热工基础(1.1.4)--基本概念
904热工基础
904热工基础【最新版】目录一、热工基础的概念与重要性二、热工基础的基本原理三、热工基础的应用领域四、热工基础的发展趋势正文一、热工基础的概念与重要性热工基础，全称为热能工程基础，是一门研究热能的生成、转换、传输及利用的学科。
它主要研究热力学、传热学、燃烧学等基础理论，以及热力设备、热力系统等实际应用。
在我国能源领域，热工基础占据着重要地位，对于能源的开发、利用和节约具有重要意义。
二、热工基础的基本原理热工基础主要包括以下几个方面的基本原理：1.热力学原理：研究热能与其它能量之间的转换关系，如热力学第一定律和第二定律。
2.传热学原理：研究热能在不同介质中的传输规律，如导热、对流和辐射传热。
3.燃烧学原理：研究燃料与氧气在特定条件下的化学反应过程，如燃烧反应动力学和燃烧过程的控制。
三、热工基础的应用领域热工基础在多个领域具有广泛的应用，如：1.能源工程：包括火力发电、核能发电、太阳能发电等，热工基础为这些领域提供理论基础和设计依据。
2.化工过程：石油化工、煤化工、天然气化工等，热工基础为化工过程提供热能转换和利用的技术支持。
3.冶金工业：钢铁、有色金属等，热工基础为冶金工业提供高温熔炼、热处理等关键技术。
4.航空航天：火箭推进、发动机燃烧等，热工基础为航空航天领域提供高性能热力系统的设计与优化。
四、热工基础的发展趋势随着全球能源需求的增长以及环境污染问题的加剧，热工基础在未来发展中将面临诸多挑战和机遇。
具体表现在以下几个方面：1.高效清洁能源技术的研究：热工基础将更加注重高效、清洁、可再生能源技术的研究，以降低能源消耗和减少环境污染。
2.节能减排技术的发展：热工基础将加大对节能减排技术的研发力度，提高能源利用效率，降低碳排放。
3.热工系统智能化：随着信息技术的发展，热工基础将引入大数据、云计算等技术，实现热工系统的智能化和优化运行。
总之，热工基础作为能源领域的重要学科，对于我国能源事业的发展和环境保护具有重要意义。
热工基础知识
一、热工基础知识(一)、热力学基础1、温度温度是衡量物体冷热程度的尺度，是物质分子热运动平均动能的度量。
摄氏温标：1个标准大气压下纯水的冰点定为0℃，沸点定为100℃，在这个区域内划分100等分，每1等分为1度，单位为℃。
用t表示。
华氏温标：1个标准大气压下纯水的冰点定为320F，沸点定为2120F，在这个区域t1=1.8t+32 (0F)内划分180等分，每1等分为1度，单位为0F。
用t1表示。
绝对温标：又称热力学温标，每一度大小与摄氏温标相等，起点为物质内分子热T=t+273.15(K)运动完全停止时-273.15℃），单位为K。
用T表示。
2、压力1 bar 巴 =100000 pa 帕斯卡=0.1MPa1 psi 磅/平方英寸=0.0703 kgf/cm21 kgf/cm2 千克力/平方厘米 =98000 pa 帕1 mm aq. 毫米水柱=9.8 pa 帕1 mm hg 毫米汞柱=133.28 pa 帕1 m H2O 米水柱=9800 pa 帕=0.1 kgf/cm2 千克力/平方厘米工程上常将1大气压（B）看成1个工程大气压或0.1MPa,即B=1kgf/cm2,或B=0.1MPa 表压：通过压力表读出的压力，为绝对压力减当地大气压。
真空度：压力比大气压低的程度。
真空度=B-绝对压力3、热能：分子热运动强度的度量，是依靠温差传递的能量。
用Q表示1kcal=4.1868kJ1 kcal/h 大卡/时=1.163 W 瓦1 kW千瓦=860 kcal/h 大卡/时1 btu/h 英制热量单位/时=0.293 W瓦4、比热：单位质量的物质温度每升高或降低1K所需要加入或放出的热量。
定压比热Cp：气体在加热或冷却时，如果保持压力不变，则其比热称为定压比热。
物体的吸(放)热量：Q=mCp(t2-t1)定容比热Cv ：气体在加热或冷却时，如果保持体积不变，则其比热称为定压比热。
Cp>Cv绝热指数k：气体的定压比热与定容比热之比为气体的绝热压缩指数，k=Cp/Cv5、理想气体状态方程：pV=mRTR：气体常数，8314/气体分子量，空气为287J/(kg.K)p：Pa，帕V：m3m：kgT：K等温过程，等压过程，等容过程绝热过程：气体状态发生变化时，与外界不发生热量交换的过程称为绝热过程。
热工基础 第一章 基本概念
������������ = ������������ − ������ ������������ ������ = ������������ − ������������
pg pb p>pb p pv p pb
p=0
p<pb
温度
表示物体冷热程度的物理量。相互接触的物体，当 他们的温度相同时，则表示他们处于热平衡
压力也就是在物理学中的压强(点击)，按照分子 动力学的观点，气体压力是大量分子与容器避免 之间碰撞产生的宏观现象
