热过程
热力学中的等温与绝热过程
热力学中的等温与绝热过程热力学是研究热力学状态、能量传递等问题的学科,其中等温与绝热过程是其中一个非常重要的概念。
一. 热力学基础在探讨等温与绝热过程之前，我们需要先了解一些热力学的基础。
热力学第一定律是关于热的能量守恒的定律。
根据此定律，能量不可能从一个系统中消失，也不可能从外界出现，只能从系统一部分转移到另一部分。
热力学第二定律是关于热力学活动的方向性的定律。
热力学第三定律则是规定了绝对零度是不能达到的这一事实。
二. 等温过程等温过程是在一定的温度下进行的。
在等温过程中，系统的温度保持不变，但是其它一些参数可能会发生变化。
通过等温过程，功可以将热转化为机械能。
换言之，等温过程意味着系统内的能量是平衡的。
一个常见的等温过程是吸热冷却，这是日常生活中非常常见的过程。
三. 绝热过程绝热过程则是在没有任何热交换的情况下进行的过程。
绝热过程中，系统内的热量完全转化为机械能，系统的温度会发生变化。
绝热过程是不可逆的，也就是说，系统内的能量不可能再被转化为热能。
绝热过程中更常见的是压缩和膨胀。
四. 等温和绝热过程的区别在等温过程中，系统内部的温度保持不变，而在绝热过程中，系统内部的温度会发生变化。
等温过程只能用于转换热能，而绝热过程则可以用来转换机械能。
此外，在等温过程中热会从热源传递到冷源，因此等温过程是可逆的。
而在绝热过程中，系统内的能量发生变化，因此这是不可逆的。
五. 结论热力学中的等温与绝热过程是非常重要的概念，尤其是在热机理论中。
等温过程和绝热过程的区别在于温度是否保持不变、能量转化的方向性以及是否可逆。
在日常生活中，我们也可以很容易地观察到等温和绝热过程的一些例子。
了解这些基础的概念有助于我们更好地理解热力学的一些原理。
四个基本热力过程
四个基本热力过程热力学是研究能量转化过程的学科，其中热力过程是研究热量传递和功的过程。
在热力学中，有四个基本热力过程，分别是等温过程、绝热过程、等压过程和等容过程。
本文将对这四个过程进行详细介绍。
第一，等温过程。
等温过程指的是在恒定温度下进行的热力学过程。
在等温过程中，系统与外界之间存在热量的传递，使得系统内的温度保持不变。
这是因为在等温过程中，系统吸收或释放的热量与外界温度相等，使得系统温度保持恒定。
在等温过程中，理想气体的体积与压强满足玻意耳定律，即PV=常数。
这意味着当气体的体积增大时，压强会减小，反之亦然。
此外，在等温过程中，理想气体的内能保持不变。
这是因为热量的吸收与外界对气体所做的功相等，使得内能保持恒定。
第二，绝热过程。
绝热过程指的是在没有热量交换的情况下进行的热力学过程。
在绝热过程中，系统与外界之间不存在热量的传递，使得系统内的温度发生变化。
这是因为在绝热过程中，系统吸收或释放的热量为零。
在绝热过程中，理想气体的体积与压强满足泊松定律，即PV^γ=常数。
这意味着当气体的体积增大时，压强会减小，反之亦然。
在绝热过程中，理想气体的内能会发生变化。
这是因为热量的吸收与外界对气体所做的功不相等，导致内能发生变化。
第三，等压过程。
等压过程指的是在恒定压强下进行的热力学过程。
在等压过程中，系统与外界之间存在热量的传递，使得系统内的温度发生变化。
这是因为在等压过程中，系统吸收或释放的热量与外界压强相等，使得系统温度发生变化。
在等压过程中，理想气体的体积与温度满足查理定律，即V/T=常数。
这意味着当气体的体积增大时，温度会增大，反之亦然。
在等压过程中，理想气体的内能会发生变化。
这是因为热量的吸收与外界对气体所做的功不相等，导致内能发生变化。
第四，等容过程。
等容过程指的是在恒定体积下进行的热力学过程。
在等容过程中，系统与外界之间存在热量的传递，使得系统内的温度发生变化。
这是因为在等容过程中，系统吸收或释放的热量与外界温度相等，使得系统温度发生变化。
热力学中的热力过程和热力学定律
热力学中的热力过程和热力学定律热力学是研究物体的热现象和热力运动的一个学科，而热力过程和热力学定律是热力学中最为基本的概念和原理，对于我们理解热现象和热力学的规律非常重要。
一、热力过程热力学中的热力过程指的是由于热量的交换而引起的物体状态的变化。
根据热力过程的热量变化方式和过程中物体的状态变化方式，热力过程可以分为四类：等温过程、等容过程、等压过程和绝热过程。
1. 等温过程等温过程指的是在恒温条件下，物体与热源之间不断地交换热量，从而引起物体状态的变化。
在等温过程中，温度不变，热量的增加或减少主要体现在物体内部的微观粒子（如分子）的动能的变化上。
2. 等容过程等容过程指的是在恒容条件下，物体与热源之间不断地交换热量，从而引起物体状态的变化。
在等容过程中，体积不变，热量的增加或减少主要体现在物体内部的微观粒子的动能的变化上。
3. 等压过程等压过程指的是在恒压条件下，物体与热源之间不断地交换热量，从而引起物体状态的变化。
在等压过程中，压力不变，热量的增加或减少主要体现在物体内部的微观粒子的动能的变化上。
4. 绝热过程绝热过程指的是在没有热量传递的情况下，物体与热源之间不断地交换其他形式的能量（如机械能、电能等），从而引起物体状态的变化。
在绝热过程中，温度、体积和压力均有可能发生变化，热量的变化主要体现在物体内部的微观粒子的动能的变化上。
