第一章工程热力学基础PPT讲稿.ppt

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1、第一章工程热力学基础第1页，共44页，编辑于2022年，星期二1一一 热力系统热力系统-人为划分出的，含有一定物质的特定区域。人为划分出的，含有一定物质的特定区域。外外界界与与边边界界 1.1 1.1 基本概念基本概念第2页，共44页，编辑于2022年，星期二2闭口系统：闭口系统：与外界无质量交换（控制质量）。与外界无质量交换（控制质量）。开口系统：开口系统：与外界有质量交换（控制容积）。与外界有质量交换（控制容积）。绝热系统：绝热系统：与外界无热量交换。与外界无热量交换。孤立系统：孤立系统：与外界既无能量（功量、热量）交换，与外界既无能量（功量、热量）交换，又无质量交换的系统。又无质量交换的

2、系统。热力系统热力系统分类分类二二 工质的热力状态及基本状态参数工质的热力状态及基本状态参数1.1.状态状态(热力状态热力状态)热力学系统所处的宏观状况。热力学系统所处的宏观状况。平衡状态平衡状态无外界影响下，热力系不随时间变化的状态。无外界影响下，热力系不随时间变化的状态。第3页，共44页，编辑于2022年，星期二3特性：特性：状态参数的变化仅取决于状态的状态参数的变化仅取决于状态的起、终点起、终点，而与中间经历的而与中间经历的途径无关途径无关。2 2 状态参数状态参数描述系统热力学状态的宏观物理量描述系统热力学状态的宏观物理量状态参数分：状态参数分：基本状态参数基本状态参数-p、v、T 导

3、出状态参数导出状态参数-u、h、s等等第4页，共44页，编辑于2022年，星期二4基本状态参数基本状态参数温标温标-温度的数量表示温度的数量表示热力学温标热力学温标T T ，开尔文，开尔文(K)(K)基准点：基准点：273.16 K-273.16 K-水的汽、液、固三相平衡水的汽、液、固三相平衡共存点共存点(三相点三相点)。摄氏温标摄氏温标t t，摄氏度，摄氏度()()。两者关系两者关系：t tT T273.15 K;0=273.15 K273.15 K;0=273.15 K。两种温标的间隔相同两种温标的间隔相同1 1）温度温度-确定系统热平衡的状态函数。确定系统热平衡的状态函数。第5页，共4

4、4页，编辑于2022年，星期二52 2）比体积比体积 v-单位质量工质占有的体积，单位质量工质占有的体积，m m3 3kgkg 3）压力压力 p-单位面积上承受的垂直作用力，帕单位面积上承受的垂直作用力，帕(斯卡斯卡)(Pa)(Pa)*绝对压力与相对压力绝对压力与相对压力绝对压力：气体的真实压力绝对压力：气体的真实压力相对压力：压力计显示的压力（表压力相对压力：压力计显示的压力（表压力p pg g 、真空度、真空度H H ）相对压力相对压力=绝对压力与外界大气压力绝对压力与外界大气压力B B的差值。的差值。当当pBpB时，时，p=B+pp=B+pg g 当当pBpts 产生过程的三个阶段：产生

5、过程的三个阶段：水的水的预热过程预热过程未饱和水未饱和水(0.01)饱和水饱和水(ts)；水的水的汽化过程汽化过程饱和水饱和水(ts)干饱和水蒸气干饱和水蒸气(ts)；水蒸气的水蒸气的过热过程过热过程饱和水蒸气饱和水蒸气（ts）过热水蒸气过热水蒸气(t)汽化潜热汽化潜热r-r-饱和水汽化为干饱和水蒸饱和水汽化为干饱和水蒸气所需的热量。气所需的热量。第33页，共44页，编辑于2022年，星期二33 湿饱和蒸汽的状态参数湿饱和蒸汽的状态参数:-:-利用湿蒸汽干度利用湿蒸汽干度x，饱和水及干饱和蒸汽的状态参数饱和水及干饱和蒸汽的状态参数干度干度x湿饱和蒸汽中干饱和蒸汽的质量分数，即湿饱和蒸汽中干饱和

6、蒸汽的质量分数，即 饱和液体线为饱和液体线为x=ox=o的定干度线，的定干度线，饱和蒸汽线为饱和蒸汽线为x=1x=1的定干度线。的定干度线。第34页，共44页，编辑于2022年，星期二34三、水蒸气的三、水蒸气的p-v图和图和T-s图图水蒸气的相变图线可以总结为：水蒸气的相变图线可以总结为：一点一点(临界点临界点)、二线二线(上界线、下界线上界线、下界线)三区三区(液态区、湿蒸汽区、气态区液态区、湿蒸汽区、气态区)五态五态(未饱和水状态、饱和水状态、湿饱和蒸汽状态、未饱和水状态、饱和水状态、湿饱和蒸汽状态、干饱和蒸汽状态、过热蒸汽状态干饱和蒸汽状态、过热蒸汽状态)水蒸气水蒸气.swf.swf

7、第35页，共44页，编辑于2022年，星期二35结构：结构：临界点临界点C C六类等值线六类等值线定焓线定焓线定熵线定熵线定压线定压线定温线定温线定容线定容线定干度线定干度线四、四、水蒸气的水蒸气的 h-sh-s图图第36页，共44页，编辑于2022年，星期二36二、饱和湿空气二、饱和湿空气未饱和湿空气未饱和湿空气过热水蒸气过热水蒸气干空气，如点干空气，如点A。饱和湿空气饱和湿空气饱和水蒸气干饱和水蒸气干空气，如点空气，如点B。露点温度露点温度（露点露点）pv对应的对应的饱和温度。饱和温度。第五节第五节 湿空气湿空气一、湿空气的一般概念一、湿空气的一般概念*湿空气湿空气-干空气和水蒸气组成的混

