第2章-热力学第一定律课件.pptVIP

热力学能是储存在系统内部的能量，它与系统内工质的内部粒子的微观运动和粒子的空间位置有关。 在作推动功时，工质的状态没有改变（如图中的 C点），因此推动功不会来自系统的储存能－热力学能，而是系统以外的物质，这样的物质称为外部功源。 工质在传递推动功时只是单纯地传递能量，像传输带一样，能量的形态不发生变化。 工质在流动时，总是从后面获得推动功，而对前面作出推动功，进出系统的推动功之差称为流动功（也是系统为维持工质流动所需的功）。 以上各能量方程式适用于闭系各种过程（可逆或不可逆）及各种工质（理想气体、实际气体或液体）。 * 2－4　焓 一、焓的定义： 焓的单位：J，比焓的单位：J/kg 二、焓是状态参数 三、焓的意义 焓是物质进出开口系统时带入或带出的热 力学能与推动功之和，是随物质一起转移的能量。 焓是一种宏观存在的状态参数，不仅在开 口系统中出现，而且在分析闭口系统时， 它同样存在。 2－5　热力学第一定律的基本能量方程式 进入系统的能量 离开系统的能量 系统中储存能量的增加 ＝ － 开系、闭系情况不同 有不同的方程式 一、闭口系统的能量方程 闭口系统的能量方程是热力学第一定律在控制质量系统中的具体应用，是热力学第一定律的基本能量方程式。 闭系能量方程总结： m kg工质经过有限过程 m kg工质经过微元过程 1 kg工质经过有限过程 1 kg工质经过微元过程 注意上述方程的使用前提:系统无宏观动能和宏观势能变化! 1---3---9 物理意义 适用范围 二、闭口系能量方程的应用 例题2－1 　一个装有2kg工质的闭口系经历了如下过程： 过程中系统散热25kJ，外界对系统做功100KJ，比 热力学能减小15KJ/kg，且整个系统被举高1000m。 试确定过程中系统动能的变化。 工质在设备内流动时，在同一截面上参数 近似地看作是均匀的；并认为同一截面上 各点流速一致【取平均值】。 【热力参数、力学参数】 2－6　开口系统能量方程式 一、开口系能量方程 开口系能量方程的推导 ?Wnet ?Q pvin ?mout uin uout gzin gzout ?Q + ?min(u + c2/2 + gz)in - ?mout(u + c2/2 + gz)out - ?Wnet = dEcv ?min pvout 此式为开口系能量方程的一般表达式 进、出系统的工质有若干股，则方程为： 以流率表示的开口系能量方程： 二、稳定流动能量方程 所谓稳定流动，即流动过程中开口系内部及其边界上各点工质的热力参数及运动参数都不随时间而变。 能量方程： 此方程为流过开口系1kg流体的稳定流动的能量方程。 其微分形式为： 若流过开口系mkg流体的稳定流动的能 量方程及其微分形式为： 三、稳定流动能量方程式的分析 此三项为机械能，是技术上可资利用的功，称为技术功，用　　表示 对于可逆过程： 微分形式： 以技术功的形式表达稳定流能量方程 一般形式　　　　　　　　过程可逆 开口系能量方程总结 稳定流动 一般形式 以技术功的形式表达稳定流能量方程 一般形式　　　　　　　　过程可逆 2－7　能量方程式的应用 这里介绍能源与动力工程领域内常 见的几种热力设备的简化模型，稳定工 况下的能量转换关系。 1、动力机 去凝汽器 调速器 来自锅炉 喷管 叶片 汽轮机 发电机 2、压气机 电动机 3、换热器 物理模型 注：流入和流出的速度相等。 1 2 流入 流出 4、喷管 喷管 混合室 扩压管 高压工作流体 被引射流体 物理模型 5、节流 注：流入和流出的速度相等。 本章结束 解: 根据: (1) (2) 将(2)代入(1),得: (3) 将已知条件代入(3),得: 能量转换与守恒定律指出：一切物质都具有能量。能量既不可能创造，也不能消灭，它只能在一定的条件下从一种形式转变为另一种形式。而在转换中，能量的总量恒定不变。 本章的基本要求 教学目标：使学生深入理解并熟练掌握热力学第一定律的内容和实质， 能将工程实际问题建立热力学模型。 知识点：理解和掌握热力学第一定律基本表达式——基本能量方程；理 解和掌握闭口系、开口系和稳定流动能量方程及其常用的简化形式；掌 握能量方程的内在联系与共性，热变功的实质。 能力点：培养学生正确、灵活运用基本能量方程，对工程实际中的有关 问题进行简化和建立模型的能力。培养学生结合系统的特点推导出闭口 系、开口系及稳定流动过程能量方程的逻辑思维能力和演绎思维能力。 德育点：对学生进行能源的合理利用、节能及环保等相关的可持续发展 观念的教育。 重 点：热力学第一定律的实质，闭口、开口系统热力学第一定律解析 式的表述形式及适用条件，在不