二、热力学定律热力学定律是热力学中最为基本的概念和原理，包括热力学第一定律、热力学第二定律和热力学第三定律。
1. 热力学第一定律热力学第一定律也称能量守恒定律，指的是在任何热力过程中，能量守恒。
也就是说，物体与外界间的能量交换只能是热量和功的交换，且总能量始终保持不变。
热力学第一定律的公式表达是：ΔE=Q-W，其中ΔE表示内能变化量，Q表示热量，W表示功。
2. 热力学第二定律热力学第二定律又称熵增定律，指的是任何一个孤立的系统，其熵始终会增加，不可能减少。
也就是说，孤立系统的秩序性和有序性越来越小，越来越接近于热平衡状态。
简述常见的热力学过程
简述常见的热力学过程热力学是研究热、功、能量转换关系的学科。
在热力学中，物质的状态可以通过温度、压力、体积、内能等物理量来描述。
物质在不同的环境下，会经历各种不同的热力学过程，下面我们来简述一些常见的热力学过程。
1. 等温过程等温过程是指物质在恒定温度下的热力学过程。
在等温过程中，物质的体积会发生变化，但是温度保持不变。
根据理想气体定律，等温过程中，气体的压强与体积呈反比关系，即PV=常数。
等温过程通常在恒温条件下进行，比如说在恒温箱中。
2. 绝热过程绝热过程是指物质在没有热量交换的情况下的热力学过程。
在绝热过程中，物质的内能保持不变，但是温度、压力和体积会发生变化。
绝热过程通常在绝热容器中进行，比如说热瓶。
3. 等压过程等压过程是指物质在恒定压力下的热力学过程。
在等压过程中，物质的体积与温度成正比关系。
根据理想气体定律，等压过程中，气体的体积与温度呈正比关系，即V/T=常数。
等压过程通常在恒压条件下进行，比如说在恒压热源中。
4. 等体积过程等体积过程是指物质在恒定体积下的热力学过程。
在等体积过程中，物质的压力与温度成正比关系。
等体积过程通常在恒容器中进行，比如说在恒容热源中。
5. 等焓过程等焓过程是指物质在恒定焓下的热力学过程。
焓是热力学中的一个重要物理量，表示系统的内能和对外界所做的功的和。
在等焓过程中，物质的压力、体积和温度会发生变化，但是焓保持不变。
等焓过程通常在恒焓条件下进行，比如说在恒热源中。
以上就是常见的热力学过程，它们在热力学中具有重要的应用价值。
通过对这些过程的研究，我们可以更好地理解热力学的基本原理，从而应用于实际的工程和科学研究中。
理想气体基本热力过程
理想气体的基本热力过程热力设备中，热能与机械能的相互转化，通常是通过气态工质的吸热、膨胀、放热、压缩等热力过程来实现的。
实际的热力过程都很复杂，而且几乎都是非平衡、非可逆的过程。
但若仔细观察会发现，某些常见过程非常近似一些简单的可逆过程。
常见的主要有四种简单可逆过程-基本热力过程，指系统某一状态参数保持不变的可逆过程。
包括定容过程、定压过程、定温过程和绝热过程。
我们以1kg理想气体的闭口系统为例来分析这几种基本热力过程，分析方法包括5点：（1）依据过程特点建立过程方程式；（2）由过程方程和理想气体状态方程确定初、终态基本状态参数之间的关系，即P1、v1、T1和P2、v2、T2之间的关系；（3）绘制过程曲线；我们主要绘制两种坐标图P-v图和T-s图，因为P-v图上可以表示过程中做功量的多少，而T-s图上可以表示过程中吸收或放出热量的多少；（4）分析计算△u，△h，△s；（5）分析计算过程的热量q和功w。
一、定容过程定容过程即工质的容积在整个过程中维持不变，dv=0，通常是一定量的气体在刚性容器中进行定容加热或定容放热。
（1）依据过程特点建立过程方程式定容过程的特点是体积保持不变，所以建立过程方程式：v=常数；或dv=0或v1=v2（2）由过程方程和理想气体状态方程确定初、终态基本状态参数之间的关系过程方程式：v1=v2理想气体状态方程：112212Pv P v T T = 由以上两个方程可以得到初末基本状态参数之间的关系：122211v v P T P T =⎧⎪⎨=⎪⎩ 即定容过程中工质的压力与温度成正比。
（3）绘制过程曲线；定容过程有两种情况：定容加热和定容放热。
（4）分析计算△u ，△h ，△s ；2211v v u u u c dT c T ∆=-==∆⎰ 2211p p h h h c dT c T ∆=-==∆⎰ 222111ln ln ln p v v v P P s c c c v P P ∆=+=或222111ln ln ln v v T v T s c R c T v T ∆=+= （5）分析计算过程的热量q 和功w 。
四种基本热力过程
四种基本热力过程
世界各地热量传输会使用四种基本过程：传导、对流、辐射和蒸发。
传导是传热的一种过程，指的是一种物体介质中的热量在两个空间之间的传递，由于热的散布无从而决定的，因此温度越高，传导越快。
在家庭里，常用的传导由金属制品更快地传播热，特别是在吃热饭时，如果直接将金属餐具放在餐桌上，可以更快地吃到热饭。
对流特指物质或热能在物体之间沿固体表面或液体中运动时所发生的传热形式，其中温度差越大，对流传热越快。
举个例子，当空调开启时，空调内的热量穿过热交换器，由空调内部的热量对外部的空气形成的对流，使空调的冷气扩散到室外。
辐射是一种无介质传播的过程，也就是说，它不需要任何物质媒介，而是通过无线电波形式从一个点到另一个点传输。
