工程热力学(第四版)多媒体课件
工程热力学第四版课件第二章
h
m-m0 m-m0 m0
W pV p(m m0 )v
U mu ' m0u0 (m m0 )u
mu ' m0u0 (m m0 )u (m m0 ) pv 0
mu ' m0u0 (m m0 )h 0 u ' h(m m0 ) m0u0
mout
u pv c / 2 gz min W net
开口系能量方程微分式
当有多条进出口：
Q dEcv / W net u pv c / 2 gz
2 2 out
m out
u pv c / 2 gz min
机械能守恒
wt vdp dc / 2 gdz ws
2
对于流体流过管道， ws 0
1 2 vdp dc gdz 0 2
压力能 动能 位能
机械能守恒
dp 1 柏努利方程 2 dc dz 0 Bernoulli’s equation g 2g
第二章
wswt
准静态下的技术功
w ( pv) wt w d ( pv) wt
准静态 pdv d ( pv) wt
wt pdv d ( pv) pdv ( pdv vdp) vdp
wt vdp
wt vdp
q du pdv 热一律解析式之一 准静态 q dh vdp 热一律解析式之二
轴功Shaft work
4、 每截面状态不变 dEC ,V / 0
稳定流动能量方程的推导
《工程热力学》第四版课件 第8章
15
d. 各缸按比例缩小 e. 对提高整机容积效率ηv 有利 2)若分级m→∞,则趋于定温压缩但由 )若分级 →∞ →∞, 于体积庞大,系统复杂,可靠性下降, 于体积庞大,系统复杂,可靠性下降, 一般2- 级 一般 -4级. 3)定温效率(isothermal efficiency) )
ηC,T =
8–3 余隙容积的影响
余隙容积( 一,余隙容积(clearance volume) )
产生原因 几个名词: 几个名词: 余隙容积Vc(=V3) 余隙容积 气缸工作容积(活塞排量 气缸工作容积 活塞排量) Vh(=V1–V3) 活塞排量 ( cylinder displacement; stroke volume; piston displacement; piston swept volume) ) 有效吸气容积V 有效吸气容积 es(=V1–V4) 余隙容积比(clearance-to-piston displacement ratio) 余隙容积比 σ =Vc/Vh
理想气体
wC ' = h2 'h 1
(adiabatic internal efficiency) T2s T1 T2s T1 ηCs = T2 ' = T1 + ηCs T2 ' T1
18
例A451177 例A453257*
下一章
19
�
p2 p1
选择各级中间压力,优点: 选择各级中间压力,优点:
小于不如此分配时 T = T1π b. 各缸终温相同 各缸终温中最高者, 各缸终温中最高者,有利于润滑油工作及使可靠 性增加. 性增加. c. 各级散热相同
n 1 n i
n κ qi = cV T n 1
上海交大工程热力学(第四版)课件 第2章 热力学第一定律
q u w t p 2 v 2 p1v1
wt w p 2 v 2 p1v1
(D )
δ wt δ w d pv
可逆过程
δ wt p d v d pv v d p
17
3)第一定律第二解析式
q h2 h1 1 2
2 2
w t ws
1 2
c f 1 gz1 p1v1
2
内增： 0
c f 2 gz 2 p 2 v 2
2
1 2 p u c f gz 0 2
23
例A4312661 例A4322661 例A4332771 例A4333771
24
归纳： 1）开口系问题也可用闭口系方法求解。 2）注意闭口系边界面上热、功交换；尤其是边界面 变形时需考虑功的交换。 3）例A4333771中若有无摩擦及充分导热的活塞，结果如何？ ——解法三即可认为是这种情况，故无影响。 4）若A4333771活塞为绝热材料制造， 若活塞下有弹簧， 若· · · · · ·
