热工基础 作者 张红霞 第05章 热力学第一定律.pptVIP

第五章 热力学第一定律 闭口系统能量方程式及其应用 开口系统稳定流动能量方程式及其应用 一、 热力学第一定律的实质 热力学第一定律的发展 热力学第一定律的表述 1、在热能与其他形式能的互相转换过程中，能的总量始终不变。 2、不花费能量就可以产生功的第一类永动机不可能制造成功。 3、进入系统的能量—离开系统的能量=系统储存能量的变化。 二、热力系统的储存能 例5-2 有一闭口系统，经历了如图所示的三个过程，已知：2-b-1过程的热量为-7kJ，功量为-4kJ； 1-a-2过程的热量10kJ； 1-c-2过程的功为2kJ。求1-a-2过程的功和1-c-2过程的热量。 已知：2-b-1过程的热量为-7kJ，功量为-4kJ； 1-a-2过程的热量10kJ； 1-c-2过程的功为2kJ。求1-a-2过程的功和1-c-2过程的热量。 第二节 开口系统稳定流动能量方程式及其应用 三、开口系统稳定流动能量方程式的应用 复习思考题答案 5-1 热力学中的能量守恒与转换定律。 5-2 热力学能是状态参数，变化量与过程无关；热量和功是过程量，大小与过程有关。 5-3 热量——吸热为正，放热为负；功——热力系对外做功为正，外界对热力系做功为负。 适用于任何工质、任何过程的闭口系统。 复习思考题答案 5-4 复习思考题答案 5-5（1）闭口系统（2）闭口系统可逆过程（3）技术功为零时的开口系统（4）闭口系统定压过程（5）开口系统可逆过程（6）开口系统稳定流动 5-6对，因为是状态参数 5-7锅炉 汽轮机 喷管 讨论思考题答案 5-1 错，体积变化的仅仅是容积功，还有表面张力功、电磁功等 5-2（1）×（2） ×（3） ×（4） ×（5） （6） ×（7） ×（8）√（9） × （10） × 5-3 习题答案 5-1 习题答案 状态b和状态a之间的内能之差为： 所以，a-d-b过程中工质与外界交换的热量为： 工质沿曲线从b返回初态a时，工质与外界交换的热量为： 根据题中给定的a点内能值，可知b点的内能值为60kJ，所以有: 习题答案 由于d-b过程为定容过程，系统不对外作功，所以d-b过程与外界交换的热量为： 所以a-d-b过程系统对外作的功也就是a-d过程系统对外作的功，故a-d过程系统与外界交换的热量为： 习题答案 习题答案 解：压缩过程中每千克空气所作的压缩功为： 忽略气体进出口宏观动能和势能的变化，则有轴功等于技术功，所以生产每kg压缩空气所需的轴功为： 所以带动此压气机所需的功率至少为： 习题答案 解：工质的质量流量为 进口比焓为 动力机械输出的理论功率为 习题答案 习题答案 习题答案 例5-3 一台供热用锅炉，蒸发量为2T/h，给水进入锅炉时的焓h1=210kJ/kg，水蒸汽离开锅炉时的焓h2=2768kJ/kg。已知煤的发热量23000kJ/kg，锅炉的效率为70%，求每小时用煤量。 解： 1kg工质在锅炉中的吸热量为 工质每小时吸热量为 锅炉每小时用煤量为 分析：以锅炉进出口截面为边界,此系统是一个开口系统稳定流动情况。锅炉为热交换器，根据其工作特点可采用简化方程 例5-4 已知新蒸汽进入汽轮机时的焓h1=3232kJ/kg ，流速cf1=50m/s，作功后的乏汽排出汽轮机时的焓h2=2300kJ/kg，流速cf2=120m/s ，散热损失和位能变化可忽略不计。求：（1）每千克蒸汽流经汽轮机时所作的功；（2）蒸汽流量为10t/h时汽轮机发出的功率；（3）蒸汽在汽轮机进出口动能的变化占其作功量的百分数。 解：（1） 分析：以汽轮机进出口截面为边界,此系统是一个开口系统稳定流动情况。此时的工作特点是 方程简化为 (2) (3) 讨论：由此可见，当进出口流速差为70m/s时，动能变化仅占输出功的0.64%，所以动能的变化在一般的情况下可忽略不计。 例5-5 一台农用深井水泵，水的体积流量qv=45m3/h，水泵扬程p2-p1=18.8m，水泵效率?=80%。求水泵需配多大功率的电动机。 分析：以水泵进出口截面为边界,此系统是一个开口系统稳定流动情况。由于水的压缩性很小，可以认为进出口水的体积流量不变，且进出口水的动能和位能的变化可忽略不计。要给水泵配电动机，需要求出水泵消耗的功率，即轴功（技术功），所以此题的关键是求解技术功。可先按可逆过程求出理想技术功，再根据水泵效率求实际消耗的功。 解：理想功率： 实际功率： ∴水泵所配电动机的功率要大于2.88kW，查产品手册可选功率为4kW的电动机。 qv=45m3/h， p2-p1=18.8m， ?=80% w wt △ cf2/2 ws g△z △(pv) 工程