我们暴露在太阳光下，太阳能就是由太阳发射出来的电磁辐射，它们穿透空气到达地表，帮助植物和动物生长，也可以通过太阳能把电磁辐射转换成电能供人们使用。
蒸发也称汽化过程，是液体转化为气态的过程，是水无线电波辐射能量的一种吸收，当水接触到较高的温度时，它会吸收热量，影响物质的变化和物质的性质。
以水的蒸发为例：当水接触到热量时，气体会急剧升温，水分子将从液体状态变为气体形式，而这种转换过程就是蒸发过程。
四种基本热力过程是传导、对流、辐射和蒸发，它们都参与我们日常生活的热量传输，比如太阳的辐射，家庭的金属传热件的传热以及空调的热量对流，只有正确掌握了这些基本热力过程，我们才能更好地有效利用热量，更有效地利用资源，保护环境，改善人们的生活质量。
电热管内部的热过程分析
电热管内部的热过程分析为了确定电热管的工作范围，有必要对电热管电热丝的散热情况、向管子的导热过程、电热丝与管子间的温度差以及管子表面温度与负荷的关系进行分析研究。
一、电热管电热丝的散热情况从传热学原理中知道，在具有热传播的物体内，在任何时刻都可以分割出以具有同一温度Ti和T i+1两表面为界的许多层，并且在每一层的两表面之间具有相同的温度差ΔTi，这样一些具有同一温度的表面称之为等温面。
在任何时刻，所有等温面的综合就给出了物体内温度的分布情况，即物体内的温度场。
由于物体在受热或冷却时，其各部分温度降随时间变化，从而使每一瞬间等温面的位置也发生变化。
此时，温度场也将随时间而变化，呈不稳定。
当然也有温度不随时间变化的情况，这种情况即为静止的，或稳定的热状态。
在热量从一个等温面想另一个等温面传播的途径中，各等温面法线的包络线叫做热流线。
在发热体内部，这些线的综合就明显地表示出热传播的景象。
单位时间（dt）内流经单位长度（dr）的热量称为比热流q，对于等温线法线方向的比热流，可用下式表示式中λ为导热系数。
对于电热管来说，其内部电热管电热丝在工作状态下，它的等温线和温度场分布情况要比一个发热体复杂，它与螺旋间的距离有关。
电热管电热丝的螺旋节距系数K在4~5较合理（很高的热负荷条件的情况除外）。
而且这样还可以节约电热丝的消耗量。
当然，K值也不能过大，过大将会出现电热丝负荷过高。
二、电热管电热丝向管子热传导过程在工作状态下，电热管电热丝是不断向管子进行热传导的，为了了解它的热传导情况，必须了解导热方程式。
当进入稳定热状态时，因为（式中T为物体的变动温度和周围介质的不变温度的差）。
且物体内温度分布不随时间变化，所以导热方程式的价额就比较容易获得，这时导热微分方程转变成拉普拉斯方程式（5-1) 因为螺旋体的数字分析式相当复杂，按上式计算很难解出答案。
为了既精确又较简便地计算上述问题，可采用一种“电热相似法”。
这个方法基于热传导和电传导的微分方程即和如果在相似条件下，即分界条件也相似，那么温度和电压也将相似，在这种情况下热流和电流同样也相似。
气体主要热力过程的基本公式
气体主要热力过程的基本公式气体主要的热力过程包括等温过程、绝热过程、等容过程和等压过程。
这些过程有着各自独特的特点和基本公式。
1.等温过程：在等温过程中，气体的温度保持恒定，因此温度对于等温过程是一个常数。
根据理想气体状态方程PV=nRT，可以推导得到等温过程下的基本公式：a.等温压强与体积的关系：PV=常数。
在等温过程中，气体的温度保持不变，所以根据状态方程，压强P与体积V呈反比关系。
b.等温过程下物体做功：W = nRT ln(V₂/V₁)。
根据热力学第一定律，等温过程中气体所做的功等于气体的内能的减少，也等于热量的增加。
根据理想气体状态方程，可以推导得到等温过程下气体所做的功的公式。
2.绝热过程：在绝热过程中，气体与外界没有热量交换，因此绝热过程中不发生传热。
根据绝热过程中的基本公式：a.绝热条件下PV^γ=常数，其中γ为气体的绝热指数（也为比热容比）。
b.绝热过程下物体做功：W=(P₁V₁-P₂V₂)/(γ-1)。
根据热力学第一定律，绝热过程中气体所做的功等于气体的内能的减少，也等于热量的增加。
根据绝热条件下的基本公式，可以推导得到绝热过程下气体所做的功的公式。
3.等容过程：在等容过程中，气体的体积保持恒定，因此体积对于等容过程是一个常数。
根据理想气体状态方程，可以推导得到等容过程下的基本公式：a.等容压强与温度的关系：PαT。
在等容过程中，气体的体积保持不变，所以根据状态方程，压强P与温度T呈正比关系。
b.等容过程下物体做功：W=0。
在等容过程中，气体的体积保持不变，不进行体积的变化，故不做功。
4.等压过程：在等压过程中，气体的压强保持恒定，因此压强对于等压过程是一个常数。
根据理想气体状态方程，可以推导得到等压过程下的基本公式：a.等压体积与温度的关系：VαT。
在等压过程中，气体的压强保持不变，所以根据状态方程，体积V与温度T呈正比关系。
b.等压过程下物体做功：W=P(V₂-V₁)。
在等压过程中，气体的压强保持不变，所以根据热力学第一定律，气体所做的功等于气体的内能的减少，也等于热量的增加。
大气的受热过程与气温
大气的受热过程与气温
大气受热的程度与气温之间有密切的关系。
气温是用来描述大气中分
子热运动程度的物理量。
当太阳辐射到达地球时，大气层吸收部分辐射并
转化为热能，使大气层中的气体分子热运动剧烈增加，从而提高了气温。
