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工程热力学第一章基本概念热力系统解读.ppt
* * 第一章 基本概念 Basic Concepts and Definition 1-1 热能和机械能相互转换过程 1-2 热力系统 1-3 工质的热力学状态及其基本状态参数 1-4 平衡状态 1-5 工质的状态变化过程 1-6 功和热量 1-7 热力循环 一、热能动力装置(Thermal power plant) 定义:从燃料燃烧中获得热能并利用热能得到动力的整套设备。 分类 共同本质:由媒介物通过吸热—膨胀作功—排热 气体动力装置(combustion gas power plant) 内燃机(internal combustion gas engine) 燃气轮机装置(gas turbine power plant) 喷气发动机(jet power plant) …… 蒸气动力装置 (steam power plant) 1-1 热能和机械能相互转换的过程 二、工质(working substance; working medium) 定义:实现热能和机械能相互转化的媒介物质。 对工质的要求: 物质三态中 气态最适宜。 1)膨胀性 2)流动性 3)热容量 4)稳定性,安全性 5)对环境友善 6)价廉,易大量获取 三、热源(heat source; heat reservoir) 定义:与外界仅有热量的交换,且有限热量的交换不引起系统温度变化的热力系统。 ? 高温热源—热源 ( heat source ) 低温热源—冷源(heat sink) ? 恒温热源(constant heat reservoir) 变温热源 1-2 热力系统(热力系、系统、体系) 外界和边界 ? 系统(thermodynamic system, system) 人为分割出来,作为热力学 研究对象的有限物质系统。 ? 外界(surrounding ): 与体系发生质、能交换的物系。 ? 边界(boundary): 系统与外界的分界面(线)。 一、定义 二、系统及边界示例 ? 汽车发动机 ? 汽缸-活塞装置(闭口系例) ? 移动和虚构边界 1)系统与外界的人为性 2)外界与环境介质 3)边界可以是: a)刚性的或可变形的或有弹性的 b)固定的或可移动的 c)实际的或虚拟的 注意: 闭口系(closed system) (控制质量CM) —没有质量越过边界 开口系(open system) (控制体积CV) —通过边界与外界有质量交换 1. 按系统与外界质量交换 三、热力系分类 1)闭口系与系统内质量不变的区别; 注意: 简单可压缩系(simple compressible system) —由可压缩物质组成,无化学反应、与外界有交 换容积变化功的有限物质系统。 绝热系(adiabatic system)— 与外界无热量交换; 孤立系(isolated system)— 与外界无任何形式的质能交换。 2. 按能量交换 四、热力系示例 1.刚性绝热气缸-活塞系统,B侧设有电热丝 红线内 ——闭口绝热系 黄线内不包含电热丝 ——闭口系 黄线内包含电热丝 ——闭口绝热系 兰线内 ——孤立系 闭口系 2.刚性绝热喷管 取红线为系统— 取喷管为系统— 开口系绝热系? 1-3 工质的热力学状态和基本状态参数 热力学状态简称状态(state of thermodynamic system) —热力系在某一瞬间所呈现的宏观物理状况 状态参数(state properties) —描述系统状态的宏观物理量 1.状态参数是宏观量,是大量粒子的统计平均效 应,只有平衡态才有状参,系统有多个状态参数,如 一、热力学状态和状态参数 二、状态参数的特性和分类 2.状态的单值函数。 物理上—与过程无关; 数学上—其微
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