������ ������ = [������/������2 ] ������
可以用绝对压力、表压力和真空度三种形式表示。
(1) 绝对压力 p
工质的真实压力，为状态参数。
(2) 表压力 pg
������������ = ������������������ ������ (m kg) ������������ ������ = ������������ (1 kmol)
������������ = ������������������ (n kmol)
1.2 状态参数 1.3 平衡状态 1.4 准静态过程及可逆过程 1.5 功和热量
系统中各处压力、温度均匀一致的状态，称为平衡状态。
当系统处于平衡状态的时候，系统中所有的状态参数都有
确定的数值，并且是一个定值。只有处于平衡状态的系统，
它的所有状态参数才会有确定的数值。
如果没有外界影响，平衡状态不会发生破坏，状
有 系 统
限 外 界
孤立系统
合理选择系统是进 行热力系统正确分 析求解的前提
一方面将一个对象抽象 成什么系统
第二方面，系统的边界 在哪
《热工基础》第一章
1
第一章 基本概念
本章重点介绍工程热力学中常用的基本 概念，了解和掌握这些基本概念是学习工程 热力学的基础。
1-1 热机、工质、热源与热力系统
热机：
能将热能转换为机械能的机器。如蒸汽 机、蒸汽轮机、燃气轮机、内燃机和喷气发 动机等。
2
3
工质：
实现热能和机械能之间转换的媒介物质。
例如：在活塞式热力机械中，活塞运动的 速度一般在10m/s以内，但气体的内部压力 波的传播速度等于声速，通常每秒数百米， 活塞运动的速度很慢，这类情况就可按准平 衡过程处理。
38
不平衡过程 ：过程中并非每一点都
非常接近于平衡状态
平衡状态1
平衡状态2
39
思考： 准平衡过程和不平衡过程哪个常见？ • 准平衡过程：一般均可视作 • 不平衡过程：会特别说明
36
在系统内外的不平衡势（如压力差、温
度差等）较小、过程进行较慢、弛豫时间非
常短的情况下，可以将实际过程近似地看作
准平衡过程。
非平衡态→近平衡态 时间
在状态参数坐标图上，准平衡过程可以近 似地用连续的实线表示。
p
1
2
v 37
在系统内外的不平衡势（如压力差、温度 差）不是很大的情况下，弛豫时间非常短， 可以将实际过程近似地看做准平衡过程。
（3）可逆过程
如果系统完成了某 一过程之后可以沿原路 逆行回复到原来的状态， 并且不给外界留下任何 变化，这样的过程为可 逆过程。
实际过程都是不可逆过程，如传热、混合、 扩散、渗透、溶解、燃烧、电加热等 。
可逆过程是一个理想过程。可逆过程的
条件：准平衡过程＋无耗散效应。
不可逆过程无法恢复到初始状态？ 错！
热工基础 1 第一章 基本概念
平衡不一定均匀，单相平衡态则一定是均匀的
平衡：时间上 均匀：空间上
Fundamentals of thermal engineering
热 工 基 础
1-2 平衡状态和状态参数
2、基本状态参数 热力学中常用的状态参数有压力、温度、比体 积、比热力学能、比焓、比熵等，其中可以直接测 量的状态参数如压力、温度、比体积，称为基本状 态参数。 （1）压力 单位面积上所受到的垂直作用力（即压强）
ds 0 ， q 0 ， 系统吸热； ds 0 ， q 0 ， 系统放热。 ds 0 ， q 0 ，系统绝热，定熵过程。
比体积和密度二者相关，通常以比体积作为状态参数 。
Fundamentals of thermal engineering
热 工 基 础
1-3 状态方程与状态参数坐标图 1 状态公理 对于和外界只有热量和体积变化功（膨胀功或 压缩功）的简单可压缩系统，只需两个独立的参数 （如p、v；p、T 或v、T）便可确定它的平衡状态。
温度相等
热平衡
Fundamentals of thermal engineering
热
工基Βιβλιοθήκη 础1-2 平衡状态和状态参数
② 热力学温标（绝对温标） 英国物理学家开尔文（Kelvin)在热力学第二定 律基础上建立，也称开尔文温标。用符号 T 表示， 单位为 K（开）。
热力学温标取水的三相点为基准点，并定义其 温度为273.16 K。温差1K相当于水的三相点温度的 1/273.16.。
规定：系统对外界作功“＋”，外界对系统作功“－”
膨胀：dv > 0 , w > 0
Fundamentals of thermal engineering
热工基础基本概念
工程热力学 物理热力学 化学热力学 生物热力学 溶液热力学
热工基础基本概念
热工学的研究内容
(1)能量转换的基本规律 (2)能量转移的基本规律 (3)工质的基本性质与热力过程 (4)热功转换设备、工作原理
热工基础基本概念
工 程 热 力 学
传热学
热工学研究方法
➢理论分析与建模： ➢试验研究： ➢数值模拟及分析：
当 p > pb 当 p < pb
