《工程热力学》课件.pptx

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1、工程工程热热力学力学ppt课课件件鼓玩娩鸷秽谵塑瘀倒囿contents目录工程热力学概述热力学基本概念热力学第一定律热力学第二定律气体性质与理想气体定律热力循环与热机效率传热学基础01工程工程热热力学概述力学概述工程热力学是研究热能与其他形式能量之间转换规律的学科，主要涉及热力学的基本定律、热力学过程和热力循环等。工程热力学是一门理论性较强的学科，需要掌握热力学的基本概念、定律和公式，同时还需要了解其在工程实践中的应用。定义与特点特点定义能源利用工程热力学在能源利用领域中有着广泛的应用，如火力发电、核能发电、地热能利用等。工业过程工程热力学在工业过程中也发挥着重要的作用，如化工、制冷、空调、热

2、泵等。交通运输工程热力学在交通运输领域的应用包括汽车、航空和船舶等，涉及到内燃机、喷气发动机和蒸汽轮机等热力设备。工程热力学的应用领域热力学的形成19世纪中叶，科学家们开始系统地研究热力学的基本定律和原理，并逐渐形成了工程热力学的学科体系。早期的热学研究工程热力学的发展可以追溯到古代人类对火的认识和应用，以及文艺复兴时期的科学家对热学的研究。现代工程热力学随着科技的发展和工业的进步，工程热力学在能源利用、环境保护和可持续发展等领域的应用越来越广泛，推动了工程热力学的不断发展和完善。工程热力学的发展历程02热热力学基本概念力学基本概念简单系统、封闭系统、敞开系统、隔离系统等。热力系统分类压力、温

3、度、体积、内能、熵等。状态参数描述热力系统状态关系的数学表达式。状态方程等温、等压、等容等过程。热力状态变化热力系统与状态热力平衡描述系统平衡条件的数学表达式。热力平衡方程热力平衡态特性热力平衡态变化01020403系统从非平衡态过渡到平衡态的过程。系统中各部分之间没有宏观的热量交换和功的传递。压力、温度、体积等参数在平衡态下保持恒定。热力平衡与状态方程热力过程系统状态随时间的变化历程。可逆过程与不可逆过程可逆过程是无限接近平衡态的过程，不可逆过程是远离平衡态的过程。热力循环由一系列连续的热力过程组成的闭合路径。热力循环效率衡量循环性能的重要参数。热力过程与循环02030401热力性质与参数热

4、力学第一定律与第二定律：描述能量转换和利用的两条基本定律。热力学参数：焓、熵、吉布斯自由能等。热力学函数的性质：可加性、相对性等。热力学函数的计算方法：利用已知的热力学参数和状态方程进行计算。03热热力学第一定律力学第一定律能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体传递到另一个物体。热力学第一定律的表述是在封闭系统中，能量守恒，即进入和离开系统的能量总和相等。热力学第一定律也可以表述为热力学第一定律的表述热力学第一定律在工程实践中有着广泛的应用，如热力发动机、制冷机、热泵等设备的效率计算，以及热量传递、热能转换等问题的分析和计算。热力学第一定律也是评估

5、和改进热力系统性能的重要依据，通过分析和优化能量转换和传递过程，可以提高系统的效率和性能。在设计和优化热力系统时，需要遵循热力学第一定律，确保能量在转换和传递过程中的有效利用，避免能量的浪费。热力学第一定律的应用热力学第一定律揭示了能量转换和利用的基本规律，即能量在转换和传递过程中保持守恒。在能源利用领域，热力学第一定律为提高能源利用效率和开发新能源提供了理论支持。例如，通过优化燃烧过程和提高热能转换效率，可以提高燃煤发电厂的发电效率；同时，开发利用可再生能源，如太阳能、风能等，也是遵循热力学第一定律的典型应用。此外，热力学第一定律在节能减排、环保技术等领域也有着广泛的应用，如余热回收、热能梯

6、级利用等，这些技术的应用有助于减少能源浪费和降低环境污染。010203热力学第一定律的能量转换与利用04热热力学第二定律力学第二定律热力学第二定律的表述01热力学第二定律指出，不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响。02热力学第二定律也表述为，不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。03热力学第二定律还表述为，第二类永动机不可能制成。制冷技术通过制冷循环，利用热力学第二定律，可以将热量从低温物体传到高温物体，实现制冷效果。热泵利用热力学第二定律，可以将环境中的热量吸收并输送到需要加热的物体上，实现供暖和制冷的双重效果。热力发电利用热力学第二定律，可以将热能转化为

