温热源的温度。
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m1流进,m2流出,显然m1=m2=m
由1工质进入带入的能量: 由2工质流出带出的能量:
1 2 E1 = U 1 + mc1 + mgz1 2
1 2 mc 2 + mgz 2
2
E2 = U 2 +
系统除维持工质流动之外,还通过机器的轴向 外输出轴功,如蒸汽机的叶轮.
因此系统与外界交换的总功为: 因此系统与外界交换的总功为:
dQ = dU + dW
(第一定律的表达式)
一个气缸活塞系统是一个典型的闭口系统
如果给气缸供热:dQ 活塞移动对外做功:dW 活塞内气体增加的内能为:dU 由能量守恒定律得:
dQ = dW + dU
A pb
对于可逆过程dw=p dV ∴ dQ = dU + p dV
p
dx
Q = U + ∫ pdV
W push 2 = p 2V2
进出口推动功(推功流体流动外界所需要的做 的功)之和为流动功,是维持流动所需的.
W f = W push1 + W push 2 = p1V1 + p 2V2 = ( pV )
(2)稳定流动系统的能量方程
设在τ时间内,系统吸热Q,外界对系统作功Wsh. 设在 时间内, 时间内
热力学第一定律
能量与能量守恒的发现
18世纪,意大利外科医生高瓦尼(Luigi Galvani, 1737-1798)发现,带电金属块可使 1737-1798) 死青蛙的腿抽动-电创造了生命? 物理学家伏达(Alessandro Volta, 1745-1827) 认识到这不过是由于电流的通过引起的, 1800年发明了"伏达电极",世界上第一个 "化学电池":电流从化学反应中产生;
Q = H + W t
进行变换: 进行变换:
Q U = ( pV ) + W t
比较闭系的能方程: Q-△U=W W=Wt+△(pV) 技术功与流动功均是膨胀功转化而来. ∴Wt=W-△(pV) 等于膨胀功减去流动功.
对于可逆过程:
W =
Wt = W ( pV ) =
∫
2
1
pdV
∫
2
取1-2间的流体分析
wsh = 0 ; mgz = 0 ;
1
1 m c 2 = 0 2
4
'
方程变为*:
q = h = h2 h1
对3-4的流体同样可写出:
′ q′ = h2 h1′
换热总量相等 所以有:
Q = Q′
mq = m′q′
′ m(h2 h1 ) = m′(h2 h1′ )
代入上面公式,得
能量与能量守恒的发现
19世纪30年代,法拉第(Michael Faraday, 1791-1867)发现了其逆效应,即电流可以 驱动化学反应,电流也可以产生光和热;
热力学第一定律
能量与能量守恒的发现
1819年丹麦物理学家奥斯特(Hans Christian rsted, 1777-1851)发现电流还 可以产生磁场 ; 1822年,德国科学家塞贝克(Thomas Seebeck, 1770-1831)发现了"热电效应", 由热效应可产生电流 ;
喷管是使气体加速的设备,主 要是一个变截面的流道,对稳 流,高速情况,散热可忽略: q=0 气流流过喷管时无净功输入输出 Wsh=0 高度差 △Z=0 所以 因此有
1 2 0 = h + c + 0 + 0 2 1 2 c = h1 h2 2
(4)热交换器
换热器表面两边的流体各构成一个开系
3 2
第二章:热力学基本定律
热力学第一定律的本质
热力学第一定律说明了 功热变换的数量关系. 功热变换的数量关系. 热力学第一定律表达了 能量在传递和转化过程 中的守恒性,是自然界 必须遵循的普遍规律之 一.
热力学第二定律的意义
第二定律说明了能量不但有数量关系 还有品质关系. 第二定律表达了能量在传递和转化过 程中的不可逆性,能量可以相互转化, 但不同能量的转换能力是不同的.
1
2
1.3 系统总能量
在参考坐标系中,热力系作为一个整体,由于宏观运 动速度不同,或在重力场中高度变化,而储有外部能 量. 1 2 mc 外部能量包括 宏观动能: E k =
2
重力位能:
E p = mgz
系统总能量是内部能量与外部能量之和
1 E = U + E k + E p = U + mc 2 + mgz 2
这说明,对外轴功来源于工质进出口焓降.
透平机原理图
1
Wsh
*
2
(2)压气机
1 2
对于耗功机械,如压气机, 水泵等,有少量放热. (略有散热)
Wsh
q = h + wsh = h2 h1 + wsh
所以:
wsh = h2 h1 q
如果不考虑散热 Wsh=-(h2-h1) (应取负值).