表压力 pe p pe pb
p 真空度 pv p pb pv
热工基础基本概念
pe
pv
pb
p
1.3 热力学状态及基本状态参数
(2) 温度T
宏观：冷热程度的度量。 微观：大量基本微粒做无规则热运动的激烈程度。
热工基础基本概念
1.3 热力学状态及基本状态参数
(2) 温度T
总利用率
中国 日本
0.绪 论
热工学是重要的专业基础课
必要性
热工学 是机械工程类专业开设的必修课程。
热工基础基本概念
工程热力学与节能
工程热力学
是一门研究热能有效利用及热能和
其它形式能量建转立换节规律能的科学 理论及技术
热工学是重要的技术基础课
热工基础基本概念
四大力学
理论力学：机械系统 热力学与统计物理学：热力系统 电动力学：电、磁系统 量子力学：微观系统 重要性
能量利用率
Energy efficiency
发电（火力、核能）
40%
车辆发动机（内燃机） 25~35%
轮船发动机
25~35%
航空发动机
20~30%
制冷空调(非热机，同理） >200%
热工基础基本概念
814热工基础
814热工基础
814热工基础是热工技术的基础课程，主要介绍了热力学和传热学的基本概念、基本原理和应用。
以下是814热工基础的主要内容：
1. 热力学基本概念：介绍热力学的基本概念，如温度、压力、热量、功等，以及热力平衡、热力过程和热力循环等基本规律。
2. 热力学第一定律：介绍能量守恒原理和热力学第一定律，以及各种能量形式之间的转换关系，如热能转换为机械能等。
3. 热力学第二定律：介绍热力学第二定律，包括熵的概念和各种热力学过程的方向性，以及各种热力设备的工作原理和应用。
4. 传热学基本概念：介绍传热的基本方式，如导热、对流和辐射等，以及传热过程的基本规律。
5. 导热过程分析：介绍导热的基本原理和应用，包括导热系数、傅里叶定律和导热微分方程等。
6. 对流换热分析：介绍对流换热的基本原理和应用，包括牛顿冷却公式、流动阻力和流体动力方程等。
7. 辐射换热分析：介绍辐射换热的基本原理和应用，包括黑体辐射、辐射角系数和辐射换热方程等。
8. 传热过程分析和计算：介绍传热过程的分析和计算方法，包括总传热系数、传热面积和传热效率等。
通过学习814热工基础，学生可以掌握热工技术的基本原理和应用，为进一步学习其他专业课程和从事相关领域的工作打下基础。
公共基础知识热工基础知识概述
《热工基础知识综合性概述》一、引言热工基础知识在现代科学技术和工程领域中占据着至关重要的地位。
从日常生活中的供暖、制冷到工业生产中的能源转换、动力系统，热工知识无处不在。
它不仅涉及到热力学、传热学等基础理论，还与材料科学、机械工程、电气工程等多个学科领域密切相关。
本文将对热工基础知识进行全面的阐述与分析，包括基本概念、核心理论、发展历程、重要实践以及未来趋势。
二、基本概念1. 温度温度是表示物体冷热程度的物理量。
在热工领域中，常用的温度单位有摄氏度（℃）、华氏度（°F）和开尔文（K）。
其中，开尔文是国际单位制中的基本温度单位，它与摄氏度的换算关系为 T （K）=T（℃）+273.15。
2. 热量热量是指由于温度差而传递的能量。
热量的单位通常为焦耳（J）或千卡（kcal）。
在热传递过程中，热量总是从高温物体流向低温物体。
3. 热容量热容量是指物体温度升高（或降低）1 摄氏度所吸收（或放出）的热量。
热容量的大小与物体的质量、物质种类以及温度变化范围有关。
4. 热导率热导率是衡量物质导热能力的物理量。
热导率越大，物质的导热能力越强。
热导率的单位为瓦/（米·开尔文）（W/(m·K)）。
三、核心理论1. 热力学第一定律热力学第一定律也称为能量守恒定律，它指出在一个封闭系统中，能量既不能被创造也不能被消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
在热工领域中，热力学第一定律可以用来计算系统在热传递和做功过程中的能量变化。
2. 热力学第二定律热力学第二定律有多种表述方式，其中最著名的是克劳修斯表述和开尔文表述。
克劳修斯表述为：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。
开尔文表述为：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响。
热力学第二定律揭示了热过程的方向性和不可逆性。
3. 传热学基本理论传热学主要研究热量传递的规律和方法。
传热的方式主要有三种：热传导、热对流和热辐射。
（1）热传导：是指热量通过物质的分子、原子或电子的运动而传递的过程。
热工基础培训教程
热工基础培训教程第一点：热工基础概念解析热工基础是研究热力系统的工作原理和性能的学科，涉及的能量转换主要包括热能和机械能的转换。
在热工基础中，我们关注的是热力学、流体力学、传热学等方面的基本理论。
首先，我们要了解热力学基本概念。