大气受热过程主要包括辐射、传导和对流三种方式。
辐射是指太阳辐射直接照射到大气层中的气体分子上，使其分子内的
能量增加。
辐射的能量传递主要通过光子的传播完成。
不同波长的光子能
量不同，紫外线具有较高的能量，而红外线则具有较低的能量。
当太阳辐
射到达大气层时，紫外线的一部分被臭氧层吸收，其余部分则可以穿透大
气层，照射到地球表面。
太阳光照射到大气层中的气体分子上时，能量被
吸收并转化为热能，使大气层温度升高。
传导是指能量通过分子之间的直接碰撞传递。
大气中的气体分子之间
存在着碰撞和相互作用，热能可以通过分子之间的碰撞传递，使得温度在
不同地区之间均衡分布。
传导是大气中温度分布的一个重要因素，通过传
导作用，热能可从地表传递到大气层，使得大气层中的气温升高。
对流是指由于热的差异导致气体的运动而产生的传热现象。
当大气中
的一部分受热后，分子的热运动变得剧烈，密度降低，从而产生上升运动。
与之相对应的是，被冷却的气体密度增加，从而产生下降运动。
这种上升
和下降运动形成了大气中的对流循环。
对流运动通过空气的运动将热能从
一个区域传递到另一个区域，从而使得大气层中的气温分布趋于均衡。
大气的热力过程
大气的热力过程一、引言大气是地球上重要的组成部分，它包含着丰富的气体和能量。
大气的热力过程是指大气中空气的运动和热量的传递过程。
热力过程是大气中气象现象的基础，对于天气的形成和变化有着重要的影响。
本文将从不同角度探讨大气的热力过程。
二、大气的热力平衡大气的热力平衡是指大气各部分之间热量的输入和输出保持平衡。
太阳辐射是大气热力平衡的主要能量来源，地球表面吸收太阳辐射后释放出的热量通过辐射、传导和对流等方式向大气中传递。
与此同时，大气中的水汽和气体也参与到热量的传递中。
大气的热力平衡决定了地球的能量收支和气象现象的发生。
三、大气的垂直运动大气中的垂直运动是热力过程的重要表现形式之一。
当地面受到太阳辐射加热后，空气会被加热膨胀，形成气团，因为密度较小而向上运动。
这种向上运动的气团称为对流气团。
对流气团上升到一定高度后，会因为压力减小而膨胀冷却，最终形成云和降水。
同时，空气中的水汽在垂直运动中也发挥着重要的作用。
当水汽上升到较高的空气层时，会冷却凝结成云，释放出潜热，进一步影响大气的热力平衡。
四、大气的辐射传输辐射是大气热力过程中重要的能量转移方式之一。
太阳辐射进入大气后，会发生散射、吸收和反射等过程。
其中散射是指太阳辐射在大气中遇到气溶胶和云粒子等微观颗粒后改变方向的过程。
吸收是指大气中的某些分子和云粒子吸收太阳辐射的能量。
反射是指太阳辐射从大气中向外反射回空间的过程。
辐射的传输过程会影响大气的温度分布和能量平衡，进而影响到天气的形成和变化。
五、大气的传导传输除了辐射传输，大气中的能量还可以通过传导传输。
传导是指分子之间的热量传递，当分子受热时会传递给周围的分子，从而使能量传导。
大气的传导传输主要发生在地表和大气的接触面上，如地面受热后传导给接触的空气层。
传导的热量传输相对较慢，但在地表能量平衡和大气近地层的温度分布中起着重要的作用。
六、大气的对流传输对流是大气中能量传输的重要方式之一。
当地表受热后，空气会被加热膨胀，形成气团，因为密度较小而向上运动。
焊接热过程的特点
1 焊接热过程的特点焊接热过程的局部集中性: 焊件在焊接时不是整体被加热,而热源只是加热直接作用点附近的区域,加热的冷却极不均匀;焊接热源的运动性:焊接过程中热源相对于焊件是运动的,焊件受热区域不断变化.当焊接热源接近焊件某一点时,该点温度迅速升高,而当热源逐渐远离时,该点又冷却降温.焊接热过程的瞬时性: 在高度集中热源作用下,加热速度极快,即在极短的时间内把大量的热能由热源传递给焊件,又由于加热的局部性和热源的移动而使冷却速度也很高.焊接热过程的复合性: 焊接熔池中的液态金属处于强烈的运动状态.在熔池内部,传热过程以流体对流为主,而在熔池外部,以固体导热为主,还存在着对流换热以及辐射换热.因此是复合传热.2 焊接热源: 电弧热,化学热,电阻热,摩擦热,等离子焰,电子束,激光束.焊接热效率:焊接电弧热功率有效利用系数,主要取决于焊接方法,焊接工艺参数,焊接材料和保护方式等. 电弧焊接时热量的利用及其损失:损失于周围介质;损失于飞溅;熔滴过渡;焊条金属吸收;基本金属吸收.3 焊件上的热量分布: 热源把热量传给焊件是通过焊件上一定的加热面积进行的.对于焊接电弧来讲,该面积称为加热斑点.设加热斑点的半径为R,它的定义为,电弧传给焊件的热能中有95%落在以R为半径的加热斑点内.加热斑点内的热能分布不均匀，中心多而边缘少.单位时间内通过单位面积提供给焊件的热能称为热流密度,一般近似的用高斯曲线来描述加热斑点上的热流密度分布.4 焊接温度场热传导定律---傅立叶定律(略,公式太难打),指通过物体某一点的热流密度与垂直于该点处等温面的温度梯度成正比.对流换热定律---对流是指流体各个部分之间发生相对位移,冷热流体相互参混引起的热量传递方式.对流仅能发生在流体中,而且必然伴有热传导现象.这种对流与热传导联合起作用的热量传递过程,称为对流换热.焊接过程中空气流过试件表面,冷却水流过焊矩内部，都是对流换热的例子.计算公式:牛顿冷却公式(略).辐射换热定律---斯蒂芬-玻尔兹曼定律.