工程热力学基础知识课件介绍.ppt

第一章 热力学基础知识 本章主要内容 工质和热力系 状态和基本状态参数 平衡状态和热力过程 功和热量 1-1 工质和热力系 火电厂为什么采用水蒸气作为工质？ 3.高温热源：不断向工质提供热能的物体（热源）。如电厂锅炉中的高温烟气。 热能动力装置的工作过程： 工质从高温热源吸取热能，将其中的一部分转化为机械能而作功，并把余下的另一部分传给低温热源的过程。 二、热力系 1.热力系定义： 热力系：人为划分的热力学研究对象。 （简称系统） 外界：系统外与之相关的一切其他物质。 边界：系统与外界的分界面。 状态参数特点 状态参数仅决定于状态，即对应某确定的状态，就有一组状态参数；反之，一组确定的状态参数就可以确定一个状态；其数值仅决定于状态，而与达到该状态的途径无关。因此，状态参数的变化量可表示为（式中x表示任一状态参数）： 表压力与真空度 表压力：当气体的压力高于大气压力时（称为正压），压力表的读数（pg）。计算式： p=pg+pb 真空度：当气体的压力低于大气压力时（称为负压），压力表的读数（pv）。计算式：p=pb-pv 压力的单位 （1）国际单位制：1帕=1Pa=1N/m2 1千帕=1kPa=103Pa 1兆帕=1MPa=106Pa （2）工程中可用液柱高和工程大气压表示压力大小。 1mmHg≈133.3Pa 1mmH2o≈9.81Pa 1工程大气压=1at=1kgf/cm2≈0.1MPa （3）标准大气压：指纬度为45o海平面上的常年平均气压（物理大气压） 1标准大气压=1atm=760mmHg=101325pa 2.温度 （1）定义：标志物体冷热程度的物理量。 （3）温标：温度的数值标尺。温标的建立必须确定其基准点和分度方法，常用的有两种温标： 摄氏温标（t，℃） ： 纯水在1atm下， 热力学温标（绝对温标/开尔文温标）（T， K）： 以水的三相点为基准点，并规定为273.16 K。 3.比体积（比容） 比体积v：单位质量工质所占有的体积。 v=V/m 　　 (单位： m3/kg) 密度ρ：单位体积内工质的质量。 ρ=m/V (单位： kg/m3) 例题分析 例1-1 如图所示,用水银压力计测量凝汽器的压力，已知测压计读数为706mmHg，当地大气压pb＝98.07kPa，求凝汽器内蒸汽的绝对压力。 例1-2 一台型号HGl021／18.2—540／540的锅炉，其中18.2指的是蒸汽的表压力为18.2MPa，当地大气压为750mmHg，试求蒸汽的绝对压力为多少? 解：根据p=pb+pg，则蒸汽的绝对压力为 p=750×133.3十18.2×l06=18.3×106(Pa)＝18.3MPa 2、状态方程式 状态参数之间的函数关系式称为状态方程。 对于简单可压缩系统（指由气态工质组成，与外界只有热和功交换的热力系），只需两个独立的状态参数，便可确定它的平衡状态（由状态定理）。 例如：在工质的基本状态参数 p、v、T中，只要其中任意两个确定，另一个也随之确定，如p=f(v,T)，表示成隐函数形式为：f(p,v,T)=0。 3、参数坐标图 热力工程中常用的参数坐标图有：p-v图、T-s图及h-s图等。 按系统与外界作用产生的效果分： 可逆过程与不可逆过程：一个过程进行完以后，若能使其沿原路返回至初态，并使系统和外界都不发生任何改变，则这一过程称为可逆过程，否则称为不可逆过程。 分析研究可逆过程的意义 可逆过程是一个理想过程，自然界中一切实际过程（如传热、混合、扩散、渗透、溶解、燃烧、电加热等）均为不可逆过程。可逆过程是实际过程完善度的标准。可逆过程的概念为热力学分析提供了很大的方便，利用这一概念可以将复杂的实际过程近似简化为一个理想的可逆过程加以研究，然后再进行适当的修正，所以研究可逆过程在理论上具有十分重要的意义。 3、可逆过程的体积变化功计算与p-v图 二、热量 1.热量的定义：工程热力学中把依靠温差而通过边界传递的能量称为热量。 热量和热能不同，热量不是状态参数，它不仅与过程初、终态有关，而且与过程如何进行密切相关，故热量也是过程量；而热能则是物质热运动形态的反映，仅取决于状态，是状态参数。 热量的正负规定：热力学中规定，工质从外界吸热，热量为正；工质向外界放热，热量为负。 2.