热力学主要研究的是热能的转换和传递规律，其中包括了温度、压力、比容、比热等基本参数。
热力学系统的基本状态参数有压力、温度和比容。
压力是单位面积上作用在物体表面的力，温度是表示物体冷热程度的物理量，比容是单位质量的物体所具有的体积。
其次，我们需要掌握热力学的基本定律。
其中最主要的两个定律是能量守恒定律和热力学第一定律。
能量守恒定律指出，在一个封闭系统中，能量不会凭空产生也不会凭空消失，只会在各种形式间转换。
热力学第一定律则是指出，在一个封闭系统中，热能可以和机械能相互转换，且系统内能的增加等于外界对系统做的功加上系统吸收的热量。
再次，我们需要了解流体力学的基本概念。
流体力学主要研究的是流体的运动规律和压力、速度、温度等参数的分布。
流体可以分为液体和气体两种，它们的运动规律有所不同。
在研究流体力学时，我们通常会用到流体力学方程，如纳维-斯托克斯方程等。
最后，我们需要掌握传热学的基本理论。
传热学主要研究的是热量在物体内部的传递规律。
传热方式主要有三种：导热、对流和辐射。
导热是指热量通过物体内部的分子振动传递，对流是指热量通过流体的运动传递，辐射是指热量通过电磁波的形式传递。
第二点：热工基础在工程应用中的实践热工基础在工程应用中具有重要意义，涉及到众多行业，如能源、化工、环保等。
下面我们以能源行业为例，简要介绍热工基础在工程应用中的实践。
首先，热工基础在火力发电厂中的应用。
火力发电厂是利用燃料燃烧产生的热量，将水加热成蒸汽，驱动发电机旋转发电。
这其中，热力学、流体力学和传热学等基础知识起到了关键作用。
例如，在锅炉设计中，需要根据燃料的热值、燃烧效率等参数，计算出锅炉的热负荷，从而确定锅炉的尺寸和功率。
904热工基础
904热工基础（实用版）目录一、热工基础概述二、热力学基本概念1.能量与功2.热力学循环三、热力学第一定律1.能量守恒2.内能与热量四、热力学第二定律1.热量传递的方向性2.熵与熵增加原理五、热力学应用领域1.工程热力学2.物理化学正文一、热工基础概述热工基础是研究热力学系统在热力学循环过程中的宏观性质和规律的学科，它主要研究热力学系统的状态变化、能量转换以及热力学循环的效率等问题。
热工基础是能源科学与工程领域的基础知识，广泛应用于电力、化工、冶金等工程领域。
二、热力学基本概念热力学是研究热力学系统在热力学循环过程中的宏观性质和规律的学科。
热力学系统是由一组相互作用的物质和外部环境组成的，其状态变量包括压力、体积、温度等。
热力学系统在热力学循环过程中，会发生能量的转换和传递，从而实现功的输出。
1.能量与功能量是热力学系统状态变化的度量，可以表现为热力学系统的内能、热量和功。
功是热力学系统在力的作用下发生的位移所对应的能量，是能量转换的一种形式。
2.热力学循环热力学循环是指热力学系统在固定的过程路径上进行的一系列状态变化，包括吸热、膨胀、放热和压缩等过程。
热力学循环的效率是指热力学系统在循环过程中实际输出的功与输入的热量之比。
三、热力学第一定律热力学第一定律，又称能量守恒定律，是指热力学系统在状态变化过程中，其内能的变化量等于吸收的热量和对外做的功之和。
即ΔU = Q - W，其中ΔU 表示内能变化，Q 表示吸收的热量，W 表示对外做的功。
1.能量守恒能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，它表明在任何物理过程中，能量的总量保持不变。
2.内能与热量内能是热力学系统分子无规则运动的能量总和，是热力学系统的一种状态变量。
热量是在热力学系统间由高温部分传递到低温部分的能量，也是热力学系统的一种状态变量。
四、热力学第二定律热力学第二定律是指在热力学循环过程中，热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体，即热量传递具有方向性。
热工基础(张学学 第三版)复习知识点
热工基础（第三版）张学学复习提纲第一章基本概念1.工程热力学是从工程角度研究热能与机械能相互转换的科学。
2.传热学是研究热量传递过程规律的一门科学。
3.工质：热能转换为机械能的媒介物。
4.热力系统：选取一定的工质或空间作为研究对象，称之为热力系统，简称系统。
5.外界（或环境）：系统之外的一切物体。
6.边界：系统与外界的分界面。
7.系统的分类：（1）闭口系统：与外界无物质交换的系统。
（2）开口系统：与外界有物质交换的系统。
（3）绝热系统：与外界之间没有热量交换的系统。
（4）孤立系统：与外界没有任何的物质交换和能量（功、热量）交换。
8.热力状态：系统中的工质在某一瞬间呈现的各种宏观物理状况的总和称为工质（或系统）的热力状态，简称为状态。
9.平衡状态：在不受外界影响的条件下，工质（或系统）的状态参数不随时间而变化的状态。
10.基本状态参数：压力、温度、比容、热力学能（内能）、焓、熵。
