火电厂热工及热力设备基础.ppt

《火电厂热工及热力设备基础.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《火电厂热工及热力设备基础.ppt（244页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）火电厂热工火电厂热工及热力设备基础及热力设备基础止於至善2022/12/311动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）主要内容：主要内容：1.1.工程热力学基础工程热力学基础2.2.传热学基础传热学基础3.3.锅炉设备锅炉设备4.4.汽轮机汽轮机5.5.火电厂热力系统及其热经济性火电厂热力系统及其热经济性止於至善2022/12/312动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究

2、所）动力工程系（热能工程研究所）20022002年我国能源状况年我国能源状况一一次次能能源源消消费费量量为为14.814.8亿亿吨吨标标准准煤煤，为为世世界界第第二大能源消费国二大能源消费国一次能源产量为一次能源产量为13.8713.87亿吨亿吨标准煤标准煤 煤炭产量煤炭产量13.813.8亿吨，居世界第亿吨，居世界第1 1位位原油原油1.671.67亿吨，居世界第亿吨，居世界第5 5位位天然气产量天然气产量326.6326.6亿立方米，居世界第亿立方米，居世界第1616位位发电装机容量发电装机容量3.573.57亿亿千瓦，居世界第千瓦，居世界第2 2位位2022/12/313动力工程系（热能

3、工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）目前全世界能源总消费量约为目前全世界能源总消费量约为130130亿吨亿吨标准标准煤煤,化石能源占化石能源占80%80%以上以上工业国家能源消费经历由煤炭向优质能源工业国家能源消费经历由煤炭向优质能源（石油、天然气）转变，再进一步向可再生（石油、天然气）转变，再进一步向可再生能源过渡能源过渡为实现可持续发展，欧洲、日本等正大力发为实现可持续发展，欧洲、日本等正大力发展风电、太阳能、生物质能等可再生能源，展风电、太阳能、生物质能等可再生能源，每年增长率达每年增长率达30%30%以上以上世界能源发展趋势世

4、界能源发展趋势2022/12/314动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）世界能源发展趋势（续）世界能源发展趋势（续）人人均均能能源源消消费费量量与与人人均均GDPGDP的的增增长长有有很很强强的的相相关关性性从从世世界界范范围围看看，人人均均GDPGDP达达1 1万万美美元元（中中等等发发达达国国家家水水平平）以以前前，人人均均能能源源消消费费量量增增长长较较快快，其值约为其值约为4 4吨标煤吨标煤，其后增长变缓，其后增长变缓在在人人均均GDPGDP达达1 1万万美美元元阶阶段段，日日本本人人均均能能源源消消费费量量为

5、为4.254.25吨吨标标煤煤 (1980(1980年年)，韩韩国国为为4.074.07吨吨标标煤煤(1997(1997年年)，而美国为，而美国为8 8吨吨标煤标煤 (1960(1960年年)2022/12/315动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）05,00010,00015,00020,00025,00019601970197519801985199019951999美元美元/人人美国（人均美国（人均PPP）日本日本韩国韩国中国中国0.002.004.006.008.0010.0012.00吨标煤吨标煤/人人美国（

6、人均能源消费）美国（人均能源消费）日本韩国中国世界能源发展趋势（续）世界能源发展趋势（续）2022/12/316动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）未来我国能源需求预测未来我国能源需求预测20202020年年，我我国国一一次次能能源源需需求求值值在在25253333亿亿吨吨标标煤煤之之间间，均值是均值是2929亿吨亿吨标煤标煤煤煤 炭：炭：21212929亿吨亿吨石石 油：油：4.54.56.16.1亿吨亿吨天然气天然气 ：1400140016001600亿立方米亿立方米发发电电装装机机容容量量：8.68.69.59.