受热物体辐射的热流密度与起表面温度的四次方成比例.5 典型的焊接温度场A 焊接温度场的准稳定状态:正常焊接条件下，焊接热源都是以一定的速度沿接缝移动的,因此,相对温度场也是运动的,有电弧或其他集中热源产生的运动温度场,在加热开始时温度升高的范围会逐渐扩大,而达到一定的极限尺寸后,不再变化，只随热源移动.即热源周围的温度分布变为恒定,将这种状态称为准稳定态. 厚大焊件焊接时的温度场,在移动热源轴线上各点的温度分布,按两种情况讨论:在热源后方各点的温度与焊接速度无关;在热源前方各点，焊接速度越大,热源前方温度的下降就越急剧.在极大的焊接速度下，其热传播几乎全部在横向上.薄板焊接时的温度场,在移动热源轴线上的温度分布并不是对称于热源中心,而是热源前方温度梯度大,而后方温度梯度小，热源后方的温度分布与焊速有关,这一点与厚大件焊接时不同.薄板焊接还考虑表面传热的影响.大功率告诉移动热源的温度场,大功率高速移动热源以高热功率q和高移动速度v为特征,定义单位长度焊缝上输入的热量q/v为热输入,单位是J/m,当热输入保持常数时工艺参数q和v成比例增加.当移动速度极高时,热传播主要在垂直于热源运动方向上进行,在热源运动方向上的传热很小，可以忽略不计.此时厚大焊件或薄板可以划分为大量垂直于热源移动方向的平面薄层,当热源通过这一薄层时,输入的热量仅仅在此薄层扩散.6 影响焊接温度场的主要因素:热源的种类和焊接工艺参数---焊接热源种类不同,焊接时温度场的分布也不同,电子束焊时热能集中,温度场范围也很小，气焊加热面积大，温度场范围也大.相同的焊接热源,当热源功率保持为常数时,随焊接速度的增加，等温线温度场的宽度和长度均变小,而宽度变小较显著,所以等温线形状变的细长.当焊接速度保持不变,随着热功率q的增加，等温线在焊缝横向变宽,在焊缝方向伸长.当q/v保持定值,同比例改变q和v,会使等温线拉长,温度场的范围也拉长.被焊金属的热物理性质---热物理性质显著影响焊接温度场的分布.不锈钢导热慢,铜铝导热快，相同的焊接热源,相同焊件尺寸情况下，温度场的分布情况有很大的差别.焊件的形态---焊件的几何尺寸,板厚和所处状态,对传热过程均有很大的影响,因此也就影响温度场的分布.热源的分类---瞬时集中热源和连续作用热源.7 焊接热循环:在焊接过程中热源沿着焊件移动时,焊件上某点的温度随着时间由低而高,达到最大值后又由高而低的变化称为焊接热循环.它描述焊接热源对被焊金属的热作用的过程，在焊缝两侧不同距离的点，所经历的热循环是不同的.焊接热循环的主要参数:加热速度,加热最高温度,在相变温度以上的停留时间,冷却速度.冷却速度是决定热影响区组织性能最重要的参数之一,是研究焊接热过程的主要内容.应当指出,这里所指的冷却速度是指焊件上某点热循环的冷却过程中某一瞬时温度的冷却速度.近年来,为了便于测量和分析，采用800-500度的冷却时间来代替瞬时冷却速度,因为800-500度是相变的主要温度范围.与一般热处理相比,焊接时加热速度要大的多,而在高温停留的时间又非常短,冷却速度是自然冷却，由于加热的局部性冷却速度较快,不象热处理那样可以任意保温,这就是焊接热循环所具有的主要特征.热输入E=U.I/v.1 金属焊接性定义及其试验方法金属焊接性根据GB/T3375-94《焊接术语》的定义为：金属材料在限定的施工条件下，焊接成按规定设计要求的构件，并满足预期服役要求的能力。
四个基本热力过程
四个基本热力过程四个基本热力过程是等温过程、绝热过程、等焓过程和等容过程。
这四个过程在热力学中起着重要的作用，下面将分别介绍这四个过程的特点和应用。
一、等温过程等温过程是指系统与外界保持恒温接触，系统内部温度不发生变化的过程。
在等温过程中，系统与外界之间发生的能量交换主要以热量的形式进行。
在等温过程中，系统的温度始终保持不变，因此系统内部的压力和体积会发生相应的变化。
等温过程的特点是系统内能的变化为零，即ΔU=0。
根据理想气体状态方程PV=nRT，可以推导出等温过程的压力和体积之间的关系为P1V1=P2V2，即等温过程中压力和体积成反比。
等温过程广泛应用于工程实践中，例如蒸汽机、汽车发动机等热机的工作过程就是等温过程。
在等温过程中，热量被转化为功，实现能量的转换。
二、绝热过程绝热过程是指系统与外界不进行热量交换，系统内部没有能量的输入或输出。
在绝热过程中，系统与外界之间只进行功的交换。
绝热过程的特点是系统的熵保持不变，即ΔS=0。
绝热过程中，系统内部的温度、压力和体积会发生变化，其变化规律与所处系统的性质有关。
例如对于理想气体绝热膨胀过程，根据绝热指数的定义，可以推导出绝热过程中压力和体积之间的关系为P1V1^γ=P2V2^γ，其中γ为绝热指数。
绝热过程在实际应用中也有很大的意义，例如内燃机的工作过程中，气缸内燃气体的压力和体积变化就是绝热过程。
另外，绝热过程还常用于热力学循环中，如卡诺循环、布雷顿循环等。
三、等焓过程等焓过程是指系统内部焓保持不变的过程。
在等焓过程中，系统与外界之间既有热量的输入或输出，又有功的输入或输出。
等焓过程的特点是系统内部的焓变为零，即ΔH=0。
等焓过程常见于化学反应、流体流动等过程中。
在化学反应中，如恒压条件下的酸碱中和反应，反应过程中系统内部焓的变化可以忽略不计，即可近似看作等焓过程。
