热工与流体力学基础-第2章ppt课件.ppt

认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目第二章第二章 热力学第一定律热力学第一定律4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目学习导引学习导引 热力学第一定律是能量守恒定律在热力学上的应用，热力学第一定律是能量守恒定律在热力学上的应用，热力学第一定律是能量守恒定律在热力学上的应用，热力学第一定律是能量守恒定律在热力学上的应用，确定了热能和机械能之间相互转换时的数量关系，从能量确定了热能和机械能之间相互转换时的数量关系，从能量确定了热能和机械能之间相互转换时的数量关系，从能量确定了热能和机械能之间相互转换时的数量关系，从能量“量量量量”的方面揭示了能量转换的基本规律。的方面揭示了能量转换的基本规律。的方面揭示了能量转换的基本规律。的方面揭示了能量转换的基本规律。本章以热力学第一定律为理论基础，建立封闭热力系本章以热力学第一定律为理论基础，建立封闭热力系本章以热力学第一定律为理论基础，建立封闭热力系本章以热力学第一定律为理论基础，建立封闭热力系和稳定流动开口热力系的能量方程，即热力学第一定律的和稳定流动开口热力系的能量方程，即热力学第一定律的和稳定流动开口热力系的能量方程，即热力学第一定律的和稳定流动开口热力系的能量方程，即热力学第一定律的数学表达式，为热力过程计算奠定理论基础。数学表达式，为热力过程计算奠定理论基础。数学表达式，为热力过程计算奠定理论基础。数学表达式，为热力过程计算奠定理论基础。4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目学习要求学习要求 掌握能量、热力系统储存能、热力学能、热量和功量的概念，理解热掌握能量、热力系统储存能、热力学能、热量和功量的概念，理解热掌握能量、热力系统储存能、热力学能、热量和功量的概念，理解热掌握能量、热力系统储存能、热力学能、热量和功量的概念，理解热 量和功量是过程量而非状态参数。量和功量是过程量而非状态参数。量和功量是过程量而非状态参数。量和功量是过程量而非状态参数。掌握体积变化功、轴功、流动功和技术功的概念、计算及它们之间的掌握体积变化功、轴功、流动功和技术功的概念、计算及它们之间的掌握体积变化功、轴功、流动功和技术功的概念、计算及它们之间的掌握体积变化功、轴功、流动功和技术功的概念、计算及它们之间的 关系。关系。关系。关系。理解焓的定义式及其物理意义。理解焓的定义式及其物理意义。理解焓的定义式及其物理意义。理解焓的定义式及其物理意义。熟练使用熟练使用熟练使用熟练使用p p-v v图和图和图和图和T T-s s图，能在图上标出状态、过程和循环。图，能在图上标出状态、过程和循环。图，能在图上标出状态、过程和循环。图，能在图上标出状态、过程和循环。理解热力学第一定律的实质理解热力学第一定律的实质理解热力学第一定律的实质理解热力学第一定律的实质能量守恒定律。能量守恒定律。能量守恒定律。能量守恒定律。掌握封闭热力系的能量方程，能熟练运用能量方程对封闭热力系进行掌握封闭热力系的能量方程，能熟练运用能量方程对封闭热力系进行掌握封闭热力系的能量方程，能熟练运用能量方程对封闭热力系进行掌握封闭热力系的能量方程，能熟练运用能量方程对封闭热力系进行 能量交换的分析和计算。能量交换的分析和计算。能量交换的分析和计算。能量交换的分析和计算。掌握开口热力系的稳定流动能量方程，能熟练运用稳定流动能量方程掌握开口热力系的稳定流动能量方程，能熟练运用稳定流动能量方程掌握开口热力系的稳定流动能量方程，能熟练运用稳定流动能量方程掌握开口热力系的稳定流动能量方程，能熟练运用稳定流动能量方程 对简单的工程问题进行能量交换的分析和计算。对简单的工程问题进行能量交换的分析和计算。对简单的工程问题进行能量交换的分析和计算。对简单的工程问题进行能量交换的分析和计算。了解常用热工设备主要交换的能量及稳定流动能量方程的简化形式。了解常用热工设备主要交换的能量及稳定流动能量方程的简化形式。了解常用热工设备主要交换的能量及稳定流动能量方程的简化形式。了解常用热工设备主要交换的能量及稳定流动能量方程的简化形式。