11.表压力Pg、真空度Pv、绝对压力PP=P b-PPPP=g-vb12.热力学第零定律(热平衡定律)：如果两个物体中的每一个都分别与第三个物体处于热平衡，则这两个物体彼此也必处于热平衡。
13.热力过程：系统由一个状态到达另一个状态的变化过程。
14.准平衡过程（准静态过程）：热力过程中，系统所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态的过程。
15.可逆过程：一个热力过程完成后，如系统和外界能恢复到各自的初态而不留下任何变化，则这样热力过程称为可逆过程。
16.不可逆因素：摩擦、温差传热、自由膨胀、不同工质混合。
17.可逆过程是无耗散效应的准静态过程。
18.系统对外界做功的值为正，外界对系统做功的值为负。
系统吸收热量时热量值为正，系统放出热量时热量值为负。
第二章热力学第一定律1.热力学第一定律：在热能与其它形式能的互相转换过程中，能的总量始终不变。
也可表述为：不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能制造成功的。
进入系统的能量－离开系统的能量=系统储存能量的变化。
热工基础
绝对压力p ——工质的真实压力 大气压力pb（近似取值0.1Mpa） 表压力pe、真空度pv
只有绝对压力 p 才是状态参数。
环境压力的是变化，波动的；因此，表压力和真空度也会变化。
p = p b + pe p = pb - pv
温度 ——是反映物体冷热程度的物理量。温度的高低
反映物体内部微观粒子热运动的强弱。
表示状态参数之间关系的方程式称为状态方程式。
两个独立的状态参数就能确定简单可压缩系统的平衡
状态，因此以两个独立的状态参数为坐标所构成的坐标
图（状态参数坐标图）上，每一点都代表一个平衡状态。
p f (v, T )
联系各个点的路径就是 具体实现该状态变化的过程。
T f ( p, v)
的宏观运动及重力场位臵）
比热力学能：单位质量工质的热力学能 。
符号：u；单位：J/kg 或kJ/kg。
物理学中，气体分子的动能主要取决于温度，位能与比 体积有关，因此，比热力学能只取决于热力学温度、比体 积，即取决于热力状态，反应了一种状态, 是状态参数。
气体工质的比热力学能可表示为
u f (T , v)
必须遵循。
即，热力过程进行中，能量的总量守恒，同时伴随一
定形式的能量转换或传递（转移）。
能量既不会凭空产生，也不会自己消失，只会从一种形 式转换为另一种形式，或从一处传递到另一处。总量守恒。
2-1 热力系统的储存能
热力系统储存能— 储存于
热力系统的能量 1. 热力学能 不涉及化学变化和核反应时，物质分子热运动的动 能和分子间的位能之和（热能）。 热力学能符号：U，单位：J 或kJ 。 热力学能（取决系统本身的状态） 宏观动能、宏观位能（系统
热工基础
1-2、工质的热力状态及其基本状态参数 、 一、工质的热力状态 工质是实现热、功转换的工作物质，简称工质。 工质是实现热、功转换的工作物质，简称工质。 热能与机械功的相互转换是通过工质一系列的状 态变化来实现的。 态变化来实现的。工程热力学中所研究的系统大多 为简单可压缩系， 为简单可压缩系，与外界交换功的模式只有容积变 化功，由于气态物质具有良好的流动性和膨胀性， 化功，由于气态物质具有良好的流动性和膨胀性， 体积最容易发生变化，因此，热力学中的工质基本 体积最容易发生变化，因此， 是气体以及有相变的液体。如空气、燃气、水蒸气、 是气体以及有相变的液体。如空气、燃气、水蒸气、 水、制冷剂等。 制冷剂等。
V υ= m
m3/kg
5 t = (t F − 32) °C 9
1 m ρ= = υ V
kg/m3
1-3、平衡状态、状态公理及状态方程 、平衡状态、状态公理及状态方程 一. 平衡状态 1、定义：系统中压力、温度处处相同、且不随时间 、定义：系统中压力、温度处处相同、 变化的状态， 变化的状态，称为平衡状态 。 只有平衡状态才能由一组具有确定数值的状态 参数定量描述该状态。 参数定量描述该状态。 2. 保持平衡状态不变的条件： 保持平衡状态不变的条件： 系统内部以及系统与外界之间不存在任何不平 系统内部以及系统与外界之间不存在任何不平 内部以及系统与外界之间 衡势差。系统内外处于力的平衡和热的平衡（ 衡势差。系统内外处于力的平衡和热的平衡（温 度平衡）。 度平衡）。
热力状态：系统中的工质在某一瞬间所呈现的宏观 热力状态： 物理状况。理量称为状态参数。 可定量描述工质状态特性的物理量称为状态参数。 如基本状态参数 p、υ、T、和导出状态参数 u、h、s 、 、 、 、 等。 状态参数的性质：是状态的单值函数， 状态参数的性质：是状态的单值函数，只取决 于工质所处的状态，与过程无关。 于工质所处的状态，与过程无关。
热工基础第一章
温度的测量
温度计