7、5亿亿千千瓦瓦，其其中中水水电电2.02.02.42.4亿千瓦亿千瓦20502050年年要要达达到到目目前前中中等等发发达达国国家家水水平平，人人均均能能源源消消耗耗应达应达3.03.0吨吨标煤以上，能源需求总量约为标煤以上，能源需求总量约为5050亿吨亿吨标煤标煤2022/12/317动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）我国能源面临的矛盾与挑战我国能源面临的矛盾与挑战1 1、能源供需矛盾突出、能源供需矛盾突出 我我国国人人均均能能源源可可采采储储量量远远低低于于世世界界平平均均水水平平,石石油油2.602.60吨吨，

8、天天然然气气10741074立立方方米米，煤煤炭炭9090吨吨，分分别为世界平均值的别为世界平均值的11.1%11.1%，4.3%4.3%，55.4%55.4%我我国国目目前前人人均均能能源源消消费费约约为为1 1吨吨标标煤煤，世世界界平平均值为均值为2.12.1吨吨标煤，美国标煤，美国11.711.7吨吨标煤，标煤，OECDOECD 国国家家6.86.8吨吨标煤标煤 到到20502050年年，我我国国能能源源供供应应将将面面临临更更为为严严峻峻挑挑战，国内常规能源难以满足需求的增长战，国内常规能源难以满足需求的增长2022/12/318动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）

9、动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）我国能源面临的矛盾与挑战（续）我国能源面临的矛盾与挑战（续）到到2020年年，我我国国石石油油消消费费量量将将为为4.56.1亿亿吨吨，届届时时国国内内石石油油产产量量为为1.82.0亿亿吨吨，对对外外依依存存度将达度将达60%我我国国煤煤炭炭资资源源丰丰富富，但但探探明明程程度度低低，可可供供建建矿矿的精查储量严重不足的精查储量严重不足2 2、能源安全，尤其是石油安全问题凸现、能源安全，尤其是石油安全问题凸现2022/12/319动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究

10、所）我我国国能能源源效效率率约约为为31.4%31.4%，与与先先进进国国家家相相差差1010个个百百分分点点，主主要要工工业业产产品品单单位位能能耗耗比比先先进进国国家高出家高出30%30%以上以上目目前前，我我国国正正面面临临着着重重化化工工业业新新一一轮轮增增长长，国国际际制制造造业业转转移移以以及及城城市市化化进进程程加加速速的的新新情情况况，经经济济发发展展对对能能源源的的依依赖赖度度增增大大，能能源源翻翻一一番番保保GDPGDP翻两番的任务艰巨翻两番的任务艰巨3 3、能源利用效率低下，节能任务十分艰巨、能源利用效率低下，节能任务十分艰巨我国能源面临的矛盾与挑战（续）我国能源面临的矛

11、盾与挑战（续）2022/12/3110动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）从从环环境境容容量量看看，二二氧氧化化硫硫为为16201620万万吨吨，氮氮氧氧化化物物为为18801880万万吨吨，到到20202020年年，如如不不采采取取措措施施，两两者的排放量将分别达到者的排放量将分别达到40004000万吨万吨和和35003500万吨万吨我我国国COCO2 2的的排排放放量量已已成成为为世世界界第第2 2位位，未未来来将将面面临巨大的国际压力临巨大的国际压力4 4、环境污染严重，可持续发展面临较大压力、环境污染严重，可

12、持续发展面临较大压力我国能源面临的矛盾与挑战（续）我国能源面临的矛盾与挑战（续）2022/12/3111动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）我国能源发展战略我国能源发展战略 我我国国应应以以保保障障供供应应为为主主线线，实实施施“节节能能优优先先、供供应应安安全全、结结构构优优化化、环环境境友友好好”的的可可持持续续发发展展能能源源战战略略。远远近近结结合合、分分阶阶段段部部署署，争争取取用用三三个个1515年年，初初步步实实现现我我国国能能源源可可持持续续发发展展的目标。的目标。2022/12/3112动力工程系（热

13、能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础主要内容：主要内容：工程热力学的任务及基本概念工程热力学的任务及基本概念热力学第一定律热力学第一定律理想气体的性质及其主要热力过程理想气体的性质及其主要热力过程稳定流动能量方程及其分析稳定流动能量方程及其分析水和水蒸汽的性质及其主要热力过程水和水蒸汽的性质及其主要热力过程热力学第二定律热力学第二定律蒸汽动力循环分析蒸汽动力循环分析2022/12/3113动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工

14、程研究所）工程热力学的任务及基本概念工程热力学的任务及基本概念工程热力学的主要任务工程热力学的主要任务基本定义基本定义工程热力学的应用及其发展工程热力学的应用及其发展能量转换面临的三个问题能量转换面临的三个问题工程热力学的理论支柱工程热力学的理论支柱基本概念基本概念热力系热力系工质、工质的状态与状态参数工质、工质的状态与状态参数基本状态参数及其测量基本状态参数及其测量第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3114动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）基本定义基本定义热力发电厂：利用各种热能转换为电能

