沈阳航空航天大学工程热力学课件 第2章.pptVIP

第二章热力学第一定律 本章要求 理解热力学第一定律的实质—能量守恒定律 掌握流动功,轴功及技术功的概念 注意热力学能，焓的引入及定义 掌握热力学第一定律能量方程的基本表达式及稳定流动能量方程　　　　　　　　 　　　　　　　　 热力学第一定律的实质 　　 　 　热力学第一定律是能量转换和守恒定律在热力学上的应 用，确定了热能和机械能之间的相互转换的数量关系. 　　 热力学第一定律：热能和机械能在传递和转换的过程 中，能量的总量必定守恒. 热可以转变为功,功可以转变为热,一定热量的消失时, 必转变为与之相当的功,消耗一定量的功时,也必出现相当 数量的热. 热能可与其他形式的能量相互转化，而且在转换的过 　程中，能的总量保持不变　　　　　 　　　　　　　　 热力学第一定律反映的问题 热能与其他形式的能量之间可以相互转换， 说明热和其他能量形式一样,是运动的一种度 量,具体的说就是分子热运动的度量　 在转换过程中能量的数量保持不变,要获得 一部分功,就必须付出一定的能量　　　　　 　　　　　　　　 　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　 热力学能和总能 一．热力学能（内储存能） 　　是指组成热力系的大量微观粒子本身所具 有的能量，主要由两部分组成： 　　　　　　　　　　 　　　　　　　　 　　热力学能：是指储存于热力系内部的能量． 用U表示，单位是J或 kJ，单位质量工质的热力 学能称为比热力学能，用u表示，单位是J/kg或 kJ/Kg 　　 热力学能是工质的状态参数，完全取决于工 质的初态和终态，与过程的途径无关 　　 热力学能为两个独立状态参数的函数： 　　 u=f(T,v)或u=f(T,p)或u=f(p,v)　　　　　　　　　　 　　　　　　　　 二．外储存能 　　　　　　　　　　 　　　　　　　　 三．系统总能 　系统总储存能(E)=热力学能(U)+外储存能(Ek+Ep) 　单位质量工质的比储存能： 比储存能为状态参数 对于没有宏观运动且相对高度为零的系统，总储 存能就等于热力学能 　　　　　　　　　 　　　　　　　　 能量的传递和转化(迁移能) 　　能量从一个物体传递到另一个物体有两种形式：作功和 传热 　　作功：和工质宏观位移有关，伴随着能量形态的转化 　　传热：和工质宏观位移无关，传递能量的多少用热量来 度量 　　热能转变为机械能的过程： 能量转换的热力学过程 热能　　热力学能　　机械能 单纯的机械过程 热能　 机械能　　动能 　　　　　　　　　 　　推动功：开口系统与外界之间因为工质流动而传 递的机械功 推动功: 对于单位质量工质，推动功等于pv　　 　　　　　　　　　　　 　　流动功：出口处付出的推动功与入口处得到的 推动功的差．流动功可以理解为开口系统维持流动 所要付出的代价 　 　　在不考虑工质的动能与位能变化时,开口系与外 界交换的功量为膨胀功与流动功之差 　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　 　　　　　　　　　 焓的定义 　　　　　　　　 　　　　　　　　 热力学第一定律的能量方程式 　 对于一个热力系统中的能量变化： 　　输入系统的能量-输出系统的能量=系统总储存 能量的变化 说明： 闭口系统，进入和离开系统的能量只包括热量和作功两项 开口系统，除了上述两项外，还有随同物质带进，带出系统的能量　　　　　　　　 闭口系能量方程 　　闭口系：系统与外界没有物质交换，传递能量 只有热量和功两种形式．在热力过程中系统从外界 热源取得热量Q，对外界做膨胀功W 　　　　　　　　 　　 对于不做整体移动的闭口系，系统宏观动能和位 能均无变化，有： 　　 　　 　　　　　　　　　　　 　　　　 　　对于单位质量工质，有： 　　 各项正负号的规定：吸热和对外作功为正，放热和外 界对系统作功为负 　　　　　　　　　 例题 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,外界对系统作功100kJ，比热力 学能减少了15kJ，并且整个系统被举高1000m，试 确定过程中系统动能的变化. 解： 　　　　　　　　 开口系能量方程式 实际热力设备中的能量转换过程是很复杂的,工质 要在热力装置中循环不断的流经各相互衔接的热力 设备.-------开口系 特点:热力状态参数及流速在不同截面上是不同的. 假设:同一截面上各点的温度及压力可以看作均匀的. 可取截面上各点流速的平均值为该截面的流速,即认 为同一截面上各点有相同的流速. 　　　　　　　　 进入系统的能量 离开系统的能量 控制容积的储存能增量　 一般表达式