清华大学工程热力学全套教学课件

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(精品)工程热力学(全套467页PPT课件)

(精品)工程热力学(全套467页PPT课件)
从能源结构来看,2004年一次能源消费中,煤炭占 67.7%,石油占22.7%,天然气占2.6%,水电等占 7.0%;一次能源生产总量中,煤炭占75.6%,石油 占13.5%,天然气占3.0%,水电等占7.9%。
我国能源现状
据预测,目前中国主要能源煤炭、石油和天然气的储 采比分别为约80、15和50,大致为全球平均水平的 50%、40%和70%左右,均早于全球化石能源枯竭 速度。
工程热力学
Engineering Thermodynamics
绪论
工程热力学属于应用科学(工程科学) 的范畴,是工程科学的重要领域之一。
工程热力学 是一门研究热能有效利用及 热能和其 它形式能量转换规律的科学
工程热力学所属学科

工程热力学

传热学 Heat Transfer

流体力学 Hydrodynamics
工程热力学是节能的理论基础
能量转化的一般模式

次 能
热能

电能 机械能
问题:下面哪些是热机,哪些不是?
燃气轮机、蒸气机、汽车发动机、燃料电池、制冷机、 发电机、电动机
能量转化的一般模式
风 能

水 能
化 学 能
料 电 池
风 车
水 轮 机
水 车
燃 烧
核 能
聚裂 变变

生物质
地太 热阳 能能
利 光转 用 热换
大气压(at),毫米汞柱(mmHg),毫米水柱(mmH2O)
1 kPa = 103 Pa
1bar = 105 Pa
换 1 MPa = 106 Pa
算 关
1 atm = 760 mmHg = 1.013105 Pa

清华大学工程热力学课件第4章04

清华大学工程热力学课件第4章04
作业
4-9 4-10 4-11 4-12
熵与不可逆讨论(例4 续7)
T 800 K 750 K
300 K 285 K
t,C 0.64375 t 0.475
wC 386.25 kJ/kg w 285 kJ/kg
101.25 kJ/kg
s w wC
第四章 习题课
例1(4-7) :设有一个能同时产生冷空气和热
ln Tb Ta
Rm
ln
pb pa
nc
Cpm
ln Tc Ta
Rm
ln
pc pa
nbCpm
ln
TbTc Ta 2
b -15 ℃
a 2 kmol
25℃ 1 atm
0.962 kJ/K
60 ℃ c 不可能
1 kmol
1 kmol
1 atm
1 atm
例1 教材(4-7)续2
热一律 Q H Wt
338.15
338.15
cm(95 65) cm(1kg m)(6155℃ 65)95℃0
28(81.-1m5)kg 65 ℃ 15 ℃
解得 m 0.6249
15 ℃环境吸热
冷热管
关于熵,请你判断下列说法
• 任何过程,熵只增不减。 ╳
• 若从某一初态经可逆与不可逆两条路径到
达同一终点,则不可逆途径的S必大于可
逆过程的S。 ╳ • 可逆循环熵变为零,不可逆循环熵变大于零。╳
• 不可逆过程S永远大于可逆过程S。 ╳
请你简答(1)
• 若工质从同一初态出发,从相同热源吸收相
同热量,问可逆与不可逆的末态熵谁大?
s
q
T
>:不可逆过程 =:可逆过程

清华大学工程热力学讲义101PPT课件

清华大学工程热力学讲义101PPT课件

q p ( u v)T d v ( T u)vd T M d v N d T
M
T
v
Tpv
2u
Tv
N v
T
2u vT
q 不是状态参数 热量不是状态参数
常用的状态参数间的数学关系
x
1
倒数式 Reciprocity
relation
y
z
y x z
循环式 Cyclic
s
f T
h v pu pv fvfTT T f vv fv T
uf Tsf TTf v
吉布斯函数(Gibbs Function)
d h T d s v d p d T s s d T v d p
dhT s sdTvdp
令 g hTs 吉布斯函数 GHTS
dgsdTvdp gg(T, p) 是特征函数
四个 Maxwell ralation
p s
v
T v
s
s
p
T
v T
p
v s
p
T p
s
s
v
T
p T
v
四个特征函数(吉布斯方程)
d T u d ps d u v f( s ,v ) dd d u f T h uss vd sd d v p uvT d s sd h dfv p h f v ( ( s T ,,p v ) ) d us g s v Td vT ud vg s g p p( T ,p )
作业
10-2 10-3 10-4
第十章
热力学微分关系式 及实际气体的性质
Thermodynamic differential relation and the