4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目本章重点本章重点 理解热力过程中能量转换的规律，针对理解热力过程中能量转换的规律，针对理解热力过程中能量转换的规律，针对理解热力过程中能量转换的规律，针对封闭热力系、稳定流动开口热力系会运用热封闭热力系、稳定流动开口热力系会运用热封闭热力系、稳定流动开口热力系会运用热封闭热力系、稳定流动开口热力系会运用热力学第一定律分析计算能量转换问题。力学第一定律分析计算能量转换问题。力学第一定律分析计算能量转换问题。力学第一定律分析计算能量转换问题。4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目本章难点本章难点l l对体积变化功、轴功、流动功和技术功的概念、计对体积变化功、轴功、流动功和技术功的概念、计对体积变化功、轴功、流动功和技术功的概念、计对体积变化功、轴功、流动功和技术功的概念、计 算及它们之的关系理解起来会有一定的难度。算及它们之的关系理解起来会有一定的难度。算及它们之的关系理解起来会有一定的难度。算及它们之的关系理解起来会有一定的难度。l l熟练运用热力第一定律的表达式熟练运用热力第一定律的表达式熟练运用热力第一定律的表达式熟练运用热力第一定律的表达式能量方程对实际能量方程对实际能量方程对实际能量方程对实际 工程问题进行能量交换的分析和计算需要一定的技巧，工程问题进行能量交换的分析和计算需要一定的技巧，工程问题进行能量交换的分析和计算需要一定的技巧，工程问题进行能量交换的分析和计算需要一定的技巧，有一定的难度，应结合例题与习题加强练习。有一定的难度，应结合例题与习题加强练习。有一定的难度，应结合例题与习题加强练习。有一定的难度，应结合例题与习题加强练习。4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目第一节第一节 热力系统储存能热力系统储存能热力系统储存能热力系统储存能内部储存能内部储存能内部储存能内部储存能外部储存能外部储存能外部储存能外部储存能储存于热力系统的能量称作热力系统储存能。储存于热力系统的能量称作热力系统储存能。储存于热力系统的能量称作热力系统储存能。储存于热力系统的能量称作热力系统储存能。宏观动能宏观动能宏观动能宏观动能重力位能重力位能重力位能重力位能热力学能热力学能热力学能热力学能4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目一一、热力学能热力学能 指指指指组组组组成成成成物物物物质质质质的的的的微微微微观观观观粒粒粒粒子子子子本本本本身身身身所所所所具具具具有有有有的的的的能能能能量量量量,即即即即所谓的热能所谓的热能所谓的热能所谓的热能。热力学能取决于工质的温度和比体积热力学能取决于工质的温度和比体积热力学能取决于工质的温度和比体积热力学能取决于工质的温度和比体积 。热力系储存能热力系储存能 热力学能：热力学能：热力学能：热力学能：U U,单位为单位为单位为单位为J J 或或或或kJkJ 。热力学能热力学能热力学能热力学能内动能内动能内动能内动能:内位能内位能内位能内位能:分子热运动的动能分子热运动的动能分子热运动的动能分子热运动的动能分子之间由于相互作用力而具分子之间由于相互作用力而具分子之间由于相互作用力而具分子之间由于相互作用力而具有的位能有的位能有的位能有的位能 单位质量工质的热力学能称为单位质量工质的热力学能称为单位质量工质的热力学能称为单位质量工质的热力学能称为比热力学能比热力学能比热力学能比热力学能。符号：符号：符号：符号：u u；单位：；单位：；单位：；单位：J/kgJ/kg 或或或或kJ/kgkJ/kg。4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目热力学能热力学能比热力学能可表示为比热力学能可表示为比热力学能可表示为比热力学能可表示为 在确定的热力状态下，热力系内工质具有确定的热力在确定的热力状态下，热力系内工质具有确定的热力在确定的热力状态下，热力系内工质具有确定的热力在确定的热力状态下，热力系内工质具有确定的热力学能。在实际分析和计算中，通常只需计算热力过程中学能。在实际分析和计算中，通常只需计算热力过程中学能。在实际分析和计算中，通常只需计算热力过程中学能。在实际分析和计算中，通常只需计算热力过程中工质热力学能的变化量。因此可任意选取计算热力学能工质热力学能的变化量。因此可任意选取计算热力学能工质热力学能的变化量。因此可任意选取计算热力学能工质热力学能的变化量。