8、合气体。干空气和水蒸气组成的混合气体。*湿空气可以作为湿空气可以作为理想气体理想气体混合物看待。混合物看待。*湿空气的总压力湿空气的总压力p=pp=pa a+p+pv v*在采暖与空调等工程中的湿空气是环境大气，在采暖与空调等工程中的湿空气是环境大气，B=pB=pa a+p+pv v。第37页，共44页，编辑于2022年，星期二372 2 相对湿度相对湿度-湿空气中水蒸气的分压力湿空气中水蒸气的分压力p pv v与同温度下饱和湿空气与同温度下饱和湿空气中水蒸气分压力中水蒸气分压力p ps s的比值的比值:*的测量：干湿球温度计的测量：干湿球温度计*说明了吸收水蒸气的能力。说明了吸收水蒸气的能力

9、。值愈大，湿空气愈潮湿，吸收水值愈大，湿空气愈潮湿，吸收水蒸气的能力愈弱蒸气的能力愈弱;湿空气干燥，吸收水蒸气的能力湿空气干燥，吸收水蒸气的能力*为为0 0时，即为干空气；时，即为干空气；为为100%100%，即为饱和湿空气；，即为饱和湿空气；介于介于0101之间的湿空气是未饱和湿空气。之间的湿空气是未饱和湿空气。三、绝对湿度、相对湿度、含湿量和焓三、绝对湿度、相对湿度、含湿量和焓1 1 绝对湿度绝对湿度每立方米湿空气中含有的水蒸气的质量。每立方米湿空气中含有的水蒸气的质量。第38页，共44页，编辑于2022年，星期二383 3 含湿量含湿量d 单位质量干空气的湿空气含有的水蒸气的质量单位质量

10、干空气的湿空气含有的水蒸气的质量 4 4 湿空气的焓湿空气的焓-1kg干空气的焓与干空气的焓与d kg水蒸气的焓之和水蒸气的焓之和.5 5 干球温度与湿球温度干球温度与湿球温度湿球温度的形成过程湿球温度的形成过程-近似近似定焓定焓过程过程。干球温度、湿球温度与露点三者的关系：干球温度、湿球温度与露点三者的关系：未饱和湿空气：干球温度未饱和湿空气：干球温度 湿球温度湿球温度 露点温度露点温度饱和湿空气：饱和湿空气：干球温度干球温度=湿球温度湿球温度=露点温度露点温度第39页，共44页，编辑于2022年，星期二39h-d图有下述图线：图有下述图线：定含湿量线定含湿量线。一组垂直线。一组垂直线。定定

11、焓焓线线。与与垂垂直直线线成成135135的的直直线线 定温线定温线。一组斜率不同的直线。一组斜率不同的直线定相对湿度线定相对湿度线。一组曲线。一组曲线。100的曲即为饱和曲线的曲即为饱和曲线100的的区区域域则则为为未未饱饱和和湿湿空空气区气区水蒸气分压力线水蒸气分压力线。Pv线与与d线重合，即线重合，即pvf(d)。四、四、湿空气的湿空气的焓湿图焓湿图（h-d图）图）第40页，共44页，编辑于2022年，星期二40第41页，共44页，编辑于2022年，星期二41干球温度、湿球温度与露点三者的关系（干球温度、湿球温度与露点三者的关系（h-dh-d图）图）第42页，共44页，编辑于2022年，

12、星期二42 2 2 绝热加湿过程绝热加湿过程-绝热条件下，向湿空气中加入水分过程，定绝热条件下，向湿空气中加入水分过程，定焓过程。焓过程。绝热加湿过程中的喷水量为：绝热加湿过程中的喷水量为：d=dd=d2-2-d d1 1 3 3 冷却去湿过程冷却去湿过程-将湿空气冷却到露点温度（湿空气达到饱和），继续冷却，蒸气凝结析将湿空气冷却到露点温度（湿空气达到饱和），继续冷却，蒸气凝结析出的出的过程过程。当湿空气的温度降低到露点后，将沿当湿空气的温度降低到露点后，将沿=100=100线向左移，其线向左移，其d d 减少，减少，t t 降低，但始终保持饱和状态。降低，但始终保持饱和状态。冷却去湿过程中的冷却去湿过程中的放热量放热量：q=hq=h2 2-h-h1 1 冷却去湿过程中的冷却去湿过程中的去湿量去湿量：d=dd=d2 2-d-d1 11 1 加热加热(或冷却或冷却)过程过程湿空气的含湿量保持不变，干燥过程沿定湿空气的含湿量保持不变，干燥过程沿定d d线线变化。变化。加热加热(或冷却或冷却)过程中吸放热量：过程中吸放热量：q=hq=h2 2-h-h1 1五、湿空气的基本热力过程五、湿空气的基本热力过程第43页，共44页，编辑于2022年，星期二43加湿过程的表示加湿过程的表示1）加热加湿）加热加湿2）先加热再加湿）先加热再加湿第44页，共44页，编辑于2022年，星期二44