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工程热力学及传热学课件
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目录
01
工程热力学基础
02
热力学性质
03
传热学原理
04
工程应用实例
05
实验与模拟
06
课程学习资源
工程热力学基础
章节副标题
01
热力学第一定律
热力学第一定律表明能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转换为另一种形式。
能量守恒与转换
在热力学过程中，系统与外界交换的能量等于系统内能的变化，体现了热力学第一定律的应用。
热力学过程中的能量变化
内能是系统内部微观粒子运动和相互作用的总和，是热力学第一定律中的核心概念。
内能的概念
01
02
03
热力学第二定律
热力学第二定律表明，孤立系统的熵总是趋向于增加，即自然过程是不可逆的。
熵增原理
卡诺循环是热力学第二定律的理论基础，它描述了理想热机的工作过程，强调了效率的理论上限。
卡诺循环
克劳修斯表述指出热量不能自发地从低温物体流向高温物体，这与熵增原理相一致。
克劳修斯表述
基于第二定律，热力学温标定义了绝对零度，是温度测量的理论基础。
热力学温标
热力学循环
卡诺循环是理想热机循环的模型，它展示了在两个热源之间工作的热机所能达到的最大效率。
卡诺循环
01
布雷顿循环是燃气轮机和喷气发动机的基础，它描述了气体在恒定压力和恒定体积下的热力学过程。
布雷顿循环
02
奥托循环代表了内燃机的工作原理，它涉及燃料在恒容条件下的燃烧和膨胀过程。
奥托循环
03
狄塞尔循环是另一种内燃机循环，它以不同的压缩比和燃烧过程为特点，展示了柴油机的工作原理。
狄塞尔循环
04
热力学性质
章节副标题
02
热力学状态参数
温度是衡量物体热冷程度的物理量，是热力学状态的重要参数之一，如摄氏度和开尔文。
温度
01
02
03
04
压力表示单位面积上的力，是气体或液体状态的重要指标，如大气压和绝对压力。
压力
比热容是单位质量的物质升高或降低1摄氏度所需的热量，反映了物质的热容性质。
比热容
熵是系统无序度的度量，是热力学第二定律中的核心概念，用于描述能量转换的不可逆性。
熵
热力学过程
在等压过程中，系统压力保持恒定，如水在大气压下从液态加热到沸腾。
等压过程
等温过程中系统温度不变，例如理想气体在恒温下进行压缩或膨胀。
等温过程
绝热过程中系统与外界无热量交换，如气缸内气体的快速膨胀或压缩。
绝热过程
循环过程中系统经过一系列变化后回到初始状态，如内燃机的四冲程循环。
循环过程
热力学图表
压焓图用于展示物质在不同压力和焓值下的状态，是工程热力学中分析循环的重要工具。
压焓图（P-h图）
蒸汽表提供了水和水蒸气的热力学性质数据，而蒸汽图表则以图形方式展示这些数据，便于工程应用。
蒸汽表和图表
温度-熵图通过温度和熵的关系来描述热力学过程，常用于判断过程的可逆性。
温度-熵图（T-s图）
传热学原理
章节副标题
03
传热基本方式
辐射是通过电磁波传递热量，太阳向地球传递热量就是通过辐射的方式。
辐射
对流涉及流体（液体或气体）的运动，如空调系统中冷热空气的循环。
对流
导热是热量通过固体材料内部传递的方式，例如金属锅柄在加热时会变得烫手。
导热
传热方程
傅里叶定律是传热学的基础，描述了热量通过导热体的传递速率与温度梯度成正比。
01
傅里叶定律
牛顿冷却定律解释了流体与固体表面间热交换的速率与两者温差成正比的关系。
02
牛顿冷却定律
热传导方程是描述热能如何在物体内部随时间和空间变化的偏微分方程。
03
热传导方程
对流换热方程涉及流体运动对热量传递的影响，是流体力学与传热学交叉的产物。
04
对流换热方程
辐射换热方程描述了物体间通过电磁波传递热量的过程，适用于高温或真空环境。
05
辐射换热方程
传热系数
传热系数是衡量材料传热能力的物理量，对工程设计和热效率分析至关重要。
定义与重要性
传热系数受材料性质、温度差、表面状况等多种因素影响，决定了热传递的效率。
影响因素
通过实验测定或理论计算，可以得到不同材料和条件下的传热系数值，用于工程应用。
计算方法
工程应用实例
章节副标题
04
换热器设计
01
化工过程中，换热器用于控制反应温度，如在炼油厂中用于冷却和加热不同化学物质。
02
在火力发电站，换热器用于蒸汽循环系统，将热能转换为电能，提高能源效率。
03
汽车散热器是换热器的一个例子，它通过冷却液循环来降低发动机温度，保证车辆正常运行。
换热器在化工中的应用
换热器在电力行业的应用
换热器在汽车工业的应用
热力系统分析
热电厂能量转换
热电厂通过锅炉、汽轮机等设备将燃料的化学能转换为电能，是热力系统分析的重要案例。
01
02
汽车发动机工作原理
汽车发动机通过燃烧燃料产生热能，再将热能转换为机械能，是热力学在交通领域的应用实例。
03
制冷系统循环
制冷系统通过压缩机、冷凝器、
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