因此可任意选取计算热力学能的基本状态，如取的基本状态，如取的基本状态，如取的基本状态，如取0 0或或或或0K0K时气体的热力学能为零。时气体的热力学能为零。时气体的热力学能为零。时气体的热力学能为零。热力学能是工质的热力学能是工质的热力学能是工质的热力学能是工质的状态参数状态参数状态参数状态参数。4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目2.重力位能：重力位能：Ep，单位为单位为 J 或或 kJ 二、二、外部储存能外部储存能热力系储存能热力系储存能1.宏观动能宏观动能 ：Ek，单位为单位为J或或kJ 4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目三、热力系统的总储存能三、热力系统的总储存能比储存能：比储存能：e，单位为单位为 J/kg 或或 kJ/kg热力系储存能热力系储存能4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目热力系储存能热力系储存能热力系储存能热力系储存能E 内动能内动能-温度温度 uf（T，v）内能内能U、u (热力学能热力学能)内位能内位能-比体比体积积重力位能重力位能 Ep Ep mgz 外储存能外储存能宏观动能宏观动能 Ek E U+Ek+Ep 或 eu+ek+ep 4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 第二节第二节 热力系与外界传递的能量热力系与外界传递的能量热量热量功量功量工质通过边界时所携带的能量工质通过边界时所携带的能量 在热力过程中在热力过程中,热力系与外界交换的能量热力系与外界交换的能量:4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目一、一、热量热量 1.热量热量 热力系和外界之间仅仅由于热力系和外界之间仅仅由于温度不同温度不同而通而通过边界传递的能量称为热量。过边界传递的能量称为热量。u热量是在热传递中物体能量改变的量度。热量是在热传递中物体能量改变的量度。u热量不是状态参数，而是与过程紧密相关的一热量不是状态参数，而是与过程紧密相关的一个过程量个过程量。u对于热力系的某个状态，我们可以说它具有多对于热力系的某个状态，我们可以说它具有多少能量，而不能说具有多少热量，只能说热力少能量，而不能说具有多少热量，只能说热力系与外界交换了多少热量。系与外界交换了多少热量。4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目热量符号热量符号:Q,单位为单位为J或或kJ。单位质量工质与外界交换的热量用单位质量工质与外界交换的热量用q 表示表示,单单位为位为J/kg或kJ/kg。微元过程中热力系与外界交换的微小热微元过程中热力系与外界交换的微小热量用量用 Q 或或 q表示。表示。热量正负规定热量正负规定:热力热力热力热力系吸热，热量取正值系吸热，热量取正值系吸热，热量取正值系吸热，热量取正值 q q 0 0 热力热力热力热力系放热，热量取负值系放热，热量取负值系放热，热量取负值系放热，热量取负值 q q 0 v 0 0 ,w w 0 0,热力系对外作膨胀功热力系对外作膨胀功d dv v 0 0 ,w w 0 0,热力系向外输出轴功热力系向外输出轴功ws 0 0,外界向热力系输入轴外界向热力系输入轴功功4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 轴功的特点轴功的特点 刚性绝热封闭热刚性绝热封闭热力系不可以任意地交力系不可以任意地交换轴功，即换轴功，即:外界功源向其输入轴功外界功源向其输入轴功将转换成热量而增加热将转换成热量而增加热力系的热力学能。力系的热力学能。刚性绝热封闭热力系不刚性绝热封闭热力系不可能向外界输出轴功可能向外界输出轴功轴轴 功功 4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目轴功的特点轴功的特点 开口热力系与外界开口热力系与外界可以任意地交换轴功，可以任意地交换轴功，即即:热力系可向外输出轴功热力系可向外输出轴功,如燃气轮机、蒸汽轮机等如燃气轮机、蒸汽轮机等热力系可接受输入的轴功热力系可接受输入的轴功,如泵、风机、压缩机如泵、风机、压缩机4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 功率功率 单位时间所作的功单位时间所作的功。