第二章 热力学第一定律
First law of thermodynamics
2–1 热力学第一定律的实质 2-2 热力学能（内能）和总能 2–3 热力学第一定律基本表达式 2–4 闭口系基本能量方程式 2–5 开口系能量方程
1
2–1 热力学第一定律的实质
一、第一定律的实质
能量守恒与转换定律在热现象中的应用。
二、第一定律的表述
热是能的一种，机械能变热能，或热能变机械能的 时候，他们之间的比值是一定的。 或： 热可以变为功，功也可以变为热；一定量的热消失 时必定产生相应量的功；消耗一定量的功时，必出现 与之相应量的热。
工程热力学(高教社第四版)课件 第7章
2'
2
2
cf'2 =
2(h0 − h2' ) < 2(h0 − h2 ) = c f 2
ϕ = c'f 2
cf 2
喷管速度系数 一般在0.92~0.98
有摩阻的绝热流动
2、摩阻对能量的影响
定义：能量损失系数
ξ
=
c2f 2 − c2f 2' c2f 2
=1−ϕ2
喷管效率
ηN
=
c2 f 2'
c
2 f
2
收缩喷管——出口截面 缩放喷管——喉部截面
qm
=
Acr c f ,cr v cr
cf 2 =
2
κ κ −1
p0v0[1−
(
p2 p0
)(κ
−1)
κ
]
p
2
v
k 2
=
p 0 v0k
qm
=
A2 v2
2κ κ −1
p0v0[1−(
p2 p0
)(κ−1)
κ
]
流量计算
qm
=
A2 v2
κ
2
κ −1
p0v0[1−(
7-3 喷管的计算
目的：设计，校核 ♦ 流速计算 ♦ 流量计算 ♦ 喷管外形选择和尺寸计算
流速计算及分析
根据绝热流动的能量转换关系式，对喷管有
h0
=
h1 +
c
2 f1
2
=
h2
+
c2f 2 2
=h+
c2f 2
任一截面流速 cf = 2(h0 − h )
出口截面流速 cf2 =
工程热力学(沈维道_童钧耕主编)第四版-全书完整课件_第九章
2. cV
定容过程 dv=0
若为理想气体
cV
u T
v
u u(T )
u T
v
du dT
cV
du dT
du
cVdT
cV cV (T ) 温度的函数
7
3. cp
据一般表达式
cp
u T
v
u v
T
第三章 气体和蒸气的性质
Properties of gas and vapor
3-1 理想气体 3-2 理想气体的比热容 3-3 理想气体的热力学能、焓和熵 3-4 饱和状态、饱和温度和饱和压力
3-5 水的定压加热汽化过程 3-6 水和水蒸气状态参数 3-7 水蒸气图表和图
1
3-1 理想气体
一、理想气体(perfect gas or ideal gas)的基本假设
加热，使温度升高如 t'，保持定 值，系统建立新的动态平衡。与之 对应，p变成ps'。
所以 Ts ps 一一对应，只有一个独立变量，即 ts f ps
如
ps
ts 100
4
ps atm ts C
28
t/ ℃ p/ MPa
0
20
50
100
120
0.0 006 112 0.0 023 385 0.0 123 446 0.1 013 325 0. 198 483
20
讨论： 如图：
Tb Tc Td
uab uac uad hab hac had
《工程热力学》(第四版)配套教学课件
流体流动模式
流体流动模式会影响传热系数。合理设计流体流动路径，可以增强 传热效率。
材料选择
材料选择需要考虑流体腐蚀性，耐温性，成本等因素。合适的材料 可以确保换热器寿命和可靠性。
课程总结与反馈
1 1. 课程回顾
回顾课程内容，掌握核心概念。
3 3. 混合物热力学性质
混合物热力学性质包括焓、 熵、吉布斯自由能等，可用 于分析混合物的能量变化。
4 4. 应用
气体和液体混合物在许多工 程应用中发挥重要作用，例 如制冷剂、燃料和化学反应 过程。
化学平衡与化学反应
1
2
3
化学平衡
化学反应达到平衡状态时，正逆反应 速率相等，反应物和生成物的浓度不
功
3
功是能量的另一种形式，它是力作用在物体上所做的功。
