[工学]机械热力学第05章.ppt

可逆过程 过程能经原路径逆行，使系统回复到原来状态；相关的外界也回复到原来的状态而不留下任何改变。 非自发过程会对外界留下其影响。无法做到热力系和外界全部回到原状，不可逆过程是自发过程的重要特征和属性。 定理二： 卡诺循环 考试 从a点开始有两个可逆过程，a-b为定容过程，a-c为定压过程，b，c在同一条绝热线上。问qa-b和qa-c哪个大，并在T-S图上表示a-b，a-c及qa-b和qa-c。 T-S 图 作业 作业：5－5、7、9（1、2）、11 第五章 完End of Preface 的定义：在环境条件下，能量中可转化为有用功的最高份额称为该能量的 （Ex) ， 或者：热力系只与环境相互作用，从任意状态可逆地变化到与环境相平衡状态时，作出的最大有用功称为该热力系的 （anergy)：在环境条件下，不可能转化为有用功的那部分能量(An) 任何一种能量 E都由 （Ex)和 (An)两部分组成，即 参数的引出，为评价能量的量和质提供了一个统一的尺度。 可无限转换的能量，An＝0，如机械能、电能，Ex=E； 不可转换的能量，Ex=0，如环境介质中的热能。 二、热量 (冷量 不要求） 温度为T0的环境条件下，系统（T＞T0）所提供的热量中可转化为有用功的最大值 是热量 ，用Ex，Q 表示 微元卡诺循环热量 热量 过程积分： 是可逆循环，各过程可逆， 所以： 相同数量的 Q, 在不同温度 T 下，具有不同的热量 ，当环境温度确定后，T越高， 越大，热量的品质也越高。 热量 与热量一样是过程量，不是状态量。 三、孤立系中熵增与 损失，能量贬值原理 （ 损失又叫有效能损失，可用能损失，作功能力损失I。） W T Q T0 理解：1) Q变功，需循环，故需找冷源T0； 2) Q尽可能变功，故需循环可逆， 同时T0越低越好，环境温度是不需 代价便能得到的最低温度; T越高，Ex,Q越大。T=T0时， Ex,Q =0，环境中热量Q无作功能力。 2. 在T-s图上表示 T T0 T s 1 2 3 4 5 6 3. 作功能力的损失 Q T T ′ 考虑从 T 向 T ′ 有温差的不可逆传热过程： T放热Q中的可用能(作功能力) T ′得到Q获得的可用能 （要看Q再从 T′中取出能作的有用功是多少） 从 T 向 T ′不可逆传热 Q 引起的可用能损失： 对其它各种不可逆因素引起的可用能损失： 上式称为G-S公式：它表明环境温度一定时，孤立系统 损失与其熵增成正比。 适用条件：任何不可逆因素引起的 损失，不只限于孤立系，也适用于开口系或闭口系统。 可用能（作功能力）损失水I： T T T’ T0 s 1 2 3 3’ 4 5 6 6’ 2’ 1’ 4. 作功能力损失在T-s图上表示 孤立系统的 损失等于 增 5. 能量贬值：孤立系统中进行热力过程时 只会减小，不会 增 大，极限情况下（可逆过程） 保持不变 －－－ 能量中可用能的减少 例：热量Q从T传到T’，可用能减少，即Q贬值了。 任何不可逆都能引起能量贬值。 损失才是真正意义上的损失。减少 损失是合理用能及节能的指导方向。 本章重点及难点 1.深刻领会热力学第二定律的实质，数学表达式 循环过程 闭口系统 绝热闭口系 孤立系统 有关热效率方面的结论： 1.在两个热源间工作的一切可逆循环，它们的热效率都相同，与 工质的性质无关，只决定于热源与冷源的温度，热效率都可以 表示为 2、温度界限相同，但具有两个以上热源的可逆循环，其热效率 低于卡诺循环； 3、不可逆循环的热效率必定＜同样条件下的可逆循环。 例5—1: 　　设工质在TH=1000K的恒温热源和TL=300K的恒温冷源间按图示热力循环工作。已知吸热量为100kJ，求热效率和循环净功。 　　（1）理想情况，无任何不可逆损失； 　　（2）吸热时有200K温差，放热时有100K温差。 T2 TL TH T1 A a B C D b c d 解： TH TL QH QL 理想情况，无任合不可逆损失 Wnet 定温吸、放热，无温差，可逆； 绝热压、胀，无压差，无磨擦，可逆。 TH QH QH T1 2. 吸热时有200K温差，放热时有100K温差 循环不可逆，但吸、放热仍为定温 可设想一中间热源，其温度为T1=800K。 它把吸热过程分成两步： 　　一是热源TH向中间热源T1的不可逆传热； 　　二是工质向T1的可逆吸热。 中间热源T1只起中介作用，本身状态不变，不影响整个吸热过程。 TH