功率单位功率单位:W或或kW，1W 1J/s。用功率可用功率可比较热机的做功能力。比较热机的做功能力。4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目三三、随工质流动传递的能量随工质流动传递的能量 开口热力系在运行时，存在工质的流入、流出，它们在开口热力系在运行时，存在工质的流入、流出，它们在经过边界时携带有一部分能量同时流过边界，这类能量包括经过边界时携带有一部分能量同时流过边界，这类能量包括两部分两部分:流动工质本身的储存能流动工质本身的储存能 E 流动功流动功(推动功推动功)Wf 4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 流动功流动功 开口系因工质流动而传递的功量称为开口系因工质流动而传递的功量称为流动功流动功,又又称称推动功推动功。即推动工质流动而做的功。即推动工质流动而做的功。流动功是为推动工质通过控制体界面而传递的机械功，它流动功是为推动工质通过控制体界面而传递的机械功，它是维持工质正常流动所必须传递的能量。是维持工质正常流动所必须传递的能量。流动功流动功:Wf ,单位为单位为 J或或kJ1kg工质所作流动功用工质所作流动功用 wf 表示，单位为表示，单位为J/kg或或kJ/kg。4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 如图所示，已知如图所示，已知dm，p，v，A 对对dm工质工质:Wf pAdx pdV pvdm 对对1kg工质工质:1kg工质流入和流出控制体的净流动功为工质流入和流出控制体的净流动功为 wf p2v2 p1v1 流动功是一种特殊的功，其数值取决于流动功是一种特殊的功，其数值取决于控制体进、出口界面上工质的热力状态。控制体进、出口界面上工质的热力状态。流动功流动功 4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目流动功是由泵和风机等加给被输送流动功是由泵和风机等加给被输送工质并随着工质的流动而向前传递工质并随着工质的流动而向前传递的一种能量，不是工质本身具有的的一种能量，不是工质本身具有的能量。能量。4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 流动工质传递的总能量流动工质传递的总能量:流动工质本身的储存能流动工质本身的储存能 E 流动功流动功(推动功推动功)Wf 即:或 4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目四四、焓及其物理意义焓及其物理意义令令 H U pV 焓焓(单位单位:J或或kJ)或或 h u pv 比焓比焓(单位单位:J/kg或或kJ/kg)焓也是焓也是状态参数状态参数,与工质是否流动无关。与工质是否流动无关。对开口热力系、流动工质，焓表示工质在流动过程中携带对开口热力系、流动工质，焓表示工质在流动过程中携带的由其热力状态决定的那部分能量；的由其热力状态决定的那部分能量；对封闭热力系，焓表示由热力学能、压力和比体积组成的对封闭热力系，焓表示由热力学能、压力和比体积组成的一个复合状态参数。一个复合状态参数。引入状态参数焓后引入状态参数焓后,流动工质传递的总能量为流动工质传递的总能量为:或或4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 第三节第三节 热学第一定律热学第一定律一一、热力学第一定律的实质热力学第一定律的实质 热力学第一定律实质就是热力过程中的热力学第一定律实质就是热力过程中的热力学第一定律实质就是热力过程中的热力学第一定律实质就是热力过程中的能量守恒定律能量守恒定律能量守恒定律能量守恒定律。可表述为可表述为:热能和机械能在传递和转换时热能和机械能在传递和转换时,能量的总量必定守恒。能量的总量必定守恒。第一类永动机是不存在的。第一类永动机是不存在的。