15、的企业热力发电厂：利用各种热能转换为电能的企业火电厂：热力发电厂中使用化石燃料的电厂火电厂：热力发电厂中使用化石燃料的电厂火电厂中的能量转换：火电厂中的能量转换：通过燃烧将燃料化学能转化为烟气的热能（炉内）通过燃烧将燃料化学能转化为烟气的热能（炉内）烟气热能以辐射对流等方式加热水为蒸汽（锅内）烟气热能以辐射对流等方式加热水为蒸汽（锅内）蒸汽在汽缸各级内将热能转化为转子动能（汽机）蒸汽在汽缸各级内将热能转化为转子动能（汽机）凝汽器凝水经水泵升压加热器升温至锅炉（回热）凝汽器凝水经水泵升压加热器升温至锅炉（回热）涉及热力学原理、传热原理、热力设备工作原理涉及热力学原理、传热原理、热力设备工作原理热

16、力学：研究热现象规律的科学热力学：研究热现象规律的科学工程热力学：研究热能与机械能转换的科学工程热力学：研究热能与机械能转换的科学第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3115动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）工程热力学的应用及其发展工程热力学的应用及其发展工程热力学研究以提高热能利用率为核心工程热力学研究以提高热能利用率为核心热力机械、低温制冷、空气分离、采暖通风热力机械、低温制冷、空气分离、采暖通风航空航天、海水淡化、超导传递、化学精炼航空航天、海水淡化、超导传递、化学精炼工程热力学的研究方

17、法工程热力学的研究方法现象或者经典热力学现象或者经典热力学统计热力学统计热力学工程热力学的发展工程热力学的发展同物理学、化学、生命科学等学科交叉渗透同物理学、化学、生命科学等学科交叉渗透第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3116动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）能量转换面临的三个问题能量转换面临的三个问题热能与机械能相互转换间的数量关系热能与机械能相互转换间的数量关系热能与机械能的转换是否存在定量？热能与机械能的转换是否存在定量？不耗能而输出功的第一类永动机是否现实？不耗能而输出功的第一类永

18、动机是否现实？热能与机械能相互转换间的质量关系热能与机械能相互转换间的质量关系热能与机械能是否存在质量上的差异？热能与机械能是否存在质量上的差异？冷却单一热源作功的第二类永动机是否现实？冷却单一热源作功的第二类永动机是否现实？工质的热力性质如何影响热与功的转换工质的热力性质如何影响热与功的转换理想气体（空气或者烟气）理想气体（空气或者烟气）实际工质（水和水蒸汽工质）实际工质（水和水蒸汽工质）第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3117动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）工程热力学的理论支柱工程热

19、力学的理论支柱热力学第一定律热力学第一定律热能与机械能相互转换存在守恒关系！热能与机械能相互转换存在守恒关系！第一类永动机是不现实的！第一类永动机是不现实的！热力学第二定律热力学第二定律能量的不等价表现为转换方向与限度的差异！能量的不等价表现为转换方向与限度的差异！第二类永动机是不现实的！第二类永动机是不现实的！工质的热力学性质工质的热力学性质理想气体的状态方程与典型热力过程理想气体的状态方程与典型热力过程水蒸汽的热力学性质方程与典型热力过程水蒸汽的热力学性质方程与典型热力过程第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3118动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研

20、究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）热力系热力系热力系的定义热力系的定义为分析问题方便而人为分离出来的研究对象为分析问题方便而人为分离出来的研究对象其边界可真实可虚构；可以固定亦可涨缩其边界可真实可虚构；可以固定亦可涨缩热力系的种类热力系的种类流动系：热力系与外界有物质交换及能量交换流动系：热力系与外界有物质交换及能量交换封闭系：热力系与外界无物质交换有能量交换封闭系：热力系与外界无物质交换有能量交换绝热系：热力系与外界有物质交换无能量交换绝热系：热力系与外界有物质交换无能量交换孤立系：热力系与外界无物质交换无能量交换孤立系：热力系与外界无物质交换无能量交换第一章、工