内能
4
内能是系统内部所有能量的总和，包括热能、动能和势能。
热力学第二定律
热力学第二定律的表述
热力学第二定律阐述了热量传递的方向性和不可逆性，以及熵增原理。
克劳修斯表述
热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，需要外界做功。
开尔文表述
不可能从单一热源吸取热量，全部用来做功，而不引起其他变化。
《工程热力学》第四 版教学课件
本套课件旨在为学习工程热力学课程的学生提供更直观、更易懂的学习体 验。
课件内容涵盖了工程热力学的基础知识，并通过丰富的图文和动画进行讲 解，使学生更容易理解和掌握。
hd by h d
课程简介
课程内容
本课程涵盖了热力学基础、热力学定律、流体性质、传热原理以及常见热力学系统等方面内容。
实际气体性质工程热力学课件(第四版)培训讲解
逸度
逸度是描述气体在某状态下与理 想气体偏离程度的参数。逸度的 计算需要考虑气体的压力、温度、
组成和压缩因子。
热容
热容是描述气体在等温过程中吸 收或释放热量能力的参数。对于 实际气体，其热容与气体的压力、
温度和组成有关。
03
工程热力学基础
热力学基本概念
01
02
03
热力学系统
热力学系统是一个封闭系 统，它与外界进行能量交 换，但系统内部不发生化 学反应。
环境保护
实际气体在环保领域的应 用，如烟气脱硫、垃圾焚 烧等。
实际气体状态方程的推导与验证
状态方程的推导
通过分子运动论和统计热力学的 基本原理，推导出实际气体的状 态方程。
状态方程的验证
通过实验数据和理论计算，验证 实际气体状态方程的准确性和适 用范围。
实际气体热力性质的计算方法热容量的计算熵和焓的计算实际气体的特性
实际气体在一定条件下可以近似为理想气体，但在其他条件 下，其行为会偏离理想气体假设。实际气体分子之间存在相 互作用力，分子本身占有体积，且其体积不能忽略不计。
实际气体状态方程
状态方程的定义
状态方程是描述气体状态变量之间关系的数学方程。对于理想气体，其状态方程为 PV=nRT，其中P表示压力，V表示体积，n表示摩尔数，R表示气体常数，T表示温 度。
状态和状态参数
状态是指系统的宏观性质 和能量，状态参数是描述 系统状态的物理量，如压 力、温度和体积等。
热力学过程
热力学过程是指系统状态 随时间的变化过程，包括 等温过程、等压过程、绝 热过程等。
热力学第一定律
热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的表述，它指出系统能量的增加等于系 统与外界交换的热量和外界对系统所做的功之和。
《工程热力学》课件
空调技术
空调系统的运行与热力学密切相关。制冷和 制热循环的原理、空调系统的能效分析以及 室内空气品质的保障等方面均需要热力学的
支持。
热力发电与动力工程
热力发电
热力学在热力发电领域的应用主要体现在锅炉、汽轮机和燃气轮机等设备的能效分析和 优化上。通过热力学原理，提高发电效率并降低污染物排放。
动力工程
热力学与材料科学的关系
材料科学主要研究材料的组成、结构、性质以及应用，而热力学为材料科学提供了材料制备、性能优 化和失效分析的理论基础。
在材料制备过程中，热力学可以帮助人们了解和控制材料的相变、结晶和熔融等过程，优化材料的性能 。
在材料性能优化方面，热力学为材料科学家提供了理论指导，帮助人们理解材料的热稳定性、抗氧化性 等性能，从而改进材料的制备工艺和应用范围。
热力学与其他学科的联系
热力学与物理学的关系
热力学与物理学在研究能量转换和传递方面有 密切联系。物理学中的热学部分为热力学提供 了基本概念和原理，如温度、热量、熵等。
热力学的基本定律，如热力学第一定律和第二 定律，是物理学中能量守恒和转换定律的具体 应用。
物理学中的气体动理论和分子运动论为热力学 提供了微观层面的解释，帮助人们理解热现象 的本质。
高效热能转换与利用技术
高效热能转换技术
随着能源需求的不断增加，高效热能转换与利用技术 成为研究的重点。例如，高效燃气轮机、超临界蒸汽 轮机等高效热能转换设备的研发和应用，能够提高能 源利用效率和减少污染物排放。
