北科大工程热力学课件01基本概念.pptxVIP

基本概念

BasicConcepts

第一章

本章基本要求

掌握工程热力学中一些基本术语和概念：热力系、平衡态、准平衡过程、可逆过程等。

掌握状态参数的特征，基本状态参数p、v、T的定义和单位等。掌握热量和功量这些过程量的特征，并会用系统的状态参数对可逆过程的热量、功量进行计算。

了解工程热力学分析问题的特点、方法和步骤。

本章重点

热力系统

对工质状态的描述

状态与状态参数的关系

状态参数

平衡状态

状态方程

可逆过程

热能动力装置：

从燃料燃烧中得到热能，并利用热能得到动力的设备。

化学能热能机械能

热能动力装置分为两大类：

燃气动力装置（内燃机、燃气轮机）

蒸汽动力装置（蒸汽轮机）

§1－1热能在热机中转变成机械能的过程

压缩排气

工作物质：

燃气

能量转换：

内燃机（汽油机）工作过程：

吸气燃烧、膨胀

燃料化学能

燃气热能

排入大气

机械能

1－炉子2－炉墙3－沸水管4－汽锅5－过热器

6－汽轮机7－喷嘴8－叶片9－叶轮10－轴

11－发电机12－冷凝器13、14、16－泵15－蓄水池

蒸汽动力装置

燃料在锅炉中燃烧，加热沸水管内的水，使之变为蒸汽，并在过热器内过热，成为过热蒸汽，完成从化学能转变到热能的过程；

高温高压（相对于环境）蒸汽膨胀推动汽轮机作功（机械能）；

作功后的乏汽从汽轮机进入冷凝器，被冷却水冷凝成水，并由泵加压送入锅炉加热。

蒸汽动力装置工作过程

不同点：构造和工作特性不同。

相同点：

存在能提供热能的能量源；

存在某一种媒介物质以获得能量；

（如内燃机中混合气，蒸汽机中的水）

余下的热能排向环境介质。

结论：

各种形式的热机都存在以下几个相同的热力过程：吸热、膨胀作功和排热。

比较上述两种热机

工质：

实现热能和机械能相互转化的媒介物质。

热源（高温热源）：

工质从中吸取热能的物系。

冷源（低温热源）：

接受工质排出热能的物系。

名词定义

工质从高温热源吸热，将其中一部分转化为机械能而作功，并把余下部分传给低温热源。

热能动力装置的工作过程可概括成：

热源

热机

冷源

放热

作功

吸热

§1－2热力系统

为了研究问题方便，热力学中常把分析对

象从周围物体中分割出来，研究它与周围物 体之间的能量和物质的传递。

热力系统（热力系）：

人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统。

外界：热力系统以外的部分surroundings

边界：系统与外界之间的分界面boundary

边界可以是实在的，也可以是假想的；可以是固定的，也可以是移动的

以气缸内气体为系统，活塞表面上的边界是移动边界，系统与外界没有物质交换

以空间为系统，进、出口边界均为假想边界，系统与外界有物质交换

系统与边界

闭口系统：系统与外界无物质交换，系统内质量恒定不变，也称控制质量

开口系统：系统与外界有物质交换，系统被划定在一定容积范围内，也称控制容积

绝热系统：系统与外界无热量交换

孤立系统：系统与外界既无能量交换，也无物质交换，一切相互作用发生在系统内部

热力系统的分类

________________________根据系统与外界物质交换、热量交换的情况

无

闭口系

绝热系

绝功系

孤立系

有

开口系

非绝热系

非绝功系

是否传质

是否传热是否传功

以系统与外界之间能量和物质交换情况划分：

是否传热、功、质非孤立系

热力系统分类

2

1

W

m

Q

热力系统

43非孤立系＋相关外界

=孤立系

1⇒开口系

1+2⇒闭口系

1+2+3⇒绝热闭口系

1+2+3+4⇒孤立系

单元系

其它分类方式工质种类

多元系

单相

相态

__________________均匀系

物理化学性质

非均匀系

热力系统其它分类方式

多相

可压缩系统：系统由可压缩流体构成

简单热力系统：系统与外界只有热量与一种形式的准静功交换。

简单可压缩系统：系统与外界只有热量与容积功交换

热力学中大多属于简单可压缩系统

最重要的系统

只交换热量和一种准静态的容积变化功

简单可压缩系统

Simplecompressiblesystem

MovingBoundaryWork

CompressionWork

ExpansionWork

容积变化功

§1－3

工质的热力学状态及其基本状态参数

状态：某一瞬间热力系所呈现的宏观物理状况

状态参数：描述热力