清华大学热工基课件工程热力学加传热学第十一章-PPT精品文档

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Gd

0
Gd
0

Gd


0
Gd


0
Gd
3
类、温度和表面状况,是波长的函数。 ,不仅取决于物体的性质,还与投射辐射能的波 , 长分布有关。 ( 2 )固体和液体对辐射能的吸收和反射基本上属 于表面效应 : 金属的表面层厚度小于 1m ;绝大多数 非金属的表面层厚度小于1mm。 (3)对于固体和液体, 。 0 , 1
E E d b b 1 2
1
2
d d b b E E
9
Hale Waihona Puke 定向辐射力与辐射力之间的关系:
E
2
Ed
定向辐射力与辐射强度之间的关系:
E L o s c
辐射力与辐射强度之间的关系:
E
2
L c o s d
10
11-2 黑体辐射的基本定律
1.普朗克(Planck)定律 2.斯忒藩-玻耳兹曼(Stefan-Boltzmann)定律 3.兰贝特(Lambert)定律
注意: , (1) , 属于物体的辐射特性,取决于物体的种
镜反射与漫反射:
产生何种反射决于物体表 面的粗糙程度和投射辐射能 的波长 。
4
2. 灰体与黑体
灰体: 光谱辐射特性不随波长而变化的假想物体,即 , , 分别等于常数。



0
G d
0

G d
G G

G G
G 透射比 G 1
G G
如果投入辐射是某一波长的辐射能G ,则

清华大学工程热力学讲义_4-1

清华大学工程热力学讲义_4-1

卡诺定理小结
1、在两个不同 T 的恒温热源间工作的一切 可逆热机 tR = tC 2、多热源间工作的一切可逆热机 tR多 < 同温限间工作卡诺机 tC 3、不可逆热机tIR < 同热源间工作可逆热机tR tIR < tR= tC
∴ 在给定的温度界限间工作的一切热机,
tC最高
热机极限

Q2R多 = T2(sc-sa) tR多 1
T2
_
6
5 s
T1
概括性卡诺热机 Ericsson cycle
如果吸热和放热的多变指数相同
∴ ab = cd = ef
完全回热
T2 T1
T a n d
T1
b n
tR概括 1
tC
e T2
c
f s
这个结论提供了一个提高热效率的途径
Q E 21000m 1800m 11.7
mkg水降低5C放热:
Q cmt 21000m[ J ]
第二类永动机???
水面
耗功 发电机
蒸汽
制冷系统

单热源热机
perpetual-motion machine
1874-1898, J.W.Kelly, hydropneumaticpulsating-vacu-engine, collected millions of dollars. 1918, the U.S. Patent Office decreed that it would on longer consider any perpetual-motion machine applications. 中国上世纪八十年代,王洪成,水变油
克劳修斯表述

《工程热力学》(第四版)配套教学课件

《工程热力学》(第四版)配套教学课件
传热面积是影响换热器性能的重要因素。通过优化传热面积,可以 提高换热效率,降低能耗。
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

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。

清华大学工程热力学课件 第1章(1)

清华大学工程热力学课件 第1章(1)