热能利用技术
除了高效热能转换技术外，热能利用技术的进步也是工 程热力学领域的重要发展方向。例如，热电转换技术、 热光转换技术等新型热能利用技术，为能源的可持续利 用提供了新的解决方案。
工程热力学(高教社第四版)课件 第9章2
9-6 燃气轮机装置循环用途：航空发动机尖峰电站移动电站大型轮船燃气轮机装置燃气轮机的利用燃气轮机装置简介燃气轮机示意图和理想化(布雷顿循环)23燃烧室工质：数量不变，定比热理想气体2）闭口⇒3）布雷顿循环（Brayton Cycle )图示s12341234布雷顿循环的计算Ts1234吸热量：()1p 32q c T T =−放热量：()2p 41q c T T =−热效率：12241t 1113211w q q q T T q q q T T η−−===−=−−布雷顿循环热效率的计算s1234热效率：t 12111k kp p η−=−⎛⎞⎜⎟⎝⎠循环增压比21p p π=111k kπ−=−πtηktη布雷顿循环净功的计算s1234循环增温比31T T τ=()()324134211111p p p w c T T c T T T T T c T T T T =−−−⎛⎞=−−+⎜⎟⎝⎠净1111k k k kp c T ττππ−−⎛⎞=−−+⎜⎟⎝⎠对净功的影响s123431T T τ=1111k k kkp w c T ττππ−−⎛⎞=−−+⎜⎟⎝⎠净3’4’当不变π不变τw 净但T 3 受材料耐热限制111t k kηπ−=−τ对净功的影响s31T T τ=1111k k kkp w c T ττππ−−⎛⎞=−−+⎜⎟⎝⎠净当不变τ太大πw 净π3T 太小πt ηt ηw 净存在最佳，使最大πw 净111t k kηπ−=−1T最佳增压比（w 净）的求解s1111k k kkp w c T ττππ−−⎛⎞=−−+⎜⎟⎝⎠净令opt π3T 2(1)opt ()k k w πτ−=净1T 0w π∂=∂净最大循环净功()211opt p w c T τ=−9-7 燃气轮机装置的定压加热实际循环s1234压气机：绝热压缩燃气轮机：绝热膨胀2’4’'21c 12h h h h η−=−定义：'34oi 34h h h h η−=−燃气轮机的实际循环的净功Ts12342’4’()()'''314221oi 34cw h h h h h h h h ηη=−−−−=−−净净功吸热量''2113312ch h q h h h h η−=−=−−'21c 12h h h h η−=−'34oi 34h h h h η−=−'21c 12h h h h η−=−燃气轮机的实际循环的热效率s12342’4’1'''111111oik ckk c kw q τηηπητηπ−−−==−−−净t 热效率影响燃气机实际循环热效率的因素1'''111111oik ckk c kw q τηηπητηπ−−−==−−−净t·oi ηc η'tη·π一定，τ't η·τ一定，有最佳()'opt t πη·τ()'opt t πη右移和的关系()'opt tπη()'optw π净()'optw π净()'opt tπη()'opt wπ净tητπ受材料耐热限制取最佳()'opttπη有无其它途径2T 4T 4 500o C 1344p T 4>T 2回热一、回热9-8 提高燃气轮机装置循环热效率的措施布雷顿循环回热示意图234压气机燃气轮机燃烧室回热器4R2A回热在Ts 图上的表示21344R2R2A回热度2222A R h h h h σ−=−0.6~0.9t t 1w q ηη=>净回简2R 4R 2A压气机间冷的图示23燃气轮机燃烧室间冷器5压气机62’压气机间冷在Ts 图上的表示21342’65AB t 1w q η=净间1234162’256联合工作？