21、程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3119动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）工质、工质的状态与状态参数工质、工质的状态与状态参数工质的定义工质的定义工质是参与热功转换的媒介物质工质是参与热功转换的媒介物质热功转换完成后工质本身并无变化热功转换完成后工质本身并无变化工质的状态工质的状态工质在某瞬间的物理特性工质在某瞬间的物理特性工质的状态参数工质的状态参数描述状态的物理量定义为状态参数描述状态的物理量定义为状态参数状态参数与与达到该状态的路径无关状态参数与与达到该状态的路径无关基本状态参数基本状态参数物

22、理意义明确且易于测量的状态参数物理意义明确且易于测量的状态参数第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3120动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）温度及其测量温度及其测量基本定义基本定义表示物体冷热程度的物理量表示物体冷热程度的物理量单位单位绝对温度绝对温度T是是SI单位制的基本单位，单位为单位制的基本单位，单位为K摄氏温度摄氏温度t 是日常计量单位，单位为是日常计量单位，单位为上述温度的相互关系为：上述温度的相互关系为：Tt273.15温度测量温度测量利用物体的物理或者化学性质与温度相关性利用物体

23、的物理或者化学性质与温度相关性水银温度计、热电阻温度计、热电偶温度计水银温度计、热电阻温度计、热电偶温度计半导体温度计、辐射式温度计半导体温度计、辐射式温度计第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3121动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）压力及其测量压力及其测量基本定义基本定义单位面积上受到的垂直作用力单位面积上受到的垂直作用力单位单位压力用符号压力用符号p 表示；基本单位为表示；基本单位为N/m2；符号符号Pa单位液柱高：单位液柱高：1mmHg=133.322(Pa)工程大气压：工程大气压：1

24、kgf/cm2=9.8067 104(Pa)压力测量压力测量压阻式、压磁式、压电式与力平衡式压力计压阻式、压磁式、压电式与力平衡式压力计大气压力、表压力（真空）与绝对压力大气压力、表压力（真空）与绝对压力当绝对压力高于大气压力时：当绝对压力高于大气压力时：p=pb+pg当绝对压力低于大气压力时：当绝对压力低于大气压力时：p=pb-pv第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3122动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律表达式热力学第一定律表达式内能、功量和热量

25、内能、功量和热量第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3123动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）热力学第一定律表达式热力学第一定律表达式本质本质是能量转换与守恒定律在工程热力学中的应用是能量转换与守恒定律在工程热力学中的应用没有一种机器可以不消耗能量而连续作功没有一种机器可以不消耗能量而连续作功表述表述热功可以相互转换，而且在数量上守恒热功可以相互转换，而且在数量上守恒封闭系热力学第一定律的数学表达式封闭系热力学第一定律的数学表达式能量平衡：能量平衡：Q-AW=E2-E1式中：式中：Q为热量；为

26、热量；W为功量；为功量；EEk+Epu对于封闭热力系：对于封闭热力系：Q-AW=u2-u1对单位工质微小变化：对单位工质微小变化：dq=du+pdv第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3124动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）内能、功量和热量内能、功量和热量内能内能各种微观能量的总和为内能，各种微观能量的总和为内能，其中内动能与温度有关而内势能取决与比容其中内动能与温度有关而内势能取决与比容功与压容图功与压容图微分功量为：微分功量为：dw=p dv压力是作功的推动力；比容变化是作功的标志压力是

27、作功的推动力；比容变化是作功的标志热与温熵图热与温熵图微分热量为：微分热量为：dq=T ds 由此定义：由此定义：ds=dq/T温度是传热的推动力；比熵变化是传热的标志温度是传热的推动力；比熵变化是传热的标志实际上热量需要由其他的定义式计算实际上热量需要由其他的定义式计算第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3125动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）理想气体的性质及其主要热力过程理想气体的性质及其主要热力过程理想气体的性质理想气体的性质理想气体的其他状态参数理想气体的其他状态参数理想气体的定容过

28、程理想气体的定容过程理想气体的定压过程理想气体的定压过程理想气体的定温过程理想气体的定温过程理想气体的定熵过程理想气体的定熵过程理想气体的多变过程理想气体的多变过程第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3126动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）理想气体的性质理想气体的性质理想气体的定义与意义理想气体的定义与意义理想气体假设其分子不占体积，分子间无作用理想气体假设其分子不占体积，分子间无作用该模型的引入具有三个方面的意义该模型的引入具有三个方面的意义状态方程（基本状态参数之间的关系）状态方程（基本

