工程热力学与传热学基本理论优秀课件.ppt

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1、工程热力学与传热学基本理论1 1第1页，本讲稿共33页1-4 热力过程、准静态过程和可逆过程 一、热力过程一、热力过程2第2页，本讲稿共33页热力过程定义：工质从一个状态经过一系列的中间状态工质从一个状态经过一系列的中间状态变至另一状态，我们就将这种工质的状变至另一状态，我们就将这种工质的状态变化过程称为热力过程，简称过程。态变化过程称为热力过程，简称过程。3第3页，本讲稿共33页二、准平衡过程（准静态过程）二、准平衡过程（准静态过程）4第4页，本讲稿共33页5第5页，本讲稿共33页 实质：实质：偏离平衡态无穷小，随时偏离平衡态无穷小，随时 恢复平衡的状态变化过程恢复平衡的状态变化过程。进行条

2、件进行条件：破坏平衡的势破坏平衡的势 过程进行无限缓慢过程进行无限缓慢工质有恢复平衡的能力工质有恢复平衡的能力准静态过程可在状态参数图上用准静态过程可在状态参数图上用连续实线连续实线表示表示无穷小无穷小准平衡过程实质和进行条件准平衡过程实质和进行条件6第6页，本讲稿共33页三、可逆过程l可逆过程是指当系统由始态变化到终态，又由终态沿原来路径返回始态时，若参与该变化过程的系统及外界均能完全返回原来状态，则称该变化过程为可逆过程。反之，则为不可逆过程。7第7页，本讲稿共33页8第8页，本讲稿共33页 实实际际过过程程都都是是不不可可逆逆过过程程，如如传传热热、混混合合、扩散、渗透、溶解、燃烧、电加

3、热等扩散、渗透、溶解、燃烧、电加热等 。可可逆逆过过程程是是一一个个理理想想过过程程。可可逆逆过过程程的的条条件件：准平衡过程准平衡过程无耗散效应无耗散效应。一一一一个个个个可可可可逆逆逆逆过过过过程程程程必必必必定定定定是是是是准准准准静静静静态态态态过过过过程程程程，而而而而过过过过程程程程的的的的不不不不平衡必然导致过程的不可逆。平衡必然导致过程的不可逆。平衡必然导致过程的不可逆。平衡必然导致过程的不可逆。可逆过程可用状态参数图上实线表示可逆过程可用状态参数图上实线表示9第9页，本讲稿共33页 1.都是由一系列平衡态组成，都能在热力学参数坐标图上都是由一系列平衡态组成，都能在热力学参数坐

4、标图上用一连续的曲线表示。用一连续的曲线表示。2.准静态着眼于系统内部平衡，可逆着眼于准静态着眼于系统内部平衡，可逆着眼于 系统内部及系统与外界作用的总效果系统内部及系统与外界作用的总效果 3.可逆可逆=准静态准静态+没有耗散效应没有耗散效应准静态过程和可逆过程的联系与区别准静态过程和可逆过程的联系与区别10第10页，本讲稿共33页 注意：注意：可逆过程只是指可能性，并不可逆过程只是指可能性，并不 是指必须要回到初态的过程。是指必须要回到初态的过程。实际过程都是不可逆过程！11第11页，本讲稿共33页1-5 功和热量l热力过程lA、本身状态发生变化lB、与外界进行能量交换12第12页，本讲稿共

5、33页一、功l功的起源l功的热力学定义：热力系统通过界面与外界进行的机械能的交换量称为作功量，简称为功（机械功）。符号：符号：符号：符号：W 单位：单位：单位：单位：J 或或 kJ 符号：符号：符号：符号：w 单位：单位：单位：单位：J/kg 或或 kJ/kg13第13页，本讲稿共33页 对于对于微元可逆过程，微元可逆过程，微元可逆过程，微元可逆过程，对于可逆过程对于可逆过程对于可逆过程对于可逆过程1 1 1 12 2 2 2：膨胀：膨胀：dv 0,0,w 0 0压缩：压缩：压缩：压缩：dv 0,w 0;系统放热：系统放热：q 0。热热量量和和功功量量都都是是系系统统与与外外界界在在相相互互作

6、作用用的的过过程程中所传递的能量，都是中所传递的能量，都是过程量过程量而不是而不是状态量状态量 18第18页，本讲稿共33页 热量与功的异同：热量与功的异同：1.均为通过边界传递的能量；均为通过边界传递的能量；3.功传递由压力差推动，比体积变化是作功标志；功传递由压力差推动，比体积变化是作功标志；热量传递由温差推动，比熵变化是传热的标志；热量传递由温差推动，比熵变化是传热的标志；4.功是物系间通过宏观运动发生相互作用传递的能量；功是物系间通过宏观运动发生相互作用传递的能量；热是物系间通过紊乱的微粒运动发生相互作用而传递的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。能量。功功2.均为过

