第2章 热工.ppt

应用4.喷管和扩压管 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 应用5. 绝热节流 q = 0 注意：绝热节流过程不是定焓过程。 ws = 0 忽略动、位能差 第二章小结 重点 1.热力学第一定律的实质 2.热力学第一定律表达式及其适用范围 …… 注意公式写法及适用范围 3. 稳定流动能量方程的应用 ——应用于各种设备时的简化 作业：p25 2-1、 2-3、 2-5 、2-6、 2-9 动力机械 压缩机械 热交换器 热交换器 节流装置 本章结束 哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院 公司 第二章热力学第一定律 哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院 本章主要内容及重点 热力学第一定律实质 热力学能、焓、各种功 稳定流动能量方程及其应用 1、热力学第一定律实质 2、热力学能、焓及各种功的概念 3、闭口系能量方程 4、稳定流动能量方程的应用 关于能量守恒及转换定律 能量守恒 及转换定律 19世纪自然科学三大发现之一 从实践中总结出来的 对科学具有巨大的推动作用 自然界一切物质都具有能量，能量即不可能被 创造，也不可能被消灭，但能够从一种形式转换成另一种形式，或从一个物体传递到另外一个物体，在转换和传递过程中能量的总和保持不变。 2.1 热力学第一定律的实质 实质：能量转换及守恒定律在热现象中的应用 表述1：热可以变为功，功也可以变为热，一定量的热消失时，必产生一定量的功，消耗了一定量的功时必然出现与之相应数量的热。 表述2：不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能制造成功的。 关系式：进入系统的能量－离开系统的能量 = 系统储存能量的变化 最著名的一个永动机设计方案是十三世纪时一个叫亨内考的法国人提出来的。 达·芬奇劝告永动机的设计者们：“永恒运动的幻想家们！你们的探索是何等徒劳无功，还是去作淘金者吧！” 黄埔一期黄维与永动机 总储存能量 (E) 相对系统外的能量 系统内部各种能量的总和 U称为热力学能 2.2 热力系统的储存能 宏观动能 Ek= mc2/2 宏观位能 Ep= mgz 机械能 分子动能 分子位能 化学能 核能 ? ? 系统总能 E = U + Ek + Ep e = u + ek + ep 关于热力学能的说明 ? 热力学能是状态量 ? 热力学能总以变化量出现，内能零点人为定。 内动能 温度的函数 内位能 比容的函数 移动 转动 振动 分子之间的作用力 与工质占据的体积有关 热力学能的特点 由状态方程， ，则有 热力学能的改变与状态有关，与过程无关 经过一个循环 具有全微分形式 普遍能量方程式 2.3 热力学第一定律  数学表达式 Q － W = ?E 闭口系统能量方程式 Q－W = ?E = ?U +? Ek +? Ep Q－W = ?U 输入能量－输出能量=系统储存能量的变化量 适用所有系统 一般式 ?Q = dU + ?W ?q = du + ?w q = ?u + w 单位 工质 ? W ? Q 适用条件 闭口系 任何工质 任何过程 热第一定律第一解析式 闭口系能量方程 对简单可压缩系准静态过程 ?w = pdv 对简单可压缩系可逆过程 ?q = Tds ?q = du + pdv q = ? u + ? pdv 可逆、准静态 Tds = du + pdv ? Tds = ? u + ? pdv 热力学恒等式 后面还会出现 积分形式 积分形式 ?q = du + ?w 1.稳定流动？ 热力系在任何截面上工质的一切参数都不随时间而变。 2.4 开口系稳定流动能量方程 2、稳定流动的特点（条件） 进出口截面的参数不随时间变化 满足质量守恒 m1=m2（质量流量） 满足能量守恒△E=0 1 1 2 2 m1 m2 稳定流动开口系模型 Ws Q min mout uin uout gzin gzout 稳定流动条件 1.满足质量守恒 m1=m2=m 2.满足能量守恒 系统内储存的能量不变△E=0(Q=const;Ws=const) 3.每截面状态不变 在时间τ内，有工质流进和流出系统。 分析 关于推动功 推动工质流动所作的功，也称为推进功。 对于单位质量工质 流动功是由泵或风机加给被输送工质并随工质流动向前传递的一种能量，非工质本身具有的能量。 与宏观流动有关，流动停止，推动功不存在。 推导稳定流动能量方程 u2 Ws Q gz1 gz2 u1 c1