热工学课件概要

循环中能量利用的经济型是指通过循环所得收益 与付出代价之比。对于正循环，这一指标是热效 率 ,即 t w
t
0
QH

对于逆循环，当用于制冷装置是，其目的是将热量 QL 从低温冷源取出，它的经济指标是制冷系数 ，即

ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
QL W0
热力循环示意图
第二节 热力学第一定律
1、开口系统能量方程
测量压力的仪表：压力表、压力传感器等仪表
三种压力的关系
常用压力单位
4、可逆过程
可逆过程：如果系统完成一热力过程后，再沿原来路径逆 向进行时，能使系统和外界都返回原来状态而不留下如何 变化。也可答：是没有耗散效应的准平衡过程。
5、体积变化功：
气体体积增大时，克服外力作功，称为膨胀功； 气体体积经外力压缩而减小时，外力对气体作压缩功；膨胀 功和压缩功通称为体积变化功。 热力学中规定：系统对外做功（膨胀功）为正值，外界对系 统作功（压缩功）为负值。 体积变化功微分形式：


3、技术功、膨胀功、流动功的关系
1 Wt mc 2 mg z W sh 2 W Wf Wt Wt W Wf
压气机
w pdv w f d( pv) pdv vdp wt vdp
4、稳定流动能量方程的应用
练习题


判断题：
1. 某气体容器上压力表读数为0.04MPa，当地大气压力为0.01MPa，作 为工质状态参数的压力p为（） A. 0.04MPa B. 0.06MPa C. 0.07MPa D. 0.14MPa 2. 定量气体在某一可逆过程中吸热100kJ，同时增加了热力学能150kJ， 该过程是（） A. 膨胀过程 B. 压缩过程 C. 等焓过程 D.等压过程 3.一容器上真空表读数为35kPa，大气压力为97kPa，作为容器内工质的 状态参数压力P为（） A. 35kPa B. 62kPa C. 66kPa D.132kPa
q u 或
Q U W
，
q du
基本能量方程式，适用于闭口系统的任何热力过程。
，
q du pdv q u pdv
（可逆过程）
、
w （可逆过程：
pdv w pdv ）；
q cv dT pdv
q cv dT pdv



计算题：
1.如下图所示：某封闭系统沿1-2-3途径有状态1变化到3，吸入热量90kJ， 对外做功40kJ。 试问： ⑴ 系统从1经4至3，若对外做功10kJ，则吸收热量是多少？ ⑵ 系统由3经曲线所示过程返回1，若外界对系统做功23kJ,吸收热量是多少 ？ ⑶ 设U1 5kJ ,U3 45kJ ,那么过程1-4-3对外做功10kJ和1-2-3过程中对外做功 40kJ，各过程中系统吸收热量是多少？
适用于理想气体可逆过程
u cv dT 或 （理想气体：

du cv dT ）
q cv dT w q cv T w
q cv dT pdv q cv dT pdv
适用于理想气体可逆过程
适用理想气体任意过程（可逆、不可逆、准静态、多变）
1 2 q (h2 h1 ) cf 2 －cf21 g z 2 z1 ws 2 流动过程中流体实现能量转换有三种方式： 1）热量交换2）轴功交换3）流体内部储存能（焓、 宏观动能、宏观势能）的变化
绝热系统：系统与外界无热量交换的系统。 孤立系统：系统和外界无任何能量和物质交换的系统。 孤立系统一定是闭口系统，也一定是绝热系统 热力系统的研究范围是某控制体积 或某工作物质
2、状态参数
常用的六个状态参数：
U、S、H 导出状态参数 即：绝对温度、绝对压力、比体积、 热力学能、 焓、 熵
状态参数的数学特征：1 d z z 2 z1 ,
w PdV
w
6、热能、热量区别
pdv
热能是系统储存能，取决于状态； 热量是系统与外界由于温差而交换的能量，是过 程量 热量的数学式： q ct , q cdT 热力学中规定：系统吸热时热量去正值，系统对 外放热时取负值。
7 、热力循环
热力循环是指工质从某一初态出发经历一系列热 力状态变化后又回到原来初态的热力过程，即封 闭的热力过程，简称循环
第一章 绪论
能源：
第二章 基本概念及基本定律
第一节 基本概念
1、热力系统
被研究的对象。 在热力学中，为了分析问题的方便，人为地把研究 对象从周围物体中分割出来，这种人为划定的一定 范围内的研究对象称为“热力学系统”，简称为 “热力系”或“系统”。 热力系统是由人为因素决定的。
闭口系统：与外界无物质交换的系统。 与外界只有能量交换而无物质交换。 (控制质量的系统) 开口系统：与外界有物质交换的系统。 与外界不仅有能量交换而又有物质交换。 (控制容积的系统)
2、稳定流动能量方程


q h t 适用条件：任何工质的流动过程
（理想气体、实际气体、可逆过程、不可逆过程、流动过程）
q c p T t
适用条件：理想气体任何过程、
t h1 h2
适用条件：绝热过程（可逆、不可逆）
1 2 1 2 c f1 g z1 q u 2 p2 v2 c f 2 g z2 ws 2 2 热力学规定： h u pv u1 p1v1 整理后： h1 1 2 1 2 c f1 g z1 q h2 c f 2 g z2 ws 2 2 1 2 q h2 h1 c2 c g z 2 z1 ws f2 f1 2
S ? H ? U ?
2
T、p、V 可直接测得
dz 0
例如：一个可逆循环后状态参数的变化值为
状态参数的函数关系：
f p,V, T o
状态方式坐标图
几点说明
1.坐标图上每一点代表一个平衡状态
2.坐标图上每一条线代表一个准平衡过程
3.坐标图上每一条曲线下面的面积都有确定的物 理意义
3、温度、压力、比体积
温度T：摄氏温度t（℃），绝对温度T（K） T＝t℃＋273.15 测温的仪表：玻璃温度计（水银，酒精）、温 度传感器、热电偶等仪表
华氏温标和摄氏温标
压力P：表压、绝对压力、大气压力
p pb pe ( p pb )
p pb pV
( p pb )
pb ——大气压； pe ——表压； pV ——真空度