工程热力学(袁隆基).ppt

工程热力学 机电学院动力系 　袁隆基 绪 论 0 . 1 热力学发展概况 0 . 1 . 2 热力学定义 热力学与其他学科的关系 0 . 1 . 3 热力学划分 一、经典热力学 两者关系： 二者关系即密切又相互独立，相辅相成、殊途同归。两种方法用于同一个系统，应得出相同结论。 0 . 1 . 4 热力学的发展阶段 平衡态热力学的发展 古典热力学 线性非平衡态热力学的发展 20世纪30年代后发展起来，也称作不可逆过程热力学。 非线性非平衡态热力学的发展 也称“耗散结构理论”，是1960到1970年间，普里高津领导布鲁塞尔学派提出与发展起来的。 0 . 2 工程热力学内容及特点 0 . 2 . 3 内容 基本概念 基本定律 工质性质 工程应用 0-3 能量转换装置工作过程简介 一、蒸汽动力装置 二、内燃机 进气过程 ：进气阀开，排气阀关，活塞下行，将空气吸入气 缸。 压缩过程 ：进、排气门关，活塞上行压缩空气，使其温度和 压力 得以升高。 燃烧过程 ：喷油嘴喷油，燃料燃烧，气体压力和温度急剧升高 （燃料的化学能转换为热能）。 膨胀过程 ：高温高压气体推动活塞下行，曲轴向外输出机械功。 排气过程 ：活塞接近下死点时，排气门开，在压差的作用下废气 流出气缸。随后，活塞上行，将残余气体推出气缸。 重复上述过程，将热能转换为机械能。 三、燃气轮机装置 压气机 — 从大气环境吸气，并将其压缩，使得其压力和温度得以提高。 燃烧室 — 空气和燃料在其中混合并燃烧，得到高温高压的燃气。 涡轮机— 高温高压的燃气推导涡轮机叶轮旋转对外输出机械功。 工质（空气、燃气）在装置内周而复始地循环，进而实现将 热能转换为机械能的任务。 四、蒸汽压缩制冷装置 压气机 — 吸入来自蒸发器的低压蒸汽，将其压缩 ( 耗功 ) 产生高温高压的蒸汽。 冷凝器 — 使气体冷凝，得到常温高压的液体。 节流阀 — 使液体降压，产生低压低温的液体。 蒸发器 — 工质吸收冷藏库内的热量，汽化为低压气体，使冷 库降温。 0 . 4 工程热力学的发展现状与趋势 二、 生产的发展扩大了工程热力学的应用和研究的范围 工程研究推动了自身理论的发展? “火用”分析方法、热经济学、有限时间热力学分析方法、变质量系统理论? 应用新的热力学理论于工程实际? 早期理论建立在可逆过程假设基础上现代技术发展使某些工程问题明显偏离这种理想化的假设条件实际工程技术中多种不可逆因素同时存在的复杂过程近期工程热力学逐步引入统计热力学的理论 三、 工程热力学近期发展趋势 0 . 5 工程热力学的学习方法 抓住主线 理论联系实际 重视基本技能训练 分析计算能力、实验技能 认真完成作业 参考书籍 《工程热力学》庞麓鸣 高教出版社 《工程热力学精要分析及典型题精解》何雅玲 西安交大出版社 第一章 热力学基本概念和基础 第一节 热力学基本概念 一、热力系 定义：热力学中将所要研究的某空间的所有的物质人为地分离出来，这种研究对象称为热力系。 热力系以外与其有关的物体统称为外界或环境，其分界面称为边界。 注：边界可大可小，可实可虚，可固定、可变形 第二节 状态 一、定义 1、状态：热力系全部宏观性质的集合叫状态。 2、状态参数：从各个不同方面描写宏观状态的物理量。 二、平衡状态与非平衡状态 1、平衡状态：热力系宏观性质不随时间变化。 2、非平衡状态：热力系宏观性质随时间变化。 三、平衡状态的判据 1、力平衡 2、热平衡 3、相平衡 4、化学平衡 第三节 热力状态参数 一、定义：用于描述热力系状态的宏观特性量。 二、特点 1、与状态一一对应，完全取决于状态。 2、状态变化时，状态参数只取决于始、终两态，与变化路径无关。 三、分类 1、强度参数：与质量无关，且不可相加的状态参数。如压力P、温度T、密度ρ、比焓h、比熵s、比容ν、比内能u 2、广延参数：与质量成正比且可以相加的状态参数。如容积V、内能U、熵S 四、常用状态参数 （一）压力 1、定义：单位面积上承受的垂直作用力。即 该公式计算的是工质的真正压力，也称绝对压力。 微观上看：工质的压力是物质微观粒子对器壁撞击的总效果。 2、单位： 1Pa=1N/m2 1kPa=1000 Pa，1MPa=1×106 Pa，1bar= 1×105 Pa 1mmH2O=9.806Pa，1mmHg=133.3Pa 标准大气压1atm=760mmHg=1.013 ×105 Pa 工程大气压1at=1kgf/cm2= 104mmH2O=9.806×104 Pa 3、表压力与真空度 实际中工程测量压力的仪表都处于大气环境中，所测