物质 （水银，铂电阻） 特性 （体积膨胀，阻值）
基准点 刻度
温标
绝对K
373.15
273.16 273.15
常用温标
摄氏℃
华氏F
100 水沸点
212
37.8
发烧 100
00.01水冰三熔相点点
32
-17.8 盐水熔点 0
0 -273.15
-459.67
温标的换算
T[K] t[OC] 273.15 t[OC] 5 (t[F] 32)
§1-3 基本状态参数
压力 p、温度 T、比容 v （容易测量）
1、压力 p
物理中压强，单位: Pa , N/m2 常用单位：
1 bar = 105 Pa 1 MPa = 106 Pa 1 atm = 760 mmHg = 1.013105 Pa 1 mmHg =133.3 Pa 1 at=735.6 mmHg = 9.80665104 Pa 1 psi=0.006895MPa
内燃机装置
空气、油
废气
吸气
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)
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)
动力装置
共同基本特点： 1、热源，冷源 2、工质 3、容积变化功 4、循环
见习题1－4 大气压随时间、地点变化。
物理大气压 1atm=760mmHg = 1.013105 Pa
其它压力测量方法
高精度测量：活塞式压力计 工业或一般科研测量：压力传感器
(2015)热工基础习题课及复习
第四章
4-1
热力学第二定律与熵
自发过程的方向性与热力学第二定 律的表述 4-2 卡诺循环与卡诺定理 4-3 熵 重点掌握： 热力学第二定律的实质，正向循环、逆向 循环、热机效率、工作系数等基本概念，卡 诺循环与卡诺定理，不可逆过程的熵变、熵 流与熵产，孤立系统的熵增原理及其与作功 能力损失之间的关系，能量品质与能量贬值 的概念。
10-1 平壁的导热计算 10-2 多层平壁与复合平壁导热
tw1 − tw 2 穿过平壁的导热热流量 Φ = δ /(λ A)
导热热阻 流换热的热阻
R λ = δ / λA
t w − tf Φ= 1/(hA)
R e = 1 / hA
对流边界条件下的平壁导热：传热过程
tf1 − tw1 tw1 − tw2 tw2 − tf2 = = Φ= 1/(h1 A) δ /(λ A) 1/(h2 A)
或者
dt q = = −λ A dx
Φ
牛顿冷却公式 对流换热的热流速率方程是 黑体的理想化模型 发射率ε（亦可称为黑度）
Φ = hA ( t w − t f )
4 b
qb = σ T
q = ε σ Tb4
σ = 5.67 ×10-8W /(m 2 ⋅ K 4 ) − −黑体辐射常数
第十章 稳态导热
4 3
2 s
第九章 传热机理与传热速率方程
7-1 基本方式：导热、对流和辐射 7-2 傅里叶定律：导热的热流速率方程 7-3 对流与对流换热：牛顿冷却公式 7-4 热辐射：波尔兹曼定律 重点掌握： 三种传热方式的基本内容和定理
发生热传导的两个物体必须直接接触。
傅里叶定律
dt Φ = −λA dx
《热工基础》 复习课
热工基础 于秋红—第1章 基本概念
2 1
pdV
(2) 示功图（p-v图） w 的大小可以 pv 图上的过程曲线下 面的面积来表示 。 功是过程量而不 是状态量。
1.5.2 热量 （1）热量 系统与外界之间依靠温差传递的能量称 为热量。符号：Q ；单位：J 或kJ。 单位质量工质所传递的热量用 q 表示，单 位为 J/kg 或 kJ/kg。 热量正负的规定： 系统吸热：q > 0 ; 系统放热：q < 0 。
也可以是虚拟的；
可以是固定的， 也可以是运动的。
（1）闭口系统：
与外界无物质交换的系统。系统的质量始终保持 恒定，也称为控制质量系统。
（2）开口系统：
与外界有物质交换的系统。系统的容积始终保持 不变，也称为控制容积系统。
（3）绝热系统：
与外界没有热量交换的系统。
（4）孤立系统：
与外界 既无能量（功、热量）交换又无 物质交换的系统。
2. 状态方程
表示状态参数之间关系的方程式称为状态方 程式 。如： p f (v, T ) T f ( p, v)
F p, v, T 0
3. 状态参数坐标图
以独立状态参数为坐 标的坐标图。 在以两个独立状态参 数为坐标的平面坐标图上， 每一点都代表一个平衡状态。 非平衡状态没有确定的状态 参数值，无法在图上表示。
有足够时间恢复新平衡 准静态过程
在系统内外的不平衡势（如压力差、温 度差等）不是很大，过程进行较慢的情况下， 可以将实际过程近似地看作准平衡过程。
例：活塞式内燃机 2000转/分 曲柄 2冲程/转，0.15米/冲程 活塞运动速度=20002 0.15/60=10 m/s 压力波恢复平衡速度（声速）350 m/s
1.3 状态方程及参数坐标图
热工基础