29、状态参数之间的关系）状态方程：状态方程：p v=R T(R为气体常数为气体常数)对同种气体，无论在什么状态，对同种气体，无论在什么状态，R恒为常数恒为常数通用气体常数通用气体常数同温同压下，不同气体的比容不同，故同温同压下，不同气体的比容不同，故R不同不同根据阿付加德罗定律，摩尔质量的容积相等根据阿付加德罗定律，摩尔质量的容积相等通用气体常数：通用气体常数：RmR 103 8.3143 (分子量分子量)第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3127动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）理想气体的其他

30、状态参数理想气体的其他状态参数气体比热气体比热定义气体比热：定义气体比热：c=dq/dT 据此有：据此有：dqc dT种类、单位、过程和温度区间是影响种类、单位、过程和温度区间是影响c的因素的因素理想气体内能（用第一定律分析定容过程）理想气体内能（用第一定律分析定容过程）第一定律：第一定律：dqv=cvdT=du 则：则：du=cvdT理想气体比焓（用第一定律分析定压过程）理想气体比焓（用第一定律分析定压过程）第一定律：第一定律：dqp=cPdT=dh 则：则：dh=cpdT理想气体比熵理想气体比熵熵定义：熵定义：ds=dq/T=(du+pdv)/T=(cvdT+pdv)/T第一章、工程热力学

31、基础第一章、工程热力学基础2022/12/3128动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）理想气体的定容过程理想气体的定容过程定容过程方程：定容过程方程：vconst状态方程：状态方程：p/T=R/v=const 过程膨胀功：过程膨胀功：dw=pdv=0过程吸热量：过程吸热量：dq=du+pdv=du=cvdT熵增：熵增：ds=cvdT/T 在温熵图上为对数曲线在温熵图上为对数曲线定容过程在压容图上垂直于比容坐标轴定容过程在压容图上垂直于比容坐标轴第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3129动力工程

32、系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）理想气体的定压过程理想气体的定压过程定压过程方程：定压过程方程：pconst状态方程：状态方程：v/T=R/p=const 过程膨胀功：过程膨胀功：dw=pdv w=p(v2-v1)过程吸热量：过程吸热量：dq=cpdT熵增：熵增：ds=cpdT/T 在温熵图上为对数曲线在温熵图上为对数曲线定压过程在压容图上垂直于压力坐标轴定压过程在压容图上垂直于压力坐标轴第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3130动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（

33、热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）理想气体的定温过程理想气体的定温过程定温过程方程：定温过程方程：Tconst状态方程：状态方程：p v=R T=const 过程膨胀功：过程膨胀功：dw=pdv=R T dv/v内能内能du=cvdT=0；比焓比焓dh=cpdT=0过程吸热量：过程吸热量：dq=du+pdv=dw=R T dv/v定温过程在温熵图上垂直于温度坐标轴定温过程在温熵图上垂直于温度坐标轴定温过程在压容图上为双曲线定温过程在压容图上为双曲线第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3131动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热

34、能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）理想气体的定熵过程理想气体的定熵过程定熵过程方程：定熵过程方程：pvkconst(k为绝热指数为绝热指数)状态方程：状态方程：pv=RT过程膨胀功：过程膨胀功：dw=pdv=(p2v2-p1v1)/(1-k)=内能内能du=cvdT；比焓比焓dh=cpdT过程吸热量：过程吸热量：dq=Tds=0定熵过程在温熵图上垂直于比熵坐标轴定熵过程在温熵图上垂直于比熵坐标轴定熵过程在压容图上为不等边高次双曲线定熵过程在压容图上为不等边高次双曲线第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3132动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所

35、）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）定熵过程方程的推导定熵过程方程的推导由焓的定义：由焓的定义：h=u+pv 即即dh=du+pdv+vdp第一定律为：第一定律为：dq=du+pdv=dh-vdp绝热过程中：绝热过程中：dq0由上式得：由上式得：cvdT=-pdv以及以及cpdT=vdp两式相除：两式相除：cp/cv=k=-vdp/pdv分离变量得：分离变量得：dp/p=-kdv/v两边积分整理得：两边积分整理得：pvk=const第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3133动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工