对一切热力系统和热力过程对一切热力系统和热力过程,有有:进进入入系系统统的的能能量量离离开开系系统统的的能能量量 =系统储存能量的变化系统储存能量的变化 4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目二、封闭热力系的能量方程二、封闭热力系的能量方程Q=U+W或或qu w 对微元过程：对微元过程：Q dU W 或或 q du w 上述各式适用于封闭热力系上述各式适用于封闭热力系 的任何工质进行的一切热力过程。它表示加给热力系的任何工质进行的一切热力过程。它表示加给热力系的热量一部分用来对外膨胀做功，另一部分用来增加的热量一部分用来对外膨胀做功，另一部分用来增加工质的热力学能，储存于工质内部。工质的热力学能，储存于工质内部。对于可逆过程对于可逆过程:q du pdv 或或 qu 4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 例例2-1 对于对于12kg的气体在封闭热力系中吸热膨胀，的气体在封闭热力系中吸热膨胀，吸收的热量为吸收的热量为140kJ，对外作了，对外作了95kJ的膨胀功。问该过程的膨胀功。问该过程中气体的热力学能是增加还是减少？每千克气体热力学中气体的热力学能是增加还是减少？每千克气体热力学能变化多少？能变化多少？解解：根据公式（：根据公式（2-18）得）得 U Q W 140 95 45（kJ）由于由于 U 45kJ0，故气体的热力学能增加。，故气体的热力学能增加。每千克气体热力学能的增加量为每千克气体热力学能的增加量为 （kJ/kg）4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 例例2-2 对定量的气体提供热量对定量的气体提供热量100kJ，使其由状态，使其由状态1沿沿A途径变化至状态途径变化至状态2（图（图2-6），同时对外做功），同时对外做功60kJ。若。若外界对该气体做功外界对该气体做功40kJ，迫使它从状态，迫使它从状态2沿沿B途径返回至途径返回至状态状态1，问返回过程中工质吸热还是放热？其量为多少？，问返回过程中工质吸热还是放热？其量为多少？又若返回时不沿又若返回时不沿B途径而沿途径而沿C途径，此时压缩气体的功为途径，此时压缩气体的功为50kJ，问，问C过程中是否吸收热量？过程中是否吸收热量？4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 解解：（：（1）气体由）气体由1A2沿沿2B1返回时与外界交换的热量返回时与外界交换的热量Q2B1的计算。的计算。对于每一个热力过程，满足能量方程对于每一个热力过程，满足能量方程QU W，对于一个循环，因为热力学能是状态参数，满足对于一个循环，因为热力学能是状态参数，满足 或或 。则。则 Q1A2 Q2B1 W1A2 W2B1 Q2B1 W1A2 W2B1 Q1A2 60 40 10080（kJ）（2）由过程）由过程1A2和和2C1组成循环时，气体与外界交组成循环时，气体与外界交换的热量换的热量Q2C1的计算。的计算。与上述同理与上述同理 Q1A2 Q2C1 W1A2 W2C1 Q2C1 W1A2 W2C1 Q1A2 60 50 10090（kJ）计算所得热量均为负值，表示气体在两种不同的返计算所得热量均为负值，表示气体在两种不同的返回过程中均放出热量，且压缩气体的功越大，放热量越回过程中均放出热量，且压缩气体的功越大，放热量越多。多。4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目三、开口热力系的稳定流动能量方程三、开口热力系的稳定流动能量方程1.稳定流动稳定流动 在在开口热力系开口热力系中，工质的流动状况不随时间而改变，中，工质的流动状况不随时间而改变，即流道中任意截面上工质的状态参数不随时间改变即流道中任意截面上工质的状态参数不随时间改变.特征特征:单位时间内热力系与外界传递的热量和功量不随时间改变。单位时间内热力系与外界传递的热量和功量不随时间改变。各流通截面工质的质量流量相等、且不随时间而改变。各流通截面工质的质量流量相等、且不随时间而改变。加热器加热器/冷凝器冷凝器/蒸发器蒸发器/压缩机压缩机/锅炉锅炉/汽轮机汽轮机4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目2.