第四章热力学第一定律讲解.ppt

第四章 热力学第一定律 三、热力学第一定律的一般表达式 （一）系统的储存能 1.内部储存能 系统总储存能 total energy 热量 功 随物质传递的能量 对推进功的说明 第二节 闭口系统热一律表达式 系统吸热：Q＞0； 系统放热： Q ＜0。 系统对外做功：W ＞0； 外界对系统做功： W＜0 系统内能增加： △U ＞0； 系统内能减少： △U ＜0 理想气体内能变化计算 稳定流动能量方程 四、可逆过程的技术功 五、理想气体的焓 理想气体焓变化计算 二、喷管和扩压管Nozzles and Diffusers 1、定义： （1）喷管：利用流体压降使流体加速的设备。 （2）扩压管：利用流体流速降低使流体压力升高的设备。 2、特点： （1）可简化为一元稳定流动； （2）与外界无轴功ws交换； （3）无外界热量交换可忽略。 （1）喷管：wg2＞wg1，h2＜h1。 工质流经喷管动能的增加全部来自于焓值的减少。 （2）扩压管： wg2 ＜ wg1， h2 ＞ h1。 工质流经扩压管焓值的增加全部来自于动能的减少。 四、绝热节流Throttling Valves 本章总结 热力学第一定律的实质 闭口系统的热力学第一定律表达式 理想气体的内能变化量 可逆过程的容积功 开口系统的热力学第一定律表达式及应用 理想气体的焓变化量 轴功、推动功、可逆过程的技术功 适用条件： 任何流动工质 任何稳定流动过程 动能 工程技术上可以直接利用的机械能 轴功 位能 二、技术功 technology work 三、Wt与W的关系 w wt △(pv) △wg2/2 ws g△z 做功的根源 等价 P增大，wt0 P减小，wt0 技术功是过程函数 注意： 实际气体 理想气体h只与T有关 适用于理想气体一切过程或者实际气体定压过程 用定值比热计算: 用平均比热计算: 用真实比热计算: q = ?h + wt 定压过程: ?q = cpdT + ?wt q = cp?T+ wt 单位工质 适用于理想气体 、任意过程的热一律表达式 对于开口系统： ?q = cpdT- vdp q = cp?T- ? vdp Tds = cpdT - vdp ?Tds = cp? T - ? vdp 单位质量的理想气体、可逆过程开口系统热一律表达式 的适用范围是 _______。 A．理想工质，封闭系统 B．任意工质，封闭系统 C．理想工质，开口系统 D．任意工质，开口系统 2． 的适用范围是_______。 A．开口系统，可逆过程 B．封闭系统，可逆过程 C．开口系统，任意过程 D．封闭系统，任意过程 课堂练习 4.试分析下列过程中气体是吸热还是放热(按理想气体可逆过程考虑) 1) 压力递降的定温过程。 2) 容积递减的定压过程。 3) 压力和容积均增大两倍的过程。 3．开口系统的工质在可逆流动过程中，如压力降低，则________。 A．系统对外做技术功 B．外界对系统做技术功 C．系统与外界无技术功的交换 D．无法确定 课堂总结 理想气体焓的变化量 稳定流动 稳定流动能量方程 技术功 第四节 稳定流动能量方程的应用 一、换热器Heat Exchangers 1、定义：实现冷热流体热量交换的设备。 2、应用：锅炉、蒸发器、冷凝器、空气冷却器。 3、特点： （1）工质与外界只有热量交换，没有功的交换。 （2）进出口工质的动能变化忽略不计， 4、q= △h=h2-h1 5、可逆流动：定压过程。 三、涡轮机Turbine和压气机Compressor 1、定义： （1）涡轮机：工质膨胀推动叶轮输出机械功。 （2）压气机：消耗机械功压缩工质。 2、特点： （1）工质与外界只有机械功的交换，没有热量的交换。 （2）进出口工质动能的变化可以忽略不计。 3、Ws=h1-h2 4、（1）涡轮机：Ws ＞ 0，h1 ＞ h2。 涡轮机输出的轴功来自于工质焓的减少。 （2）压气机：Ws ＜ 0，h1 ＜ h2。 压气机消耗的轴功用于增加工质的焓。 1、定义： 气体或蒸汽在管道中流动时，若遇到突然缩小的狭窄通道，如阀门、孔板等，由于局部阻力而使流体压力显著下降的现象，称为节流（throttling process）。如果流体在节流时，与外界没有热量交换，则称为绝热节流。 2 、应用：管道阀门、制冷及空调的膨胀阀