(2)喷管
对单位工质:
1 2 e = u + c + gz 2
一般情况下,只有内能,但在高速(如喷管) 和高位情况下要考虑内外能. 考虑了外能及内能作为总能之后,第一定律表 达式为:
δ Q = dE + δ W
上式对任意系统都成立,是能量守恒定律的具体运用.
1.4 稳定流动系统的能量方程
稳定流动系统是指热力系内各点参数不随时 间变化的系统. 特征:①进出口工质状态不变; ②进出口工质流量相等; ③与外界交换能量不变.
(5)绝热节流过程
流体流动截面突然缩小,称之为节流(如:阀门, 孔板).这是一个典型的非平衡过程,有摩擦,涡 流等.
1-2之间流体组成的热力系 时间短:
Q = 0
1 2 mc = 0 2
进出口速度一样: 进出口无高差: 无功输出 所以
mgz = 0
Wsh = 0
H = 0 ∴H1 = H2
绝热节流前后焓值不变
主要是叶轮式机械(包括:内燃机,蒸汽 机,燃气轮机等) 由时间短,进出口的高差不大,速度变化 不大,传热散热可忽略,所以基本方程
可简单写为:
1 2 Q = H + Wt q = h + wt = h + c + gz + wsh 2
wsh = h = h1 h2
(q = 0,
c 2 = 0,
z = 0 )
∫ δQ
=
∫ δW
dU = δQ δW
dU 称为系统的内能,也称系统的热力学能.
内能——工质微观粒子所具有的能量, 包括:内动能,内位能
内动能——与温度T有关 内位能——与分子间距有关(d) 因此:U=U(T,v) 单位: kJ, J 内能是状态参数;单位质量工质的内能称比内能 (强度量) U u = (kJ/kg) m 闭系的能量守恒定律表达式:
能量与能量守恒的发现
1831年,法拉第发现变化的磁场可以产 生电流 ; 所有这些发现将热,电,磁,化学反应 交织在一起,也使人们认识到在这些变 化中有一种不可消灭的"能量"在传递.
能量与能量守恒的发现
热力学第一定律
1787年,拉瓦锡(A.L. Lavoisier)提出热质 (Caloric)一词,后来进一步发展为热质说 焦耳(James Prescott Joule, 1818-1889),生于 曼彻斯特市郊酿酒厂老板家庭,没有受过正规 教育; 他20岁研制磁电机,试图代替父母酿酒厂中的 蒸气机但没有成功,但发现了电流可以作机械 功,也产生热.
(1)推动功,流动功 推动功, 考察如下图的一个稳定流动系统
F1
m1 V1 p1
A1,L1
开口系 F2 A2,L2
Q
m2 V2 p2
把V1m1的流体压入系统,外界要做功(推动功)
W push1 = F1 L1 = ( p1 A1 ) L1 = p1 V1
(外界对系统作功为负)
同理,系统要将V2m2这段气体推出系统,要做功
1.1. 第一定律的实质
热力学第一定律的实质是能量守恒定律. 是能量守恒定律在热力学领域的具体应 用.它表明,热过程中热能可以转变为 功,功也可转变为热,但在转变过程中 热功数量的总和是不变的.
1.2.热力学第一定律的一般表达式
能量守恒一般可写成: 能量守恒一般可写成:
进入系统的能量 — 流出系统的能量 = 系统 内部能量的增量 对于一个封闭系统闭循环过程
能量与能量守恒的发现
1840年,焦耳开始研究电流热效应,1844年 要求在英国皇家学会宣读论文但遭拒,1847 年在牛津的科学技术促进协会上介绍了实验 结果,1849年6月21日作了一个《热功当量》 的总结报告.1850年,实验结果已使科学界 公认能量守恒.
焦耳-汤母逊实验
做功使系统温度升高,散热使系统平衡,发现在热 力过程中,热功总量是不变的,热可以变成功,功 可以变为热.
1 2 m(c 2 c12 ) + mg ( z 2 z1 ) + Wsh 2
1 mc 2 + mgz + Wsh 2
为方便计算,引进一状态参数 H=U+pV(称为焓) 它是一个状态参数,由状态参数构成;焓 是开口系中流入或流出工质所带的基本能 量.
于是:
1 Q = H + M c 2 + mg z + W sh 2
Wtot = Wsh + W f = Wsh + ( pV )
对稳定流动情况,进出系统能量之和为零*: 对稳定流动情况,进出系统能量之和为零*
Q = Wtot + ( E 2 E1 ) = Wsh + ( pV ) + (U 2 + = (U 2 + p 2V2 ) (U 1 + p1V1 ) + = (H 2 H1 ) + 1 2 1 mc 2 + mgz 2 ) (U 1 + mc12 + mgz1 ) 2 2