热工基础 教学课件 作者 张红霞 第04章热力学基本概念.pptVIP

第二篇 第二篇 工程热力学 第四章 热力学基本概念 第五章 热力学第一定律 第六章 理想气体的性质及热力过程 第七章 热力学第二定律 第八章 水蒸汽及蒸汽动力循环 第九章 气体和蒸汽的流动 第十章 气体的压缩及制冷循环 第十一章 湿空气 第十二章 气体动力循环 第四章 热力学基本概念 热力系统 热力状态及其描述 过程与可逆过程 可逆过程的功量和热量 热力循环 第一节 热力系统 第二节 热力状态及其描述 状态参数的性质 只取决于状态，与过程无关。 只要状态确定，不论经历什么样的过程而达到此状态，它的参数都是唯一的。 当热力系统经历一系列状态变化过程而恢复到初态时，其状态参数的变化量为零。 压力（压强）：单位面积上的垂直作用力。 热力学能 状态参数坐标图 第三节 过程与可逆过程 第四节 可逆过程的功量和热量 三、轴功 定义：系统通过机械轴与外界传递的机械功 。 三、轴功 工程上许多动力机械都是靠机械轴传递机械功的，如汽轮机、燃气轮机、内燃机等向外界输出机械功，泵、风机、压气机等消耗外界的机械功。 轴功是开口系统与外界交换机械功的形式，是过程量。 轴功用符号Ws 表示，单位为J。1kg工质传递的轴功用符号ws表示，单位为J/kg。热力学中规定：系统向外输出轴功为正，外界输入轴功为负。 可逆过程的热量 利用比热容计算热量 比热容:单位物量的物质温度升高1K（1℃）所需的热量，简称比热。 根据计量物量的标准不同，比热分为质量比热c、摩尔比热Cm和容积比热C；根据过程不同，有定容比热和定压比热。 同种工质在相同条件下，温度不同时比热也不同。1kg工质温度由t1升高到t2吸收的热量q为 第五节 热力循环 一、正向循环 正向循环的评价指标 二、逆向循环 制冷循环的评价指标 热泵循环的评价指标 可逆循环与不可逆循环 全部由可逆过程组成的循环是可逆循环。可逆循环在状态参数坐标图中用实线表示。 如果循环中有部分过程或全部过程是不可逆的，则该循环是不可逆循环。不可逆循环的可逆过程可以用实线描述，而不可逆过程只能用虚线近似描述。 复 习 思 考 题 答 案 复 习 思 考 题 答 案 复 习 思 考 题 答 案 复 习 思 考 题 答 案 讨 论 思 考 题 答 案 讨 论 思 考 题 答 案 讨 论 思 考 题 答 案 习 题 答 案 习 题 答 案 4-10 热力系统经过一系列变化回到初态，这一系列变化过程称为热力循环。正向循环是将热能转化为机械能的循环，逆向循环是将机械能转化为热能的循环。 4-11 评价正向循环的经济性指标是循环热效率，评价制冷循环的经济性指标是制冷系数，评价热泵循环的经济性指标是供热系数。 4-1 孤立系一定是绝热系，因为孤立系统与外界既无质量交换又无能量交换，那么肯定也没有热量交换；绝热系不一定是孤立系，因为绝热系只是没有热量交换，至于有没有其它形式的能量和质量交换不明确 。 4-2 这种说法对 。因为与外界只是没有热量交换，可以有其它形式的能量交换，例如汽轮机工作时可以近似为绝热系统，它同时与外界交换机械功。 4-3 这种说法不对 。因为热量是系统与外界之间交换的能量，是过程量，不能表述为“包含”。 实际的过程可以近似地当作准静态过程，准静态过程在坐标图上可表示为连续曲线。 准静态过程 准静态过程 非准静态过程 p v 2 1 准静态过程有实际意义吗？ 既是平衡，又有变化 既可以用状态参数描述，又可进行热功转换 疑问：理论上准静态应无限缓慢，工程上怎样处理？ 准静态过程的工程条件 破坏平衡所需时间 （外部作用时间） 恢复平衡所需时间 （驰豫时间） 有足够时间恢复新平衡 ? 准静态过程 一般的工程过程都可认为是准静态过程 具体工程问题具体分析。“突然”“缓慢” 准静态过程的工程应用 例4-1：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=2000?2 ?0.15/60=10 m/s 压力波恢复平衡速度（声速）350 m/s 破坏平衡所需时间 （外部作用时间） 恢复平衡所需时间 （驰豫时间） 分析： 三、可逆过程 1、定义：当完成了某一过程后，如果有可能使工质沿相同的路径逆行回复到原来状态，并使相互作用中涉及的外界也回复到原来状态而不留下任何改变，这样的过程称为可逆过程。 2 1 v p 1-2为准静态过程，系统与外界随时保持热平衡和力平衡，即等温吸热，工质对外界作用力等于外界的反抗力，系统对外界作了机械功，储存在飞轮中。 燃气 1 2 2-1过程逆行，系统可沿相同路径回复到原来状态，但外界有无改变要看过