《工程热力学》教学课件01(10-11)v1.0.ppt

目的与任务 《工程热力学》是热能与动力工程本科生必修的学科基础教育课，主要研究热能与其他形式的能量之间的相互转化规律及其在工程中的应用。 通过本课程的学习，使学生了解热力学的宏观研究方法,理解和掌握热力学的基本概念和基本定律，熟悉工质的基本性质和实际热工装置的基本原理，学会运用热力学基本定律对实际过程进行热力学分析的基本能力，为学习后续课程及毕业后从事能源、环境、暖通、建筑、电力等行业的热能利用方面的实际工作奠定基础。 教材 考核方式 上课时间: 星期三,1-2节; 星期五,1-2节 考核性质：考试课，百分制 考核形式： 闭卷、笔试 考试用时： 期末120 分钟 考核模式： 二段制模式 成绩评定方法：期末总评成绩＝平时成绩×20％（10%考勤，10%作业）+实验成绩15%+期末成绩×65％ 补考方法： 总评成绩低于60 分的学生，须参加学校统一组织的补考。 补考总成绩＝平时成绩×20％+实验成绩15%+期末成绩×65％ 注意：1/3缺考勤或1/3不交作业或1/3缺实验课或1/3缺实验报告均取消考试资格 教学安排 绪论（1学时） 第一章 基本概念（3学时） 第二章 热力学第一定律 （6学时） 第三章 气体和蒸汽的性质 （6学时） 第四章 气体和蒸汽的基本热力过程 （4学时） 第五章 热力学第二定律 （6学时） 第七章 气体和蒸汽的流动 （2学时） 第八章 压气机的热力过程 （3学时） 第九章 气体动力循环 （3学时） 第十章 蒸汽动力装置循环 （3学时） 第十一章 制冷循环 （3学时） 教学安排 * 可逆过程的实现 准静态过程 + 无耗散效应 = 可逆过程 无不平衡势差 不平衡势差 耗散效应 耗散效应 不可逆根源 Dissipative effect No unbalanced potential * 常见的不可逆过程 不等温传热 T1 T2 T1T2 Q 节流过程 (阀门） p1 p2 p1p2 * 常见的不可逆过程 混合过程 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ 自由膨胀 真空 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? * 引进可逆过程的意义 准静态过程是实际过程的理想化过程，但并非最优过程，可逆过程是最优过程。 可逆过程的功与热完全可用系统内工质的状态参数表达，可不考虑系统与外界的复杂关系（无热力学损失），易分析。 可逆过程是一切实际过程的理想极限，实际过程不是可逆过程，但为了研究方便，先按理想情况（可逆过程）处理，用系统参数加以分析，然后考虑不可逆因素加以修正。 思考题：可逆过程与准平衡过程的区别？ * 准静态过程与可逆过程区别 准静态过程：工质内部平衡过程，外部可以不平衡。 可逆过程：工质内部，工质与外界处于平衡状态，且无摩擦。 可逆过程必然是准静态过程，而准静态过程却不一定是可逆过程。 * 1-6过程功和热量 功的力学定义-- Definition of Work in Mechanics 力×在力的方向上的位移。 功：1J=1N?m 功率：1W=1J/s * 功的热力学定义 功是系统与外界相互作用的一种方式，在力的推动下，通过有序运动方式传递的能量。且全部效果可表现为举起重物。 * 有用功(useful work)概念 其中 W—膨胀功（expansion)； Wl—摩擦耗功； Wp=排斥大气功 功的符号约定 系统对外界做功为正、外界对系统做功为负。 有用功及功的符号约定 F Fl Fp * 可逆过程的功 mkg工质： ?W =Fdx=pAdx=pdV 1kg工质： ?w =pdv 功的量不但同初终状态有关，而且同过程经过的路径有关，是过程量，而不是状态参数。 V p 1 2 dv dx * 功不是状态参数，而是过程函数。 容积功（通过体积变化与外界交换功）是一种边界效应，是通过边界的一种能量交换。 容积功（只与压力和体积变化有关）既适用于封闭热力系也适用于开口热力系。 功的特性 * 过程热量 热量定义—Definition of heat 热量是热力系与外界相互作用的另一种方式，在温度的推动下，以微观无序运动方式通过边界传递的能量。 * 过程热量计算 T S Q * 功和热量的异同 热和功都是瞬变现象； 热和功都是边界现象； 都是过程量。 功传递由压力差推动，比体积变化是做功标志，热量传递由温差推动，比熵变化是传热的标志； 功是物系间通过有规则宏观运动发生相互作用传递的能量，伴随有能量形态的转化，热是物系间通过紊乱的微粒运动发生相互作用而传递的能量；传热过程无能量形态转化。 功转换热是无条件的，热转换功是有条件、限度的。 不同点：