开口热力系的稳定流动能量方程开口热力系的稳定流动能量方程稳定流动：稳定流动：稳定流动：稳定流动：质质质质 量量量量 mm1 1流流流流 速速速速 c cf1f1 比热力学能比热力学能比热力学能比热力学能 u u1 1标标标标 高高高高 z z1 1质质质质 量量量量 mm2 2流流流流 速速速速 c cf2f2 比热力学能比热力学能比热力学能比热力学能 u u2 2标标标标 高高高高 z z2 2进进进进口口口口出出出出口口口口4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目开口系稳定流动能量方程开口系稳定流动能量方程开口系稳定流动能量方程开口系稳定流动能量方程 1kg工工质进质进入入热热力系力系带进带进的能量的能量，流，流动动功功p1v1，1kg工质工质流出流出热热力系力系带带出的能量出的能量，流流动动功功p2v2 又假定又假定1kg工质流经热力系时从外界吸工质流经热力系时从外界吸入的热量为入的热量为q，通过热力系对外界输出，通过热力系对外界输出的轴功为的轴功为ws 4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目根据热力学第一定律根据热力学第一定律,有有:对微元热力过程对微元热力过程:上述各式适用于开口热力系稳定流动的各种热力过程。上述各式适用于开口热力系稳定流动的各种热力过程。开口系稳定流动能量方程开口系稳定流动能量方程开口系稳定流动能量方程开口系稳定流动能量方程 4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目四、技术功四、技术功 wt 在热力学中上，将工程上可以直接利用在热力学中上，将工程上可以直接利用的的动能增量动能增量动能增量动能增量、位能增量位能增量位能增量位能增量和和和和轴功轴功轴功轴功的总和称为的总和称为的总和称为的总和称为技术功技术功技术功技术功,用用用用wt表示表示表示表示。对微元热力过程对微元热力过程4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 wtqh（uw）（up2v2p1v1）即 wt =w（p2v2 p1v1）技术功技术功 表明表明:工质稳定流经热力设备时所作的技术功等于体积工质稳定流经热力设备时所作的技术功等于体积 变化功减去净流动功。变化功减去净流动功。（适用于一般过程）（适用于一般过程）（适用于一般过程）（适用于一般过程）同理可得同理可得同理可得同理可得,对微元过程对微元过程对微元过程对微元过程:4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目技术功技术功 对于稳定流动的可逆过程对于稳定流动的可逆过程1-2上式中，上式中，v 恒为正值，负号表示技术功的正负恒为正值，负号表示技术功的正负与与dp相反，即：相反，即：wt 0，过程中压力降低，对外做功；，过程中压力降低，对外做功；wt 0，工质的压力增加，外界对工质做功。，工质的压力增加，外界对工质做功。4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 由上可得由上可得由上可得由上可得,可逆过程可逆过程可逆过程可逆过程技术功技术功技术功技术功w wt t在在在在p p-v v图上可以用过程曲线与图上可以用过程曲线与图上可以用过程曲线与图上可以用过程曲线与 纵坐标之间的面积表示。纵坐标之间的面积表示。纵坐标之间的面积表示。纵坐标之间的面积表示。对于微元可逆过程对于微元可逆过程对于微元可逆过程对于微元可逆过程 可逆过程稳定流动能量方程为可逆过程稳定流动能量方程为可逆过程稳定流动能量方程为可逆过程稳定流动能量方程为 技术功技术功 4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目五、稳定流动能量方程的应用五、稳定流动能量方程的应用 工程上工程上,对许多热工设备的运行对许多热工设备的运行,可利用简化的稳定流动可利用简化的稳定流动能能量方程式分析它们的能量关系量方程式分析它们的能量关系。1.动力机械动力机械 动力机械对外输出的轴功等于工质的焓降。理论功率理论功率 2.泵与风机泵与风机工质流经泵与风机，消耗的轴功等于焓的增加。4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.压缩机压缩机稳定流动能量方程式的应用稳定流动能量方程式的应用稳定流动能量方程式的应用稳定流动能量方程式的应用 4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 4.