第2章热力学第1定律与第2定律.pptVIP

工程热力学1 第2章 热力学第一定律 第2章热力学第一定律与第二定律( The First Law and Second Law of Thermodynamics ) “作功”和“传热”是系统与外界之间的相互作用——两种不同形式的能量传递过程 ① 简单可压缩物质可逆过程的过程功 ③ 过程功在P-v 图上的表示 举例 解：按题意，认为该气体膨胀为内部可逆过程。 例2-2（习题3-6） ②系统的总能 举例 CV out in in out zin zout (c,u,v,P)in (c,u,v,P)out ?Wshaft ?Q 对于只有一股入流和一股出流的一个控制容积 设d?时间里 流出?mout流体； 从外界吸热?Q； 对外界作轴功?Wshaft； 系统能量增加dECV dECV 流入?min流体； ⑷ 稳态稳流系统的能量方程 一般情况下开口系统与外界的质量交换和能量交换随时间不断地变化的，系统的热力学状态和流体的流动状况每一瞬间都不相同，属于瞬变流动的情况 正常运转下的热工设备情况则较为简单——稳态稳流 ?min ?mout ① 稳态稳流(steady state-steady flow) 系统中（含进、出口截面）各点的热力学状态及流动情况（流速、流向）不随时间变化时，称为稳态稳。 热工设备在稳定工况下运行时； 当提及设备工作情况每小时或每分钟如何如何时 以下属于稳态稳流的情况： 稳态稳流系统中各点的密度、能量不随时间变化 不随时间变化 系统的能量贮存与质量贮存情况不随时间变化 dECV=0; dm=0 ② 稳态稳流的能量方程 进入系统的能量 =离开系统的能量 + 系统能量贮存的增量 根据热力学第一定律 0 稳态稳流 z1 z2 c1,u1,v1,P1 wshaft q c2,u2,v2,P2 1kg 1kg 对1kg流体流过稳态稳流系统 系统自外界吸热 q kJ/kg 流体在系统进口处的热力参数： 在系统出口处的热力参数： 设期间 对外输出轴功 wshaft kJ/kg T1、u1、P1、v1，流速c1 T2、u2、P2、v2，流速c2 过程期间进入系统的能量： 过程期间离开系统的能量： 对于所讨论的稳态稳流系统应有以下能量平衡 ? 整理可得如下稳态稳流能量方程 或写为 利用焓参数表达则为 稳态稳流能量方程还可以时间率形式表达为 式中 ? —— m kg流体流过系统的时间 本节给出的稳态稳流能量方程，适用于任何工质可逆或不可逆的稳态稳流过程。 提示 在稳态稳流能量方程中，根据讨论的假定条件，所列出的系统与外界交换的功为轴功，实际上如果没有该假定，方程中的“轴功”项应为系统与外界真实交换了的任何形式的功。 ⑹ 技术功 ①技术功概念 流体流经控制容积后的动能、重力位能增加，从技术上说来与系统作轴功是相当的。将它们合称为技术功 技术功的定义： 概括CM、CV的情况知，所有热力过程产生的热变功效果都是(q??u)，因此，工质的过程功是热变功的根源 。热机实际上使用的工质都是气态物质，因此也可说，热变功本质上都是依靠工质膨胀作功 ②以技术功表达的稳态稳流能量方程 微分形式 上式具普遍意义，为以焓表达的热力学第一定律表达式 利用技术功的概念可将稳态稳流能量方程表达为 ③简单可压缩物质可逆过程的技术功 由热力学第一定律第二表达式，有 对简单可压缩物质的可逆过程应有过程功 可见对简单可压缩物质的可逆过程有 对有限可逆过程 按照积分的几何意义， P-v图上 P v 1 2 P=f(v) 过程曲线12 所夹的面积 与纵坐标轴P之间 代表过程的技术功wt 第2次作业： 习题2-4，2-9，2-10 例2-7（思考题7）几股流体汇合成一股流体称为合流，如图2-12所示。工程上几台压气机同时向主气道送气，以及混合式换热器等都有合流的问题。通常合流过程都是绝热的。取1-1、2-2和3-3截面之间的空间为控制体积，列出能量方程式，并导出出口截面上焓值h3的计算式。 图2-12 合流 答：认为合流过程是一种绝热、设备不作功的稳态稳流过程，并忽略流体的宏观动能和重力位能。对所定义的系统 ，由多股入流、出流的瞬时率形式稳态稳流能量方程 1 1 2 2 3 3 应有能量平衡 对稳态稳流有 因此 例2-8（习题2-11） 用一台水泵连续将井水从6m深的井里泵到比地面高30m的水塔， 水塔 ?30m 水泵 水井 ?–6m ?0m 水流量为25m3