工程热力学---第1章 基本概念.pptVIP

1-2 热力系统 * * 第一章 基本概念 1-1 热能转变为机械能 1.热能动力装置： 从燃料燃烧中获得热能并利用热能得到动力的整套设备。 气体动力装置 蒸汽动力装置 内燃机 燃气轮机 喷气发动机 主要部分：气缸、活塞、曲柄连杆机构 燃料空气混合缸内燃烧，释放大量热能，P高，T高燃气具备做功能力，膨胀做功，活塞下行，转化为飞轮的动能，另外废气排出去。 能量：通过燃烧燃料化学能转变的热能，一部分转化为机械能做功， 另一部分以热能的形式排到环境大气当中。 主要部分：锅炉、汽轮机、冷凝器、水泵。燃料在锅炉中燃烧，沸水管中的水吸热变为蒸汽，经过热器变为过热蒸汽， P高，T高蒸汽具有做功的能力，喷管加速，进入汽轮机，推动叶片做功，乏汽进入冷凝器成水，并由泵加压送入锅炉 燃气轮机装置示意图 共同本质：由媒介物通过吸热—膨胀作功—排热 2.工质----实现热能和机械能相互转化的媒介物质 对工质的要求: 1）膨胀性 2）流动性 3）热容量 4）稳定性、安全性 5）对环境友善 6）价廉，易大量获取 物质三态中气 3.热源 工质从中吸取或向之排出热能的物质系统。 高温热源 低温热源 恒温热源 (热容无限大，吸放热后温度不变。如环境大气。) 变温热源 外界--surrounding 与系统发生质、能交换的物系。 边界--boundary 系统与外界的分界面（线）。 ? 系统--thermodynamic?system(system)?： 人为分割出来，作为热力学 研究对象的有限物质系统。 注意： 1）系统与外界的人为性；? 2）外界与环境介质；? 3）边界可以是：? a）刚性的或可变形的或有弹性的? b）固定的或可移动的? c）实际的或假想的 * 边界示意图 * 汽缸-活塞装置（闭口系例） * 汽车发动机（开口系示例） * 热力系分类 按系统与外界能质交换分? 开口系—open system （控制体积CV） —通过边界与外界有质量交换 按照组元和相数分 单元系 多元系 单相系 复相系 闭口系—closed?system? 控制质量CM）? —没有质量越过边界 绝热系—adiabatic system —与外界无热量交换; 孤立系—isolated system —与外界无任何形式的质能交换。 简单可压缩系—simple compressible system —由可压缩物质组成，无化学反应、与外界可逆的功交换只有容积变化功的有限物质系统。 注意： 1）闭口系与系统内质量不变的区别；? 2）开口系与绝热系的关系；? 3）孤立系与绝热系的关系； 热力系示例图 刚性绝热气缸-活塞系统，B侧设有电热丝 红线内? ——闭口绝热系 黄线内不包含电热丝? ——闭口系 黄线内包含电热丝? ——闭口绝热系 兰线内? ——孤立系 * 热力系示例图 闭口系 刚性绝热喷管 取红线为系统— 取喷管为系统— 开口系绝热系? * 1-3 热力学状态和状态参数 热力学状态—系统宏观物理状况的综合 状态参数—描述物系所处状态的宏观物理量? a）状态参数是宏观量，是大量粒子的平均效应, 只有平衡态才有状参, 系统有多个状态数如 ? * b）状态参数的特性—状态的单值函数? 物理上—与过程无关? 数学上—其微量是全微分 C）状态参数分类：? 广延量—extensive?property? 强度量—intensive?property 又：广延量的比性质具有强度量特性。如比体积? 状态参数的微分特征 设 z =z (x , y) dz是全微分 充要条件： 可判断是否是状态参数 Total differentials * 系统两个状态相同充要条件：? 所有状参一一对应相等? 简单可压