36、程研究所）动力工程系（热能工程研究所）理想气体的多变过程理想气体的多变过程定熵过程方程：定熵过程方程：pvnconst(n为多变指数为多变指数)状态方程：状态方程：pv=RT过程膨胀功：过程膨胀功：dw=pdv=(p2v2-p1v1)/(1-n)=内能内能du=cvdT；比焓比焓dh=cpdT过程吸热量：过程吸热量：dq=cvdT-R(T2-T1)/(n-1)=多变过程在温熵图上为一簇曲线多变过程在温熵图上为一簇曲线多变过程在压容图上也为一簇曲线多变过程在压容图上也为一簇曲线第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3134动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究

37、所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）稳定流动能量方程稳定流动能量方程流动热力系流动热力系系统储能的变化系统储能的变化维持系统流动的推动功维持系统流动的推动功系统进出能量（热量与功量）系统进出能量（热量与功量）稳定流动能量方程稳定流动能量方程第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3135动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）流动热力系流动热力系第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3136动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（

38、热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）热力系内工质储能变化热力系内工质储能变化热力系内工质储能为热力系内工质储能为EEkEPU进口处单位工质储能进口处单位工质储能e1ek1ep1+u1宏观动能：宏观动能：ek1(c1)2/2宏观势能：宏观势能：ep1g(z1)进口处单位工质储能进口处单位工质储能e2ek2ep2+u2宏观动能：宏观动能：ek2(c2)2/2宏观势能：宏观势能：ep2g(z2)储能变化：储能变化：e ek ep u第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3137动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系

39、（热能工程研究所）维持系统流动的推动功维持系统流动的推动功流动系的特点流动系的特点包含工质进出（与外界有物质交换）包含工质进出（与外界有物质交换）工质进出系统需要额外消耗推动功工质进出系统需要额外消耗推动功工质进出系统的推动功工质进出系统的推动功工质进入系统，外界作功工质进入系统，外界作功p1v1，克服流动阻力克服流动阻力工质离开系统，系统作功工质离开系统，系统作功p2v2，克服流动阻力克服流动阻力维持流动系统付出的推动功维持流动系统付出的推动功出口与进口的耗功差出口与进口的耗功差(pv)p2v2 p1v1第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3138动力工程系（热能工程

40、研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）系统进出能量（热量与功量）系统进出能量（热量与功量）进出系统的热量进出系统的热量系统与外界交换的热量为系统与外界交换的热量为Q加入系统的热量为正，反之为负加入系统的热量为正，反之为负进出系统的功量进出系统的功量在流动系中的功量称为轴功在流动系中的功量称为轴功轴功伴随能量形式的变化而不同于膨胀功轴功伴随能量形式的变化而不同于膨胀功系统对外作功为正，反之为负系统对外作功为正，反之为负第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3139动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动

41、力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）稳定流动能量方程稳定流动能量方程流动系稳定流动能量方程流动系稳定流动能量方程稳定流动方程：稳定流动方程：q ewi(pv)稳定流动能量方程的意义稳定流动能量方程的意义对稳定流动系中的工质加热，产生以下效果对稳定流动系中的工质加热，产生以下效果可以改变工质的储能可以改变工质的储能可以转化为轴功输出可以转化为轴功输出可以获得工质流动的推动功可以获得工质流动的推动功第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3140动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）稳定

42、流动能量方程分析稳定流动能量方程分析状态参数焓状态参数焓技术功技术功技术功的意义技术功的意义技术功的表达式技术功的表达式膨胀功膨胀功稳定流动能量方程的第二种微分表达式稳定流动能量方程的第二种微分表达式膨胀功与技术功的关系膨胀功与技术功的关系第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3141动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）状态参数焓状态参数焓状态参数焓的定义状态参数焓的定义焓定义为：焓定义为：hupv焓的微分表达：焓的微分表达：dhdupdvvdp状态参数焓的意义状态参数焓的意义焓定义为内能与推动功

43、之和焓定义为内能与推动功之和焓在流动系的能量转换分析中具有重要作用焓在流动系的能量转换分析中具有重要作用焓用以表达直接取决于工质状态的能量焓用以表达直接取决于工质状态的能量单位质量的焓为比焓单位质量的焓为比焓第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3142动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）技术功技术功技术功的意义技术功的意义定义技术功是宏观动能、宏观势能与轴功和定义技术功是宏观动能、宏观势能与轴功和是稳定流动能量方程中与机械功相关的能量是稳定流动能量方程中与机械功相关的能量技术功是流动系输出的技术