A system is said to have undergone a cycle if it returns to its initial state at the end of the process
循环 和 过程 Cycle and Process
循环由过程构成
过程
可逆 不可逆 循环
可逆循环 (闭合实线)
热力循环的评价指标 (续)
逆循环:净效应(对内作功,放热) 制冷循环:制冷系数 T0
收 益 吸 热 Q =2 代 价 耗 功 W
Q1
W
制热循环:制热系数
收 益 放 热 Q ’ =1 代 价 耗 功 W
Q2
T2
第一章 小 结 Summary
基本概念:
热力系 平衡态
准静态、可逆
W W B A
可逆过程与准静态过程(续)
缓慢电加热A腔中气体,B中理想气体被压缩
2)以A中气体为系统
缓慢加热 准静态 内可逆 无摩擦
A
B
3)以A腔为系统
电功耗散为热 电功耗散为热 不可逆 不可逆
绝热,无摩擦
4)以A+B腔为系统
熵 (Entropy) 的定义 reversible Q rev 广延量 [kJ/K] dS T
q rev ds T
比参数 [kJ/kg.K]
ds: 可逆过程 qrev除以传热时的T所得的商
清华大学刘仙洲教授将其命名为“熵”
熵的说明
1、熵是状态参数 (? )
2、符号规定 系统吸热时为正 Q > 0 系统放热时为负 Q < 0
2、热力学定义I
热力学定义II
功的热力学定义II
功是系统与外界相互作用的一种方 式,在力的推动下,通过有序运动方 式传递的能量。

《工程热力学》PPT课件

《工程热力学》PPT课件

四、课程的特点、要求、学时分配、考核
特点:本课程理论性较强,无多少实物供参照,课堂上的 讲授以理论分析和推导为主。
对重点章节要熟练掌握。
要求:要求课上集中精力听讲,做好笔记,课下及时复习。
学时分配:总学时40
考核:本课程为考试课,平时20%;考试80%。
参考书: 1.《汽车发动机原理》徐兆坤 主编 清华大学出版社 2.《汽车发动机拖拉机》(第3版)董敬等主编 机械工业出版社
2、压力:用P表示,单位是Pa,Mpa、kPa。 定义:系统单位面积上受到的垂直作用力。 即:P=F/A 3、温度:用T表示,单位是K。 (T↑气体分子的平均 定义:表征物体的冷热程度 动能越大)
三、理想气体的状态方程
1、理想气体:气体分子本身不占有体积,分 子之间无相互作用力的气体。 2、理想气体的状态方程:
即:外界对系统所做的功全部用来增加系统的内能。
5、过程曲线
绝热压缩 温度升高
绝热膨胀 温度降低
五、多变过程
在实际的热力过程中,P、ν 、T的变化
和热量的交换都存在,不能用上述某一特殊
的热力过程来分析,需用一普遍的、更一般
的过程即多变过程来描述。
1、过程方程式:Pvn=常数 n=0,P=常数
n:多变指数。
是分子的内动能,仅与温度有关,是温度的单值函 数,用符号u表示,单位J。
三、闭口系统的能量方程
1、定义: 与外界没有质量交换的系统。 2、能量方程式
Q-W=Δ U
对于微元过程: 对于1kg工质:
故Q=Δ U+W δ Q=dU+δ W q=Δ u+w
(J/Kg)
—闭口系统能量方程
★以上各项均为代数值,可正可负或零,且 不受过程的性质和工质性质的限制。