压气机间冷热效率的推导A B tA 1A tB 1B t 1A 1B 1A 1B 1A 1B tA tB 1A 1B 1A 1Bw w q q q q q q q q q q q q ηηηηη++==++=+++净净间tA tBηη>tA tBt ηηη>>间tA tB ηη<tA tB t ηηη<<间tA tBηη=tA tBt ηηη==间间冷＋回热示意图3燃气轮机燃烧室间冷器5压气机62’回热器4R 2R间冷＋回热在Ts 图上的表示21342’65t t 1w q ηη=>净间+回简4R2R再热示意图23压气机燃气轮机燃烧室1燃烧室23’5再热在Ts 图上的表示2133’4’4t t ηη<再简w w >再简5结论：再热＋回热示意图123压气机燃气轮机燃烧室2回热器燃烧室14R2R53’再热＋回热在Ts图上的表示2 133’4’454R2R2t+t11qqηη=−>再回回w w>再+回回再热+间冷+回热示意图1234压气机燃气轮机燃烧室2回热器间冷器燃烧室12R4R结论：再热+间冷+回热在Ts 图上的表示3T s 214t t +1w q ηη=>净再+间+回再回t t t t ηηηη>>>再+间＋回再+回回简w w w w >>=再+间＋回再+回回简+w w >再+间+回再回2R4R无穷多级的极限情况2 13 4两个等温过程两个等压过程+回热概括性卡诺循环2~3第9章小结活塞式内燃机循环：燃气轮机循环：提高热效率的手段：t ηη=简124w 净1’2’0 w=净动力循环的一般规律:热能代价以作功为目的升压是前提加热是手段作功是目的放热是必须顺序不可变步骤不可缺。
02章：热力学第一定律 工程热力学课件(第四版)
w t w p 2 v 2 p 1 v 1
w i 1 2 c 2 f2 c 2 f1 g z 2 z 1
三、稳定流动能量方程式的分析
热力学第一定律的解析式在形式上虽有不同， 但由热功转换的实质是一致的，都是能量守恒定律 在热力学和热力工程上的体现。
从热功互换角度来看，第一解析式反映出热 力过程中热能向机械能的转化，是各种热动力设备 实现动力输出的理论核心，是最基本的能量方程。
(mu)2 – (mu)1 = hinmin
例题索引
由于容器在充气前为真空（m1＝0），所以充气后 的质量m2就等于充入容器的质量min，上式又可写成
m2u2 = minhin
对于1Kg气体
u2 = hin = 303 kJ/kg T2 = 420.83 K 由状态方程可得充入容器的气体质量为
m pV 33.23kg RgT
hfp,v （2-7）
hfT,v
hfp,T
§2-5 热力学第一定律的基本能量方程式
1.进入系统的能量 - 离开系统的能量 = 系统中储存能量 的增加：
QWU或 QUW （2-8）
2.第一定律的第一解析式的微元形式是: QdUW
对于1kg工质,则有: quw，qduw
3.式中热量 Q ，热力学能变量 U 和功 W 都是代数值，
（1）每千克蒸汽流经汽轮机时对外界所作的 功。
（2）若蒸汽流量是10t/h，求汽轮机的功率。
解: 由式（2-16）
例题索引
q (h 2 h 1 ) 1 2(c2 f2 c2 f1 ) g (z2 z1 ) w i
根据题意，q = 0 , z2－z1=0，于是得每千克蒸汽所作的功为
w i (h 1 h 2 ) 1 2 (c 2 f1 c 2 f2 ) 9.2 0k 4 5 /J kg
00章：绪论 工程热力学课件(第四版)
的化学能。通过燃烧，燃料的化学能转换成热能， 再将热能转换成机械能或电能供人们使用。
热力学第零定律：
假如两物体的温度都等于另外第三个物体，那
么这三个物体拥有相同的温度。
热
热力学第一定律：
力 学 三
热是能的一种二定律：
课件目录
绪论
0-1 热能及其利用 0-2 工程热力学发展简史 0-3 工程热力学的主要内容
§0-1 热能及其利用
能源是人类社会不可缺少的物质基础之一，人
类社会的发展史与人类开发利用能源的广度和深度 密切相连。
热能利用的两种基本形式：（1）热利用，如 在冶金、化工、食品等工业和生活上的应用。（2） 动力利用，即把热能转化成机械能或电能，为人类
（1）克劳修斯说法：热不能自发的、不付代