1 基础概念1.1 能的利用1.2状态、状态参数及1.3 平衡状态1.4 气体状态方程式1.5功和热量1.6 理想气体的热力过程2热力学第一定律3热力学第二定律4传热学理论基础1 基础概念1.1 能的利用热力学----研究热能的性质及其与其它能量相互转换的科学工程热力学----研究与热力工程有关部门的热能和机械能相互转换即热功转换的规律。
工程热力学是热力学的一个分支；是热力工程的基础理论常用热力设备：蒸气动力设备（热力发电厂的动力）、内燃机（各种行走机械动力）、燃气轮机（航空、舰艇发动机及发电等）、蒸气压缩制冷装置（各种制冷设备）1.2状态、状态参数及热力系统----热力学研究对象的物体的，热力系统外面和热功转换有关的其它物体统称为外界工质----气体或蒸气等用以实现热功转换的工作物质热力设备中依靠工质从热源吸热及对外膨胀作功而实现热功转换时，工质本身也在不断发生变化。
为了说明热力设备中的热功转换过程，必须研究这个过程中工质发生的变化。
热力学中把工质所处的某种宏观状况称为工质热力状态(简称状态)热力状态----工质所处的某种宏观状况气体状态参数----描述工质状态的物理量，状态参数的数值仅决定于工质的状态基本状态参数---- 三个可测的状态参数：比容、压力、温度（1）比容（ν）- --- 单位质量物质所占容积。
与密度的关系：ν=1/ρ （2） 压力(p) ----气体压力是气体在单位面积容器壁上的垂直作用力 表压力：压力表指示的压力绝对压力：作为气体状态参数的压力只能是气体的绝对压力。
气体压力称为绝对压力 真空度：真空表 压力的单位重力作用下液体所受压力及压力分布规律取p 0=0 则 p a =γh γ：常数所以：p a ∝h h = p a /γ因此 压力可用液柱高度表示，如水柱、汞柱 大气压H 2O γ=9800N/m 31mH 2O =9.8×103N/m 2Hg γ=1.33×105N/m 3 1mmHg =1.33×102 N/m2标准大气压 地球海平面上大气压力 1amt =760 mmHg 1工程大气压=10mH 2O认为p 0=0是一种方便的表示方法，因为大气压力无所不在，且作用互相抵消，所以在工程计算中常不计及，称为相对压力或表压力，否则称为绝对压力。
《热工基础》第一章 基本概念(北京科技大学)
AB
北京科技大学能源与环境工程学院
14
热力学第零定律 (Zeroth law of thermodynamics)
热力学第零定律 (R.W. Fouler in 1939) ：
12
压力测量
U形管压力表
弹簧管式压力表
绝对压力p、大气压力pb、表压力pe、真空度pv
p pb pe
p pb pv
➢ 压力计的外界压力不一定是大气压 力（习题1-3）
➢ 只有绝对压力p才是状态参数
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13
基本状态参数——温度
➢ 温度的物理意义：温度是反映物体冷热程度的 物理量，温度的高低反映物体内部微观粒子热 运动的强弱
恢复平衡所需时间
（外部作用时间） >>
（驰豫时间）
一般的工程过程都可认为是准平衡过程， 但具体工程问题需具体分析。
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1-4 准平衡过程和可逆过程
例如： 如果系统完成了某一过程 之后可以沿原路逆行恢复 到原来的状态，并且不给 外界留下任何变化，这样 的过程为可逆过程。
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33
讨论与思考1
平衡状态与稳定状态的区别？ -稳定(steady)是参数不随时间变化 -平衡(Equilibrium)是不存在不平衡势差
T1
T2
稳定但存在不平衡势差
稳定不一定平衡 平衡一定稳定
北京科技大学能源与环境工程学院
34
讨论与思考2
814热工基础
814热工基础（原创版）目录一、热工基础的概念与重要性二、热工基础的基本原理三、热工基础的应用实例四、热工基础的发展前景正文一、热工基础的概念与重要性热工基础，全称为热力学与工程热力学基础，是一门研究热现象、热过程及其规律的应用科学。
热工基础广泛应用于能源、动力、航空航天、化学、冶金等工程领域，对于解决实际工程问题具有重要意义。
二、热工基础的基本原理热工基础的基本原理主要包括以下几个方面：1.热力学第一定律：能量守恒定律，即能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，只能从一种形式转化为另一种形式。
2.热力学第二定律：热过程的方向性，即热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化。
3.热力学第三定律：绝对零度不可达到，即在热力学温度下，物体的内能不可能降为零。