在流体流动中，如流体在管道中的流动，若忽略摩擦损失和换热，则可以看作等焓过程。
等焓过程的应用广泛，例如化学工程中的反应过程设计、热交换器的设计等都需要考虑等焓过程。
基本热力过程
一、过程方程（ q=0 ）
Tds q dh vdp 0 vdp dh cpdT
( A)
Tds q du pdv 0 pdv du cV dT (B)
ds
qrev
T
, qrev
0
ds 0
(A)/(B)：
dp cp dv p cV v
dp dv (a)
p
v
定义：定熵指数κ， 理想气体时
第四章 理想气体的热力过程
Thermodynamic Process of Ideal Gas
气体和蒸汽的基本热力过程
4–1 研究热力过程的目的及一般方法 （理想气体的可逆多变过程）
一、基本热力过程(fundamental thermodynamic process)
汽车气缸内过程的p-v图
常见热力过程在 logp--logV 图 上有：
2. 方法和手段
• 给出 过程方程 p f (v)，建立初态与终态参数的关系 • 作 p-v图，T-s图 • 根据第一定律及理想气体性质计算过程中功（w或wt）和热(q) • 可用的公式：
u cV
T t2
t1
h cp
T t2
t1
s
s20
s10
Rg
ln
p2 〔3-27〕〔3-28〕〔3-37〕 p1
4–2 定容过程
过程方程式： dv 0, 参数关系式：
(4-1) (4-2)（4-16）
wt 0 wt 0
△u : △h : △s :
膨胀功: 技术功: 传热量:
u
u2
u1
cV
t2 t1
(t2
t1)
h
h2
h1
cp
地表热过程与自然地貌
地表热过程与自然地貌地表热过程和自然地貌是地球上一个非常重要的自然现象。
地表热过程是指地球内部的热量通过地表向外传播的过程，是地球温度保持稳定的重要原因之一。
而自然地貌则是由地表热过程和其他地质力量共同作用形成的地表特征，包括山脉、河流、平原等地形地貌景观。
地表热过程是地球内部能量的释放和传递过程。
地球内部是炽热的岩浆和岩石组成，这些物质中蕴含着大量的热量。
地球内部的热能通过岩石的传导和对流向外传播，最终通过地表散发出去。
地表热过程的不断进行保持了地球的温度稳定，同时也是地表上其他地质现象的重要驱动力之一。
自然地貌是地表热过程和其他地质力量共同作用的结果。
地球表面的地质构造和地形地貌是由地质运动、风化侵蚀、沉积作用等多种因素共同作用形成的。
例如，在大陆板块的边缘地带，地质构造发生了变动，导致地壳的抬升和挤压，形成了山脉和高原地形；而在河流侵蚀作用下，形成了峡谷、河谷等地貌特征。
这些地貌特征既是地表热过程的产物，也是地球演化过程中的见证者。
地表热过程和自然地貌之间存在着密切的关系。
地表热过程的不断进行，维持了地球的温度平衡，促进了地球内部物质的运动和地表地质力量的作用，从而影响了自然地貌的形成和演变。
在地表热过程的作用下，地球表面的地形地貌发生了多种多样的变化，形成了我们所见到的各种地貌景观。
总的来说，地表热过程和自然地貌之间存在着密不可分的关系。
地表热过程是地球内部热量向外传播的重要过程，是维持地球温度平衡的重要机制之一；而自然地貌则是地表热过程和其他地质力量共同作用的结果，是地球演化过程中的产物。
通过深入研究地表热过程和自然地貌之间的关系，可以更好地了解地球演化的规律，推动地质学科的发展。
【字数：420】。
湿空气的基本热力过程：加热、冷却、绝热加湿、等温加湿
湿空气办理过程的目的是使湿空气达到必定的温度及湿度，办理过程能够由一个过程或多个过程组合达成。
[1]1、加热过程在湿空气的如热过程中，空气吸入热量，温度 t 增高，但含湿量 d不变，是一个等含湿量过程，在焓湿图上，是一条垂直向上的直线。
加热过程使空气的相对湿度减小，是干燥工程中不行缺乏的构成过程之一。
图1 加热过程（状态 1 →2）2、冷却过程在冷却过程中，湿空气降低温度而放出热量。
1）当冷源温度高于湿空气露点温度时，在冷却过程中不会产生凝固水（不结露），因此含湿量不变，是一个等含湿量冷却过程（状态 1 →2）； 2）当冷源温度低于湿空气露点温度时，在冷却过程中会产生凝固水（结露），因此含湿量降低，是一个去湿冷却过程（状态 1 → 2）’。
图2 冷却过程（等湿冷却 1 →2，去湿冷却 1 → 2）’3、绝热加湿过程在空气办理过程中，在绝热状况下对空气加湿，称为绝热加温过程（也称为等焓过程），在焓湿图上表现为一条等焓线。
如在喷淋室中经过喷入循环水滴来达到绝热加湿的目的：水滴蒸发所需的汽化潜热，完整来自空气，而水滴变成水蒸气后又回到空气中去，对空气来说，在这一过程中其焓值基本不变（仅增添了蒸发水滴所带有的很少液体焓）。
图3 绝热加湿过程（喷循环水加湿）（状态 1 →2）4、等温加湿过程对湿空气喷人少许水蒸气使之加湿的过程称为定温加温过程，这在小型空调机组中常常采纳。
如在空调机组中喷入水蒸气达到定温加湿的目的：因为被办理湿空气的质量远大于喷入水蒸气的质量，湿空气温度高升极小（即便水蒸气温度可能为 100 ℃），故在焓湿图上表现为一等温线。
图4 定温加湿过程（状态 1 →2）5、湿空气的混淆在空调工程中，在知足卫生条件的状况下，常使一部分空调系统中的循环空气与室外新风混淆，经过办理再送入空调房间，以节俭冷量或热量，达到节能的目的。
