工程热力学2热力学第一定律.pptVIP

第二章热力学第一定律 §2-1 热力学第一定律的实质及表达式 热力学能(内能)的微观组成 内能的说明 热力学第一定律的文字表达式 § 2-2 开口系能量方程 1.开口系能量方程的推导 推进功的表达式 对推进功的说明 开口系能量方程的推导 开口系能量方程微分式 开口系能量方程微分式 焓的引入 焓的 说明 2.闭口系能量方程 门窗紧闭房间用电冰箱降温 门窗紧闭房间用空调降温 §2-5 开口系稳定流动能量方程 稳定流动能量方程的推导 稳定流动能量方程的推导 稳定流动能量方程 技术功 单位质量工质的开口系与闭口系 讨论闭口系与稳流开口系的能量方程 几种功的关系 对功的小结 准静态下的技术功 技术功在示功图上的表示 机械能守恒 § 2-6 稳定流动能量方程应用举例 例1 空气在某压气机中被压缩．压缩前空气的参数是P1= 0.1MPa,v1 =0.845 m3／kg；压缩后的参数是P2= 0.8MPa,v2 =0.175 m3／kg 假定在压缩过程中，1Kg空气的热力学能增加146 U，同时向外放出热量50kJ，压气机每分钟生产压缩空气10kg。求：(1)压缩过程中对每公斤气体所做的功;(2)每生产lkg的压缩气体所需的功; (3)带动此压气机至少要多大功率的电动机? 由上述分析可知，在压缩过程中，进，排气阀均关闭，因此取汽缸中的气体为热力系，如图由闭口系能量方程得 例2 如图所示一燃气轮机装置．空气由1进入压气机升压后至2,热后进入回热器, 吸收从燃气轮机排出的废气中的—部分热量后，经3进入燃烧室；在燃烧室中与油泵送来的油混合并燃烧．生产的热量使燃气温度升高,经4进入燃气轮机做功；排出的废气由5送入回热器，最后由6排至大气中．其中．压气机．油泵．发电机均由燃气轮机带动． (1)试建立整个系统的能量平衡式； (2)若空气的质量流量qm1=50t/h，进口焓h1=12kJ/kg,燃油流量qm7=700kg/h，燃油进口焓h7=42kJ/kg ,油发热量q=41800kJ/kg，排出废气焓h6=418kJ/kg,求发动机发出的功率. 充气问题与热力系统的选取 四种可取热力系统 1)取储气罐为系统(开口系) 1)取储气罐为系统(开口系) 四种可取系统 2） 2）取储气罐原有气体和充入罐中气体一起为系统(闭口系) 四种可取系统3) 3）取将进入储气罐的气体为系统(闭口系) 四种可取系统 4) 4）取储气罐原有气体为系统(闭口系) 4）取储气罐原有气体为系统(闭口系) 第二章 完 准静态 准静态 热一律解析式之一 热一律解析式之二 对于流体流过管道， 机械能守恒 柏努利方程 Bernoulli’s equation 压力能 动能 位能 热力学问题经常可忽略动、位能变化 例：c1 = 1 m/s c2 = 30 m/s (c22 - c12) / 2 = 0.449 kJ/ kg z1 = 0 m z2 = 30 m g ( z2 - z1) = 0.3 kJ/kg 1bar下, 0 oC水的 h1 = 84 kJ/kg 100 oC水蒸气的 h2 = 2676 kJ/kg 1) 体积不大 2）进出口动位能差小 3）保温层 q ? 0 ws = -△h = h1 - h20 输出的轴功是靠焓降转变的 例1：动力机械—利用工质膨胀获得机械能的 设备 如蒸汽轮机、汽轮机 热流体放热量： 没有作功部件 热流体 冷流体 h1 h2 h1’ h2’ 冷流体吸热量： 焓变 例2：换热设备Heat Exchangers 如锅炉、冷凝器 喷管目的： 压力降低，速度提高 扩压管目的： 动能与焓变相互转换 速度降低，压力升高 动能参与转换，不能忽略 例3 喷管和扩压管（Nozzles and Diffusers ） 解:分析:要正确计算压缩过程中所需要的功和生产压缩气体所需的功，必须依赖于热力系统的正确选取及对功的类型的正确判断，压气机的工作过程包括进气．压缩和排气三个过程；在压缩过程中,进、排气阀均关闭,故此时热力系为闭口系，与外界交换的功是容积变化功。 要生产压缩气体，则进、排气阀要周期性地打开和关闭，气体进出汽缸，因此气体与外界交换的功是轴功。又考虑到动、位能变化不大，可略，则此功为技术功。 1.计算压缩过程所做的功： 已知:P1= 0.1MPa,v1 =0.845 m3／kg, P2= 0.8MPa, v2 =0.175 m3／kg ；△u=146KJ/kg,q=-50KJ/kg 2.计算生产压缩气体所需的功 选气体的进出口．汽缸内壁及活塞左端面所围空间为热 力系，如图b中的虚线所示,由开口系能量方程得