2024年度-工程热力学全部课件pptx

2024年度-工程热力学全部课件pptx

理想气体混合物的热力学性质
具有加和性
20
理想气体基本过程
01
等温过程
温度保持不变的过程,如等温膨胀 和等温压缩
等容过程
体积保持不变的过程,如等容加热 和等容冷却
03
02
等压过程
压力保持不变的过程,如等压加热 和等压冷却
绝热过程
系统与外界没有热量交换的过程, 如绝热膨胀和绝热压缩
04
21
05 热力过程与循环 分析 22
与外界没有物质和能量交 换的系统。
孤立系统
封闭系统
开放系统
4
热力学基本定律
热力学第零定律
如果两个系统分别与第三个系统处于热平衡状态,那么这两个系统也必定处于热平衡状态。
热力学第一定律
热量可以从一个物体传递到另一个物体,也可以与机械能或其他能量互相转换,但是在转换过程中,能量的总值保持 不变。
热力学第二定律
其中,Δ(mv^2)/2表示系 统动能的变化量;
开口系统能量方程可表示 为:Q = ΔU + Δ(mv^2)/2 + Δ(mgh) + Δ(mΦ)。
Δ(mgh)表示系统势能的 变化量;
11
03 热力学第二定律
12
热力学第二定律表述
不可能从单一热源取热,使之完全转 换为有用的功而不产生其他影响。
热力学系统内的不可逆过程总是朝着 熵增加的方向进行。
性能评价指标
介绍蒸汽轮机的功率、效率等 性能评价指标及其计算方法。
性能影响因素
分析影响蒸汽轮机性能的主要 因素,如蒸汽参数、汽轮机结 构等。
优化设计策略
探讨提高蒸汽轮机性能的优化 设计策略,如改进叶片形状、
提高蒸汽参数等。

清华大学热工基础课件工程热力学加传热学1绪论

清华大学热工基础课件工程热力学加传热学1绪论
我国57%的城市空气中总悬浮颗粒超标; 48个大中城市空气中的SO2浓度超标; 82%城市出现过酸雨;
我国的CO2排放量仅次于美国,居世界第二, 占世界总排放量的13.6%。
据世界银行报导,我国城市空气污染对人体安 康和生产造成的损失估计每年200亿美元;酸雨使 农作物减产每年损失达50亿美元。
我国的能源建立要走可持续开展的道 路,必须两条腿走路:
0-2 热工根底的研究内容
热工基础
工程热力学篇
〔热工理论根底〕 传热学篇
主要研究内容:
热工根底主要研究热能利用的根 本规律以及热能利用过程及自然界所有 热现象中热量传递的根本规律。
1.工程热力学的研究内容与研究方法
〔1〕研究内容
工程热力学主要研究热能和机械能之间 相互转换的规律及提高能量转换经济性的途径 和技术措施 。〔举例〕
〔1〕合理利用能源,提高能源利用率。 主要途径就是改造或更新技术落后的能源 利用终端设备;
〔2〕大力开发对环境无污染或污染很小 的新能源,如太阳能、风能、水能、地 热能、海洋能、生物质能以及核能等。
3. 能量的转换与利用
能量的利用过程,实质上是能量的传递与转换过程。
燃料电池
机械能
氢、酒精等二次能源
及化学变化和核反响的热力学能,也称为内 热能;
电能 :与电荷的运动和积蓄有关的能量; 化学能 :通过化学反响释放的能量; 核能 :通过核反响释放的能量; 辐射能 :物体以电磁波的形式发射的能量。
2. 能源
能源是指能够直接或间接提供能量的物
质资源。
〔1〕能源分类
1〕按开发利用的情况: 常规能源:煤、石油、天然气、水能、核能等。 新能源:太阳能、风能、海洋能、生物质能、
〔2〕研究方法

清华大学热工基础课件工程热力学加传热学(9)第八章-传热学绪论

清华大学热工基础课件工程热力学加传热学(9)第八章-传热学绪论

方向传递。
tw1
热流量:单位时间传导的热量,W
tw2
Atw1 tw2
: 材料的热导率(导热系数): 0
表明材料的导热能力,W/(m·K)。
x
编辑课件
3
热流密度 q :单位时间通过单位面积的热流量
qtw1tw2
A
Atw1 tw2
tw1 t w 2
tw1 tw 2 R
A
R A
称为平壁的导热热阻,表示物体对 导热的阻力,单位为K/W 。
编辑课件
10
微波: 103 m < < 106 m
微波炉就是利用微波加热食物,因微波可 穿透塑料、玻璃和陶瓷制品,但会被食物中水 分子吸收,产生内热源,使食品均匀加热。
热辐射: 由于物体内部微观粒子的热运动而使物体 向外发射辐射能的现象。
理论上热辐射的波长范围从零到无穷大,但 在日常生活和工业上常见的温度范围内,热辐射 的波长主要在0.1m至100m之间,包括部分紫外 线、可见光和部分红外线三个波段 。
编辑课件
7
表1-1 一些表面传热系数的数值范围
对流换热类型 空气自然对流换热 水自然对流换热 空气强迫对流换热 水强迫对流换热 水沸腾 水蒸气凝结
表面传热系数 h /[W /( m2K]) 1~10
100~1 000 10~100
100~15 000 2500~35 000 5000~25 000
(1)热量从高温流体以对流换热(或对流换热
+辐射换热)的方式传给壁面;
(2)热量从一侧壁面以导热的 高
方式传递到另一侧壁面;