44、上可利用的能量技术功是流动系输出的技术上可利用的能量技术功的表达式技术功的表达式定义式：定义式：wt(c2)/2g zwi由稳定流动能量方程：由稳定流动能量方程：wtq u(pv)技术功以压力变化为标志：技术功以压力变化为标志：wt v p第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3143动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）膨胀功膨胀功膨胀功的意义与特点膨胀功的意义与特点膨胀功是封闭系输出的功量膨胀功是封闭系输出的功量膨胀功由热能直接转换，无其他能量形式变化膨胀功由热能直接转换，无其他能量形式变化膨胀

45、功是热能转换为机械能的根本途径膨胀功是热能转换为机械能的根本途径膨胀功的表达式膨胀功的表达式定义式：定义式：wpdv由封闭系的能量方程：由封闭系的能量方程：wq u第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3144动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）能量平衡的第二微分表达式能量平衡的第二微分表达式稳定流动能量方程稳定流动能量方程原型：原型：q(c2)/2g z u(pv)wi变形：变形：q u (c2)/2g z(pv)wi代入：代入：q u p v （第一微分表达式）第一微分表达式）整理：整理：wt

46、(c2)/2g zwiv p转化：转化：q(upv)wt hv p结论：结论：dqdhvdp （第二微分表达式）第二微分表达式）源自热能的机械能恒等于膨胀功源自热能的机械能恒等于膨胀功流动系中膨胀功等价于技术功与推动功之和流动系中膨胀功等价于技术功与推动功之和第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3145动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）膨胀功与技术功的关系膨胀功与技术功的关系相同点相同点技术功是流动系的作功形式，但源自膨胀功技术功是流动系的作功形式，但源自膨胀功是热力系对外输出的机械能，具有相

47、同单位是热力系对外输出的机械能，具有相同单位相异点相异点膨胀功对应封闭系，技术功对应流动系膨胀功对应封闭系，技术功对应流动系数值不等数值不等膨胀功是膨胀功是pv图中压力曲线与比容轴间面积图中压力曲线与比容轴间面积技术功是技术功是pv图中压力曲线与压力轴间面积图中压力曲线与压力轴间面积形式不同形式不同膨胀功是工质热能直接转化为机械能膨胀功是工质热能直接转化为机械能技术功是工质热能转为工质动能，再转为轴的机械能技术功是工质热能转为工质动能，再转为轴的机械能第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3146动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程

48、研究所）动力工程系（热能工程研究所）水蒸汽的性质及其主要热力过程水蒸汽的性质及其主要热力过程水蒸汽的定压形成及相图水蒸汽的定压形成及相图水蒸汽性质图表及其应用水蒸汽性质图表及其应用水蒸汽性质的数值计算水蒸汽性质的数值计算水蒸汽的典型热力过程水蒸汽的典型热力过程第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3147动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）水蒸汽的定压形成及相图水蒸汽的定压形成及相图水蒸汽的定压形成过程水蒸汽的定压形成过程水蒸汽的状态变化水蒸汽的状态变化水蒸汽的相图水蒸汽的相图水蒸汽相图的分析水蒸

49、汽相图的分析第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3148动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）水蒸汽的定压形成水蒸汽的定压形成第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3149动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）水和水蒸汽的状态变化水和水蒸汽的状态变化未饱和水未饱和水(a1)状态状态未饱和水受热后，温度升高，比容略增未饱和水受热后，温度升高，比容略增饱和水饱和水(a)湿蒸汽湿蒸汽(ax)与饱和汽与饱和汽(

50、a”)状状态态当温度升高至饱和温度，水始沸腾，为饱和水当温度升高至饱和温度，水始沸腾，为饱和水饱和水加热，温度不变，汽量增加，比容增加饱和水加热，温度不变，汽量增加，比容增加继续加热使水全变为汽，温度不变，为饱和汽继续加热使水全变为汽，温度不变，为饱和汽过热蒸汽过热蒸汽(a2)状态状态饱和蒸汽受热后，温度升高，比容增加饱和蒸汽受热后，温度升高，比容增加第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基础2022/12/3150动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）动力工程系（热能工程研究所）水蒸汽的相图水蒸汽的相图第一章、工程热力学基础第一章、工程热力学基