7、程量；均为过程量；热是无条件的；热是无条件的；热热功是有条件、限度的。功是有条件、限度的。19第19页，本讲稿共33页1-6熵（熵（entropy）与温熵图与温熵图l寻找热量的广义位移l寻找热量的广义力20第20页，本讲稿共33页 在在在在可可可可逆逆逆逆过过过过程程程程中中中中，系系系系统统统统与与与与外外外外界界界界交交交交换换换换的的的的热热热热量量量量与与与与功功功功量量量量的计算公式具有相同的形式。的计算公式具有相同的形式。的计算公式具有相同的形式。的计算公式具有相同的形式。功量功量：热量热量热量热量：s s 称称称称为为为为比比熵熵。比比熵熵同同同同比比体体积积 v v 一一一一样

8、样样样是是是是工工工工质质质质的的的的状状状状态态态态参参参参数。数。数。数。比熵比熵比熵比熵的定义式：的定义式：（可逆过程）（可逆过程）比熵比熵比熵比熵的单位为的单位为J/(kgK)或或 kJ/(kgK)。21第21页，本讲稿共33页对于质量为对于质量为 m 的工质，的工质，S为质量为为质量为 m 的工质的熵，单位是的工质的熵，单位是 J/K。22第22页，本讲稿共33页（2 2）示热图示热图（T-s s图图图图）在在可可逆逆过过程程中中单单位位质质量量工工质质与与外外界界交交换换的的热热量量可可以以用用T-s 图图（温温温温熵熵熵熵图图图图）上上上上过过过过程程程程曲曲曲曲线线线线下下下下

9、的的的的面面面面积积积积来表示。来表示。来表示。来表示。温温熵熵图图也也称称示示示示热图热图热图热图23第23页，本讲稿共33页 根根根根据据据据熵熵熵熵的的的的变变变变化化化化判判判判断断断断一一一一个个个个可可可可逆逆逆逆过过过过程程程程中中中中系系系系统统统统与与与与外外外外界之间热量交换的方向：界之间热量交换的方向：界之间热量交换的方向：界之间热量交换的方向：系统吸热；系统吸热；系统吸热；系统吸热；，系统放热。系统放热。系统放热。系统放热。，系统绝热，系统绝热，系统绝热，系统绝热，定熵过程定熵过程定熵过程定熵过程。，24第24页，本讲稿共33页需要强调（可逆过程）（可逆过程）离开可逆这

10、个条件，上式是不成立的25第25页，本讲稿共33页1-7 热力循环热力循环l持续动力的概念l一、定义：工质从某一初态出发经历一系列状态变化过程之后，又回到了初始状态时，我们称为经历一个热力循环，或者简称循环。26第26页，本讲稿共33页二、分类l循环是由过程所组成l可逆循环：完全由可逆过程所组成的循环为可逆循环，即工质在一循环达到原状态之后可以按照原途径所经历的全部状态而顺序相反地逆行再回到初始状态。l不可逆循环，组成的过程中，只要存在任何一部分不可逆过程，则循环不可逆27第27页，本讲稿共33页三、参数坐标图分析三、参数坐标图分析28第28页，本讲稿共33页四、动力循环（正向循环）（动力循环

11、（正向循环）（power cycle;direct cycle）输出净功；输出净功；在在pv图及图及Ts图上顺时针进行；图上顺时针进行；膨胀线在压缩线上方；吸热线在放热线上方。膨胀线在压缩线上方；吸热线在放热线上方。29第29页，本讲稿共33页五、五、逆向循环逆向循环(reverse cycle)制冷循环制冷循环(refrigeration cycle)热泵循环热泵循环(heat-pump cycle)一般地讲：输入净功；一般地讲：输入净功；在状态参数图逆时针运进行；在状态参数图逆时针运进行；吸热小于放热。吸热小于放热。30第30页，本讲稿共33页课后作业l思考题：4，5，6，7l练习题：6，7，8（1，2，3)31第31页，本讲稿共33页本章小结l工程热力学研究对象和研究方法l热力系统、平衡状态、准静态过程、可逆过程，热力循环l基本状态参数和过程量l会解决工程实际中的简单计算32第32页，本讲稿共33页33第33页，本讲稿共33页