换热器换热器工质在换热器中吸收的热量等于焓的增加。5.喷管与扩压管喷管与扩压管工质流经喷管或扩压管时，动能的增加等于焓的减少。稳定流动能量方程式的应用稳定流动能量方程式的应用稳定流动能量方程式的应用稳定流动能量方程式的应用 4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目6.6.节流装置节流装置 工质节流前后的工质节流前后的工质节流前后的工质节流前后的焓值不变。焓值不变。焓值不变。焓值不变。稳定流动能量方程式的应用稳定流动能量方程式的应用稳定流动能量方程式的应用稳定流动能量方程式的应用 4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 例例2-3 工质以工质以cf1 3m/s的速度通过截面的速度通过截面A1 45cm2的管道的管道进入动力机械。已知进口处进入动力机械。已知进口处p1 689.48kPa，v1 0.3373m3/kg，u1 2326kJ/kg，出口处，出口处h2 1395.6kJ/kg。若忽略工质的动。若忽略工质的动能及位能的变化，且不考虑散热，求该动力机械输出的理论能及位能的变化，且不考虑散热，求该动力机械输出的理论功率。功率。解：解：工质的质量流量为工质的质量流量为 （kg/s）进口比焓为进口比焓为 （kJ/kg）动力机械输出的理论功率为动力机械输出的理论功率为 （kW）4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 例例2-4 某蒸汽轮机，进口蒸汽参数为某蒸汽轮机，进口蒸汽参数为p1 9.0MPa，t1 500，h1 3386.4kJ/kg，cf1 50m/s；出口蒸汽参数为；出口蒸汽参数为p2 0.004MPa，h2 2226.9kJ/kg，cf2 140m/s，进出口高度差，进出口高度差为为12m，每千克蒸汽经汽轮机散热，每千克蒸汽经汽轮机散热15kJ。试求：（。试求：（1）每千克）每千克蒸汽流经汽轮机时所输出的轴功。（蒸汽流经汽轮机时所输出的轴功。（2）进、出口动能差、位）进、出口动能差、位能差忽略时，对输出功的各自影响。（能差忽略时，对输出功的各自影响。（3）散热忽略时，对输）散热忽略时，对输出功的影响。（出功的影响。（4）若蒸汽流量为）若蒸汽流量为220t/h，汽轮机的理论功率，汽轮机的理论功率是多少是多少?解：解：汽轮机的工作属于开口热力系的稳定流动。汽轮机的工作属于开口热力系的稳定流动。（1）由开口热力系的稳定流动能量方程得）由开口热力系的稳定流动能量方程得 1133.9（kJ/kg）4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 （2）忽略进、出口动能差的影响）忽略进、出口动能差的影响 忽略进、出口位能差的影响忽略进、出口位能差的影响 （3）忽略散热的影响）忽略散热的影响 （4）汽轮机的理论功率）汽轮机的理论功率 （kW）4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目讨论讨论:（1）本题的数据具有实际意义。从计算中可以看到，）本题的数据具有实际意义。从计算中可以看到，忽略蒸汽进出口的动能差、位能差以及散热损失，对输忽略蒸汽进出口的动能差、位能差以及散热损失，对输出轴功的影响均小于出轴功的影响均小于2，因此在实际计算中可以忽略不，因此在实际计算中可以忽略不计。这同时说明，类似汽轮机的叶轮机械可视为绝热系计。这同时说明，类似汽轮机的叶轮机械可视为绝热系统。统。（2）计算中涉及蒸汽热力性质，题目不但给出了）计算中涉及蒸汽热力性质，题目不但给出了p1，t1和和p2，而且给出了，而且给出了h1和和h2。事实上，如掌握了蒸汽热力。事实上，如掌握了蒸汽热力性质后，给出性质后，给出h1和和h2就是多余的，它们可以由就是多余的，它们可以由p1，t1和和p2及热力过程特点查图、表解决。及热力过程特点查图、表解决。4/13/2023认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目本章小结本章小结一、热力系统储存能一、热力系统储存能 二、热力系与外界传递的能量二、热力系与外界传递的能量 三、三、热力学第一定律热力学第一定律 4/13/2023