《发电厂热力设备及系统》第一章热力学基本概念详解.ppt

热力系统 第二节　热力学第一定律 　一、热力学第一定律可表述为： 　　　热可以转变为功，功也可以转变成热；一定量的热消失时，必然伴随产生相应量的功；消耗一定量的功时，必然出现与之对应量的热。 　第一类永动机（可以不消耗能量而连续作功）是造不成的。 三、热力学第一定律基本表达式 加入系统的能量总和－热力系统输出的能量总和= 热力系总储存能的增量 四、闭口系循环的热一律表达式 闭口系基本能量方程式 五、稳定流动能量方程 稳定流动特征： 六、稳定流动能量方程式的应用 1.叶轮式机械 (1)蒸汽轮机 (2)压气机，水泵类 流入 ３、节流 与外界交换热量忽略不计q=0，忽略动能差、位能差，与外界无功量交换： 实际循环不可能实现卡诺循环 原因： a）一切实际过程不可逆； b）气体实施等温吸热，等温放热困难； c）气体卡诺循环wnet太小，若考虑摩擦，输出净功极微。 循环热效率： 重要结论： （1） 效率 只取决于 、 ，提高 和降低 都可以提高热效率； （2） 循环效率小于1： （3） 当 = 时 ， =0，所以借助单一热源连续做功的机器是制造不出来的。 蒸发器 压气机 冷凝器 节流阀 蒸汽压缩式制冷示意图 吸收低温处的热量 向外界环境散失热量 M ４、逆向循环 动力循环： 热效率 逆向循环： 制冷系数 供暖系数 九、循环经济性指标： 二、热力学能 　　　热力学能是工质微观粒子所具有的能量。对于不包括化学反应和核变化的简单可压缩系统，热力学能仅包括分子的内动能和分子的内位能。 　　　　U=U(T,V) 单位质量工质的热力学能称为比热力学能 　　　　 E E+dE 流入： 流出： 内部贮能的增量：dE 或 E E+dE 定义 dU = ? Q - ? W 内能U 状态函数 ?Q = dU + ?W Q = ? U + W 闭口系热一律表达式 两种特例： 绝功系 ? Q = dU  绝热系 ? W = - dU 闭口系： 忽略宏观动能Uk和位能Up， 第一定律第一解析式— 功的基本表达式 热 讨论： 对于可逆过程 * 门窗紧闭房间用电冰箱降温 以房间为系统 绝热闭口系 闭口系能量方程 T 电冰箱 * 以房间为系统 闭口系 闭口系能量方程 T 空调 Q Air-conditioner 门窗紧闭房间用空调降温 * 自由膨胀 一刚性绝热容器，抽去隔板，求△U 解：取（A+B）为热力系 —闭口系？开口系？ ? 强调：功是通过边界传递的能量！ Q=△U+W Q=0 W=0 △U=0 即 U1=U2 * 　如图所示，闭口系内的一定量气体由状态1经1a2变化至状态2，吸热70kJ，同时对外做功25kJ，试问：（1）工质若由1经1b2变化到2时，吸热为90kJ，则对外做功是多少？（2）若外界对气体做功30kJ，迫使它从状态2经2c1返回到状态1，则此返回过程是吸热过程还是放热过程？其值为多少？ 例题： * 例题： 解 （1）热力系经历1a2过程后，吸热Q=70kJ，对外做功 W=25kJ， 因热力学能是状态参数，其变化量只与工质的初、终态有关。所以 已知热力系经历1b2过程后，吸热Q=90kJ，则 * （2）热力系由2变化到1，其热力学能的变化量 外界对气体做功 热量为负值，表示该过程为放热过程。 例题： 注意：区分各截面间参数可不同。 1）各截面上参数不随时间变化。 2）ΔECV = 0， ΔSCV = 0， ΔmCV = 0?··· 稳定流动系统定义：系统内部各点状态参数不随时　 　　间变化的流动系统。 稳定流动系统的能量方程; ：轴功 若流入、流出系统的工质为单位质量，则有： 焓： H=U+PV 　　 比焓: h＝u+pv 　　焓是状态参数，在开口系中，焓表示流入（流出）系统工质所携带的取决于热力学状态的总能量。 流进系统： 流出系统： 内部储能增量： 0 流出 内部贮能增量 0 (2)压气机，水泵类 2.换热器（锅炉、加热器等） 流入： 流出： 内增： 0 若忽略动能差、位能差 第三节 热力学第二定律 一、热力过程的方向性 　　经验告诉我们，自然界发生的许多过程是有方向性的。例如：1、热功转化 　　 功转换成热的试验。如图，重物下降，搅动容器中的流体使流体温度升高，但不能让流体自动冷却而产生动力把重物举起。即重物下降能使流体温度升高，但流体温度降低不能使重物上升