4.热力学循环：热力学循环是指在热力学过程中，工质从热源吸收热量，经过膨胀、冷却、压缩等过程，最后又放出热量回到热源的过程。
三、热工基础的应用实例热工基础在实际工程中有广泛应用，例如：1.热力发电：通过燃烧燃料产生高温高压的蒸汽，推动汽轮机旋转，将热能转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能。
2.制冷工程：利用制冷剂在压缩、膨胀、冷却、加热等过程中，实现热量的吸收和释放，以达到制冷或制热的目的。
3.热力学循环优化：通过对热力学循环的各个环节进行优化，提高热能利用率，降低能源消耗。
四、热工基础的发展前景随着我国经济的快速发展，能源和环境问题日益突出，热工基础在节能减排、新能源开发等方面具有重要作用。
未来，热工基础将在以下几个方面取得突破和发展：1.高效能源转换技术：研究高效燃烧、传热、流动等技术，提高能源转换效率。
2.新能源开发：研究太阳能、风能、生物质能等新能源的开发和利用技术，减少对化石能源的依赖。
3.节能减排：通过热工基础技术优化，降低能源消耗，减少温室气体排放，保护生态环境。
总之，热工基础作为一门重要的应用科学，对于解决实际工程问题和推动我国经济发展具有重要意义。
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习 题
1 指出下列各物理量中哪些是状态量？哪些是过程量？
压力，温度，动能，位能，热能，热量，功量，密度。
2 指出下列各物理量中哪些是强度量：
体积，速度，比体积，动能，位能，高度，
压力，温度，重量。
3 用水银差压计测量容器中气体的压力，为防止有毒的
水银蒸气产生，在水银柱上加一段水。
若水柱高
200mm ，水银柱高800mm ，如图1-9所示。
已知大气压
力为735mmHg (lmmHg=133.322Pa)，试求容器中气体
的绝对压力为多少kPa?
4 锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测量，如图1-10所示。
若已知斜管倾角α= 30°，压力计中使用
ρ=0.8g/cm 3的煤油，斜管液体长度L = 200mm ，当地大气压力p b =0. lMPa 。
求烟气的绝对压力（用MPa 表示）。
5 一容器被刚性壁分成两部分，并在各部装有测压表计，如图1-11所示。
其中C 为压力表，读数为110kPa ，B 为真空表，读数为45kPa 。
若当地大气压p b =97kPa ，求压力表A 的读数（用kPa 表示）。
6 如图1-12所示，一刚性绝热容器内盛有水，电流通过容器底
部的电阻丝加热水。
按下列三种方式取系统时，试述系统与外
界交换的能量形式是什么？
(1) 取水为系统；
(2) 取电阻丝、容器和水为系统；
(3) 取如图中虚线内空间为系统。
7 某电厂汽轮机进口处蒸汽压力用压力表测量，其读数为
13.402MPa ；冷凝器内蒸汽压力用真空表测量，其读数为706mmHg 。
若大气压力为0.098MPa ，试求汽轮机进口处和冷
凝器内蒸汽的绝对压力（用MPa 表示）。
8 测得容器的真空度p v =550mmHg ，大气压力p b =0.098MPa ，求容程器内的绝对压力。
若大气压力变为p b =0.102MPa 。
求此时真空表上读数为多少mmHg?
9 如果气压计压力为83kPa ，试完成以下计算：
(1) 绝对压力为0.15MPa 时的表压力；
图1-9 习题1-3
图图1-10 习题1-4图
图1-11 习题1-5图
图1-12 电加热水过程
(2 ) 真空计上读数为70kPa 时气体的绝对压力；
(3) 绝对压力为50kPa 时的相应真空度(kPa)；
(4) 表压力为0.25MPa 时的绝对压力(kPa)。
10 旧摄氏温标取水在标准大气压下的冰点和沸点分别为O℃和100℃，而华氏温标则相应地取为32°F 和212°F 。
试导出华氏温度和摄氏温度之间的换算关系，并求出绝对零度（0K 或-273.15℃）所对应的华氏温度。
11 气体进行可逆过程，满足pV =C ，C 为常数。
试导出该气体从状态1变化到状态2时膨胀功的表达式，并在p-V 图上定性地画出过程线，并示出膨胀功。
12 若某种气体的状态方程为T R pv g =，试导出：
(1) 定温下气体p 、v 之间的关系；
(2) 定压下气体v 、T 之间的关系；
(3) 定容下气体p 、T 之间的关系。
13 一蒸汽动力厂，锅炉的蒸汽产量q m =180t/h ，输出功率P =55000kW ，全厂耗煤h /t 5.19c m,=q ，煤的发热量kg /kJ 10303⨯=c q ，一公斤蒸汽在锅炉中吸热量q =2680kJ/kg 。
试求：
(1) 该动力厂的热效率t η；
(2) 锅炉的效率B η（蒸汽总吸热量／煤的总发热量）。