固 体
低 温
(3)热量从低温流体侧壁面以 流

对流换热(或对流换热+辐射 体 壁 体

清华大学热工基础课件工程热力学加传热学第一章

清华大学热工基础课件工程热力学加传热学第一章

pv RT
17
(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。
18
1-4 准平衡过程和可逆过程
(1)热力过程 系统由一个状态到达另一个状态的变化过程。
19
(2)准平衡过程(准静态过程)
所经历的每一个状态都无限地接近平衡状 态的过程。
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。
热力学温标与摄氏温标的关系: 温差:1 K = 1 ℃
t = T – 273.15 K 14
国际单位制(SI)采用热力学温度T作 为基本状态参数。 4) 温度的测量
a. 接触式 水银温度计、酒精温度计 热电偶、电阻温度计等。
闭口 系统
边界 外界
4
(2)开口系统
与外界有物质交
进口
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。 出口
(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。
5
1-2 平衡状态及基本状态参数
1. 平衡状态
(1)状态(热力状态)
系统在某一瞬间所呈现的宏观物理状 况称为系统的热力状态,简称状态。
9
压力测量:
绝对压力 p、大气压力pb、表压力pe、真空度pv
p =pb +pe
p =pb -pv
只有绝对压力 p 才是状态参数。
10
(2)温度
1)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。

清华大学热工基础课件工程热力学加传热学1绪论

清华大学热工基础课件工程热力学加传热学1绪论

列中间状态,最终回到初始状态。
工程热力学的发展历程
早期发展
工程热力学起源于古代人类对火的使用和对蒸汽的认识。 随着工业革命的兴起,人们对热能转换和利用的研究逐渐 深入。
基础理论建立
19世纪末,卡诺、焦耳等科学家通过实验研究,建立了热 力学的理论基础,包括卡诺循环、焦耳定律等。
现代发展
随着科技的不断进步,工程热力学在能源转换、环境保护 、航空航天等领域的应用越来越广泛,成为能源、动力、 化工等学科的重要基础。
要关注热力系统能量的转换与传递过程,以及系统状态变化的规律。
02
热力系统
热力系统是指可以与周围环境进行热量交换的封闭系统。系统内的能量
转换与传递过程遵循热力学的第一定律和第二定律。
03
热力循环
在工程热力学中,热力循环是一系列连续的热力学过程,包括吸热、膨
胀、放热、压缩等过程。循环中,系统从某一初始状态出发,经过一系
19世纪末,傅里叶、牛顿等科学家对传热学进行了系统 的研究和总结,奠定了传热学的基础。
20世纪以来,随着科技的发展和工业的进步,传热学在 理论和实践方面都取得了长足的进步。
传热学的研究对象和内容
01
传热学的研究对象是热量传递过程中的规律和现象,主要 研究导热、对流、辐射三种传热方式。
02
导热是指热量在物体内部通过分子、原子等微观粒子的运动传递 ;对流是指流体在运动过程中将热量传递给固体壁面;辐射是指
热力循环与热效率
介绍各种热力循环,如蒸汽循环 、燃气循环等,以及如何提高循 环效率和减少能量损失。
传热学部分大纲
导热基本定律与稳态导热
介绍导热基本定律,即傅里叶定律,以 及稳态导热的分析方法和计算。
对流换热
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