定
价的从低温物体传至高温物体。
律
（2）开尔文说法：不可能制造出从单一热源
吸热、使之全部转化为功而不留下其他任何变化的
热力发动机。
热力学第三定律： 绝对零度不可达。
§0-3 主要内容及研究方法
工程热力学的研究对象主要是能量转换，特别 是热能转化成机械能的规律和方法，以及提高转化 效率的途径，以提高能源利用的经济性。
主要内容包括：
1、基本概念与基本定律，如热力系统、平衡 状态等；
2、过程和循环的分析研究及计算方法； 3、常用工质的性质； 4、化学热力学方面的有关内容。
研究方法：宏观（经典热力学）和微观（统计热
力学）
学习方法：把握线索，学会抽象简化的研究方
法，重视习题和实验等。
工程热力学课件4精品文档
功＝面积12341 ＝面积12561－面积43564
p
5
VC 3
2
设12和43两过程n相同
6
n1
4
Wt
n n 1
p 1V 1
1
p2 p1
n
V3
1
V
V1 V
n n 1
pp 14V 4
1
pp 32 pp 14
q在p-v,T-s图上的变化趋势
q Tds
T
p
h>0 u>0
q>0
T
w>0
h>0
u>0
qw
w>0
n0
n0
wt>0
n 1 wt>0
nk
n
n 1
q>0
n
v
nk s
u,h,w,wt,q在p-v,T-s图上的变化趋势
u↑,h↑(T↑) w↑(v↑) wt ↑(p↓) q↑(s↑)
T
(3) 当 n = k pvk pvconsRtT sC c n 0
s
1
(4) 当 n = pnvconstvC
cn cv
v
基本过程是多变过程的特例
理想气体的基本过程
过程方程
p T C
v
s pvk C
T pvC
v
T C p
pv RT
初终态关系
p
T2 T1 v2 v1
目的: 研究外部条件对热能和机械能转 换的影响，通过有利的外部条件，达 到合理安排热力过程，提高热能和机 械能转换效率的目的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
工程热力学(第四版)多媒体课件 第四版)
华自强 张忠进 高 青 等编
高等教育出版社 高等教育电子音像出版社
2011年12月7日
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2011年12月7日
第七章 第八章 第九章 第十章
气体的流动 压气机的压气过程 气体动力循环 实际气体
基本概念及定义 热力学第一定律 理想气体热力学能、 理想气体热力学能、 焓、比热容和熵的计算 理想气体的热力过程 热力学第二定律 热能的可用性及 热能的可用性及 分析
第十一章 水蒸气及蒸汽动 力循环 第十二章 第十三章 第十四章 制冷循环 湿空气 化学热力学基础
2011年12月7日
总目录
2
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绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
2011年12月7日
第七章 基本概念及定义 热力学第一定律 理想气体热力学能、 理想气体热力学能、 焓、比热容和熵的计算 理想气体的热力过程 热力学第二定律 热能的可用性及 热能的可用性及 分析 第八章 第九章 第十章
气体的流动 压气机的压气过程 气体动力循环 实际气体 水蒸气及蒸汽动 力循环 制冷循环 湿空气
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第十一章 第十二章 第十三章
第十四章 化学热力学基础
3
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工程热力学(第四版) 工程热力学(第四版)习题提示与答案目录
关于“习题提示与答案” 关于“习题提示与答案”的说 明 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章