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