图5 湿空气的混淆过程（状态1&2 →c）经过混淆后的湿空气，其新状态点c必定位于初始状态点 1、2的连线上，并知足以下关系：6、湿空气的蒸发冷却过程湿空气的蒸发冷却可分为直接蒸发冷却和间接蒸发冷却两种方式。
发热的基本过程
发热的基本过程
发热的基本过程可以通过热能的传递和转换来描述。
以下是常见的发热过程：
1. 燃烧：燃烧是一种常见的发热过程，其中燃料与氧气反应产生热能。
在燃烧过程中，化学能转变为热能，释放出来的热量使得物体或环境升温。
常见的燃烧反应包括燃煤、燃气、燃油等。
2. 放热反应：某些化学反应会产生热能并释放热量。
这些反应称为放热反应。
放热反应可以是化学反应、核反应或物理反应。
例如，酸与碱中和反应、放热性的放电反应等。
3. 电能转化：电能在电阻内流动时会产生电阻热。
这是由于电流通过电阻时与电阻发生碰撞，并将电能转化为热能。
电阻热是电子器件、电热器具等设备产生热量的基本原理。
4. 摩擦热：在物体间发生摩擦时，摩擦面之间的相互作用会产生热量。
摩擦热是由于两个表面之间的摩擦产生的能量转化为热能。
例如，摩擦时火柴擦燃、轮胎与路面摩擦时产生的热量。
5. 核能释放：核反应中的核能转化为热能，释放出大量的热量。
核反应是指原子核的融合或裂变，其中大量的能量被释放出来。
核能的利用包括核电、核武器等。
这些是一些常见的发热过程，通过能量的转换和传递将其他形式的能量转化为热能，并产生热量。
不同的发热过程有不同的机制和原理，但它们共同的特点是能量的转化和释放。
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反应容积：15～75 m3
液体芷量：40～80 ％
液相反应多，反应温度低是这一技术的关键。
§4.3
二、焦化过程
1、概述
重质油热转化过程
焦化过程是以劣质渣油为原料在高温下（500～ 550℃）进行深度热转化反应的一种加工过程。（自 由基和中间相）。
§4.3
二、焦化过程
重质油热转化过程
2、产物：气体、汽油、柴油、蜡油和焦炭
• •
•
• •
气体：50 wt％～甲烷，14 wt％～乙烷 汽油：15 wt％ 柴油：35～37 wt％ 蜡油：20～25 wt％ 焦炭：15～24 wt％
汽油和柴油：不饱和烃含量高，S、N等非烃化合物多，安定性差， 须经过精制后才能作为产品 气体：甲烷、乙烷、炼厂气瓦斯
蜡油：催化裂化或加氢裂化原料，碱性氮含量高，调合燃料油
热裂化，VGO为原料，已被淘汰
减粘裂化，仍有一定生命力。Shell公司具有 最先进的技术。 延迟焦化：在劣质减压渣油加工过程中，经济效益好。 得到了长足的发展。
§4.1
三、发展状况及趋势
中国热转化工业状况：
概
述
1. 热裂化消失，减粘裂化一般，延迟焦化大发展。 2. 据有关资料显示，到目前为止， PetroChina有 延迟焦化能力1800万吨/年；而Sinopec也有延 迟焦化能力1900万吨/年，成为重质油轻质化的 关键工艺之一。 带来的问题： 焦化蜡油的处理、焦炭的价值、焦化汽油加氢等。
2、链的增长
a. 自由基夺氢反应
C H C H C H C H C H C H C H C H C H C H ( C H ) C H 3 2 2 2 7 1 6 3 2 2 3 3 2 5 2
b. 自由基分解反应
C H ( C H ) C H C H ( C H ) C H 3 2 5 2 C H C H 3 2 3 2 2 2
§4.2
重质油热反应原理
五、中间相成焦机理（解释缩合与缩合反应，裂 化的小分子不断逸出反应系统，而缩合反应不断地使渣油 分子生成沥青质，沥青质以分子束或胶体颗粒的形式存在 。随着反应深入，颗粒胶体或分子束芳香烃和极性缩聚到 一定程度时，会出现一种与沥青母液有明显界面的液晶； 它既有各向异性的固体特性，又有能流动、悬浮时呈球状 的液体特性。故称为中间相（Mesophase）。
§4.2
重质油热反应原理
二、各种烃类的热反应
6、 胶质和沥青质 主要是多环、稠环化合物，分子中含不同长度的侧链 和环间的链桥，含杂原子。 （1）缩合反应生成焦炭； （2）断侧链、断链桥反应，生成较小的分子。
§4.2
重质油热反应原理
三、重质油热反应特点
石油渣油是各族烃类的混合物，它们的热反应除了遵
§4.2
重质油热反应原理
五、中间相成焦机理（解释缩合化学现象）
2、中间相的特性
不溶于喹啉，用喹啉不溶物（QI）来表征分离。 中间相小球，外观为黑色粉末，内部聚集稠环芳烃 大面积平面结构和一定程度取向，排列基本整齐，有两极 渣油存在生成QI的快反应组分——胶质沥青质金属
慢反应组分——芳烃、环烷烃
2、反应原理：
一种裂化苛刻程度很浅的热裂化，主要是为了降低
重质油料的粘度和倾点，减少生产商品燃料油时的轻油 掺入量。 以常压重油或建议渣油为原料，生产燃料油。
§4.3
一、减粘裂化
重质油热转化过程
3、工艺特点： 1）下流式反应器（早期） 反应温度高，停留时间长，混相反应，开工周期短。
气体 汽油 加热炉 反应 器 闪蒸器 裂化渣油 进料 分 流 塔 steam
重质油热反应原理
三、重质油的热反应特点
复杂的断裂与缩合反应相平行的顺序反应
裂化产物
断开
断侧链脱氢 缩合 断侧链 脱氢 浅
