工程热力学全套课件 清华大学98

四、基本状态参数 （一）压力 Fn 1、定义：单位面积上承受的垂直作用力。即 P A 该公式计算的是工质的真正压力，也称绝对压力。 微观上看：工质的压力是物质微观粒子对器壁撞击的 总效果。 2、单位： 1Pa=1N/m2 1kPa=1000 Pa，1MPa=106 Pa，1bar= 105 Pa 1mmH2O=9.80665Pa，1mmHg=133.3Pa 标准大气压1atm=760mmHg=1.01325 ×105 Pa 工程大气压1at=1kgf/cm2= 9.80665×104 Pa
火力发电
江苏田湾核电站
0-2 热能转换装置的工作过程
一、蒸汽动力装置的工作原理
火力发电装置基本特点
过热器 汽轮机
锅 炉
发电机 凝 汽 器 给水泵
1、热源，冷源 2、工质（水，蒸 汽） 3、膨胀做功 4、循环 (加压、加热、 膨胀做功、放热)
二、燃气轮机装置的工作原理
压气机 — 从大气环境吸 气，并将其压缩，使得其压 力和温度得以提高。 燃烧室 — 空气和燃料在 其中混合并燃烧，得到高温 高压的燃气。 涡轮机 — 高温高压的燃 气推动涡轮机叶轮旋转对外 输出机械功。 工质（空气、燃气）在装置内周而复始地循环，进 而实现将热能转换为机械能的任务。
1-3
热力状态参数
一、定义：用于描述热力系状态的宏观特性量。 二、特点 1、与状态一一对应，完全取决于状态。 2、状态变化时，状态参数只取决于初、终两态， 与变化路径无关。 三、分类 1、强度参数：与质量无关，且不可相加的状态 参数。如压力P、温度T、密度ρ、比焓h、比熵 s、比容ν、比内能u 2、广延参数：与质量成正比且可以相加的状态 参数。如容积V、内能U、熵S
0-1
风 能 燃 料 电 池 水 力 能 水水 轮车 机
热能及其利用
化 学 能
核 能 聚裂 变变 热 地 热 能 太 阳 能 一次能源 (天然存在)
风 车
燃 烧
供 光转 光 暖 热换 电 转 换 能 90% 二次能源
直接利用
机 械 能 发 电 机
热机
电 动 机 电 能
能源转换利用的关系
风力发电
水力发电
0-4
工程热力学研究方法
1、宏观方法：连续体，用宏观物理量 描述其状态，其基本规律是无数经验的 总结。
特点：可靠，普遍，不能任意推广
经典 （宏观）热力学
√
工程热力学研究方法
2、微观方法：从微观粒子的运动及相 互作用角度研究热现象及规律 特点：揭示本质，模型近似
微观（统计）热力学
工程热力学的学习方法

燃烧室
燃气装置基本特点
燃 料
燃烧室
压 气 机 空 气
燃 气 轮 机
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)
废 气
三、内燃机的工作原理
进气过程 ：进气阀开，排气阀关，活 塞下行，将空气吸入气 缸。 压缩过程 ：进、排气门关，活塞上行 压缩空气，使其温度和 压力得以升高。 燃烧过程 ：喷油嘴喷油，燃料燃烧， 气体压力和温度急剧升高 （燃料的化学能转换为热能）。 膨胀过程 ：高温高压气体推动活塞下 行，曲轴向外输出机械功。 排气过程 ：活塞接近下死点时，排气 门开，在压差的作用下废气 流出气缸。 随后，活塞上行，将残余气体推出气 缸。 重复上述过程，将热能转换为机械能。
主 要 内 容
1-1 热力系统
一、系统、外界与边界
热力系统(热力系、系统)：人为地研究对象 外界：系统以外的所有物质 边界(界面)：系统与外界的分界面
边界特性
固定、活动
真实、虚构
二、热力系的分类
以系统与外界关系划分： •封闭热力系（闭口系）
• 只与外界有能量交换而无物质交换
•开口热力系(开口系)
3
非孤立系＋相关外界 ＝孤立系
热力系统其它分类方式
均匀系
物理化学性质 非均匀系
单元系 其它分类方式 工质种类
多元系
相态 单相 多相
简单可压缩系统
最重要的系统 简单可压缩系统
只交换热量和一种准静态的容积变化功
容积变化功
压缩功 膨胀功
1-2 状态 平衡状态
一、状态与状态参数 状态：某一瞬间热力系所呈现的宏观状况 状态参数：描述系统所处状态的宏观物理量。 二、平衡状态与非平衡状态 平衡状态：热力系宏观性质不随时间变化。 非平衡状态：热力系宏观性质随时间变化。 三、平衡状态的判据 1、力平衡 2、热平衡 3、相平衡 4、化学平衡

抓住主线 理论联系实际 重视基本技能训练
分析计算能力、实验技能

认真完成作业
绪 论
完பைடு நூலகம்
第一章 基本概念
1-1 热力系统 1-2 状态 平衡状态
1-3 热力状态参数
1-4 状态方程、状态参数坐标图
1-5 准静态过程和可逆过程
1-6 功和热量 1-7 热力循环
第一章 基本概念
1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 热力系统 状态 平衡状态 热力状态参数 状态方程、状态参数坐标图 准静态过程和可逆过程 功和热量 热力循环

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)
热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
0-3 工程热力学的研究内容
1、能量转换的基本定律 2、工质的基本性质与热力过程
3、热功转换设备、工作原理
4、化学热力学基础
• 与外界既有能量交换又有物质交换
•孤立系
• 与外界既无能量交换又无物质交换
归纳：
有 是否传质 是否传热 开口系 非绝热系 无 闭口系 绝热系
是否传功
是否传热、功、质
非绝功系
非孤立系
绝功系
孤立系
1 W 4
m Q
2
1 开口系 1+2 闭口系 1+2+3 绝热闭口系
1+2+3+4 孤立系

内燃机装置
空气、油 废气
吸气
压缩 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)
四、蒸汽压缩制冷装置
压气机 — 吸入来自蒸发器 的低压蒸汽，将其压缩 ( 耗 功 ) 产生高温高压的蒸汽。 冷凝器 — 使气体冷凝，得 到常温高压的液体。 节流阀 — 使液体降压，产 生低压低温的液体。 蒸发器 — 工质吸收冷藏库 内的热量，汽化为低压气 体，使冷 库降温。
教材与参考书
教 材：《工程热力学》朱明善等编
参考书：《工程热力学》（第二版） 庞麓鸣等编 《工程热力学》（第四版 ） 沈维道编 2007年 《工程热力学》严家騄编 2007年
绪
工程热力学
论
工程热力学是重要的专业基础课
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
主 要 内 容
0-1 热能及其利用 0-2 热能转换装置的工 作过程 0-3 工程热力学的研究 对象及其主要内容 0-4 热力学的研究方法