缩合产物
中
深
饱和分
断侧链
沥青质
缩合
缩合 产物
缩聚
缩合 产物
缩聚
焦炭
缩聚
裂化
芳香烃
缩合
胶 质
§4.2
重质油热反应原理
（解释断裂化学现象）
四、自由基反应机理
自由基是含有未成对电子的基团。
生成环烯、烯烃或二烯烃。
§4.2
重质油热反应原理
二、各种烃类的热反应
3、芳烃
带烷基侧链的芳烃也发生和烷烃类似的断裂；
芳烃环非常坚固，不能断裂，在较高温度下进行脱
氢缩合反应，生成环数较多的芳烃，直至生成焦炭。
§4.2
重质油热反应原理
二、各种烃类的热反应
4、 环烷芳香烃 （1） 类型的烃类
第一步为连接两环的键断裂，生成环烯烃和芳烃；在 更苛刻的条件下，环烯烃进一步破裂开环。
•
•
3、焦 炭
在热转化过程中形成的焦炭在结构和性质上并不都是一样的。
•
•
第一类：在光电热物理性质上各向同性，不易石墨化， 不能作为电极焦原料；没有中间相 第二类：在光电热物理性质上各向异性，易石墨化，可 制取电极的原料。通过生成中间相而固化。
反应条件：反应温度低，反应速度慢，有利取向，长大 ，融并，定向固化 原料性质：S、N、O化合物反应性高，快，不易成中间 相，因为生成的小球不易长大和融并，而固化形成各向 同性。要用别的方法处理，去除S、N、O化合物。 理想组分：短侧链多环芳烃，缓和条件。
吸附，离子交换，分配，键合，GPC
第四章 重质油热转化
§4.1
概
述
§4.1
概
述
利用热的作用，使油料发生化学反应而达 到加工目的。有别于催化方法和溶剂方法。
气体
重质原料油 轻质燃料油
残渣油或焦炭
增氢脱碳
§4.1
一、特点
概
述
原料适应性大，VGO，VR，杂质； 不需要催化剂或溶剂； 投资少，流程简单，操作费用低； 产品性质不理想，要精制
（2）
类型的烃类
环烷环断裂生成苯的衍生物； 环烷环脱氢生成萘的衍生物； 缩合生成高分子的多环芳香烃。
§4.2
重质油热反应原理
二、各种烃类的热反应
5、烯烃
直馏馏分和渣油中一般不含烯烃，一般是其它烃类热 反应的产物。
低温高压下，主要是叠合反应，但叠合产物还会发生 部分裂解，缩合反应和裂解反应交叉进行。 400℃以上，裂解反应，与烷烃规律相似。 600℃以上，烯烃缩合生成芳香烃、环烷烃和环烯烃 的反应变得重要。
§4.2
重质油热反应原理
（解释缩合化学现象）
五、中间相成焦机理
4、研究意义
（1）相分离与中间相 对热转化过程设计很重要。延长焦化炉操作周期。
（2）成焦过程 针状焦，普通焦，球 焦 （3）碳纤维（Carbon Fiber）
§4.3
重质油热转化过程
§4.3
一、减粘裂化
1、前
重质油热转化过程
身：热裂化，现在已经被淘汰
3、形成过程——稠环芳烃之间缩合而成 沥青中胶体的分散体
继续 反应
芳香度和极性缩合一定程度后，出 现与母液有明显界面的液晶
液 晶：
各向异性的固体特性，能流动，悬浮时呈球状的液体特性 把它叫做中间相，结晶沥青为含有中间相的沥青 用喹啉分离后，得中间相小球 小球有一个出生和成长，相遇和融并，增长和老化， 取向和变化的历程。 与反应条件及原料性质有关。短侧链慢反应。
3、焦 炭
•
•
固体产品，C含量很高，H含量很低的缩聚物质， 芳香度很高，H/C﹤0.9。 不具有确切组分和结构，甲苯不溶物（苯不溶物 ）作为焦炭。 焦炭形成过程：油分 → 胶质 → 沥青质 → 碳青质 → 油焦质 焦炭的化学结构：
与芳香环相连的正构烷基侧链少而短。 迫位缩合的大芳香环系份额增加 与沥青质结构相似，只是H/C↓，fa↑，缩合度↑
自由基反应历程包括链的引发、链的增长和链的终止。
不同烃形成自由基的特征各有不同，以正庚烷的热裂 化为例：
1、链的引发
主要是C-C均裂形成自由基，链中部键能小，容 易在碳链的中部发生均裂：
C H 7 1 6 C H 7 1 6
C H C H C H H C H C H C H 3 2 2 C 3 2 2 2 C H C H H C H C H C H C H 3 2 C 3 2 2 2 2
3、工艺特点： 2）炉管式反应器（在炉管内完成裂化） 反应温度高、反应停留时间短，开工周期较长； 气相反应为液相反应的1/2~1/3
汽 油 +气 体
急冷油
分馏 塔
馏分油
进料
加热炉 （反应器）
裂化渣油
3、工艺特点： 3）上流式反应器 由Shell公司开发，我国多为此种。
急冷油 430℃ 汽 油 +气 体 ～ 5％
§4.1
二、应用
概
述
占有重要地位。世界范围而言，占重质油加工量的2/3。
燃料油的生产 稠油输送前的粘度降低
为催化裂化或加氢裂化过程提供原料
直接加工渣油生产车用燃料和焦炭
§4.1
三、发展状况及趋势
概
述
综观早期石油炼制：热加工 综 观 热 加 工历史：规模大，方法简单，成本和耗能低， 经济效益高 （现代炼油工业的主力）
规 律 性：
（1）C-C键比C-H键更容易断裂； （2）长链烷烃容易从中间断裂；
（3）随分子量增大（或馏分越重），裂解易进行； （4）异构烷烃更易于断裂和脱氢。
§4.2
重质油热反应原理
二、各种烃类的热反应
2、环烷烃 首先在侧链上发生和烷烃相似的断裂反应，生成较 小分子的烯烃或烷烃； 其次才是环烷烃的脱氢和断裂，但需要更高温度，
§4.2
重质油热反应原理
§4.2
一、基本描述