7、电能，例如火力发电站和核能发电站。热力学第二定律的应用熵增原理根据热力学第二定律，封闭系统的熵不会减少，只会增加。这意味着自然发生的反应总是向着熵增加的方向进行。熵与自然现象熵增原理可以解释许多自然现象，例如地球上气候变化、生物进化等。熵熵是描述系统混乱度的物理量，熵增加表示系统从有序向无序转化。热力学第二定律的熵与熵增原理05气体性气体性质质与理想气体定律与理想气体定律气体性质与分类气体性质气体具有扩散性、可压缩性和粘性等性质。气体分类根据分子间相互作用力的不同，气体可分为理想气体和真实气体。理想气体状态方程PV=nRT，其中P表示压力，V表示体积，n表示摩尔数，R表示气体常数，T表示温度。

8、理想气体状态方程的应用用于描述气体的状态变化和计算气体的各种物理量。理想气体状态方程VS理想气体混合物具有加和性、均匀性、扩散性和完全互溶性等性质。理想气体混合物的计算通过混合物的总压力、总温度和各组分的摩尔数来计算混合物的各种物理量。理想气体混合物的性质理想气体混合物真实气体近似与修正真实气体在一定条件下可以近似为理想气体。真实气体的近似由于真实气体分子间存在相互作用力，因此需要引入修正系数对理想气体状态方程进行修正。真实气体的修正06热热力循力循环环与与热热机效率机效率根据工作物质和循环过程的不同，热力循环可以分为多种类型，如卡诺循环、布雷顿循环和斯特林循环等。热力循环的种类热效率是评价热

9、力循环性能的重要指标，它表示循环过程中有效利用能量的比例。热效率在热力循环过程中，不可避免地会产生各种形式的热损失，如传热损失、摩擦损失和不完全燃烧损失等。热损失为了提高热效率，可以采取措施回收热量，例如使用余热回收装置。回收热量热力循环的种类与效率循环过程内燃机的循环过程包括吸气、压缩、燃烧和排气等阶段，其中燃烧阶段释放的能量推动活塞运动。排放控制为了降低排放污染，内燃机通常配备有排放控制装置，如三元催化器和颗粒物捕集器等。效率影响因素内燃机的效率受到多种因素的影响，如进气压力、压缩比、燃油喷射和燃烧温度等。工作原理内燃机是一种将燃料化学能转化为机械能的装置，其工作原理基于热力循环。内燃机的

10、循环过程与效率燃气轮机是一种基于旋转式热力循环的发动机，其工作原理是利用高温高压燃气推动涡轮旋转。工作原理循环过程效率影响因素应用领域燃气轮机的循环过程包括进气、压缩、燃烧和排气等阶段，其中燃烧阶段释放的能量推动涡轮旋转。燃气轮机的效率受到多种因素的影响，如涡轮进口温度、压气机效率和燃烧室温度等。燃气轮机广泛应用于航空、舰船和发电等领域，具有较高的推进效率和可靠性。燃气轮机的工作原理与效率蒸汽动力循环是一种基于水蒸气的热力循环，其工作原理是利用水蒸气的热能转化为机械能。工作原理蒸汽动力循环包括蒸发、冷凝和压缩等阶段，其中蒸发和冷凝过程中水蒸气的压力变化推动活塞运动。循环过程蒸汽动力循环的效率受

11、到多种因素的影响，如蒸汽温度和压力、冷凝器的换热效率和机械效率等。效率影响因素蒸汽动力循环广泛应用于工业领域，如发电站、船舶和火车等，具有较高的能源利用效率和可靠性。应用领域蒸汽动力循环与效率07传热传热学基学基础础导热是物质内部热量传递的方式，主要通过分子、原子或自由电子的运动传递热量。导热的基本概念对流换热是指流体与固体壁面之间的热量传递，主要通过流体的流动和温度差实现。对流换热的概念辐射传热是指物体通过电磁波的形式将热量传递给其他物体的过程。辐射传热的概念导热、对流和辐射传热的基本概念导热的基本定律是傅里叶定律，即单位时间内通过某一截面的热量与该截面的面积和温度梯度的乘积成正比。稳态导热

12、是指物体内部温度分布不随时间变化的导热过程，其特点是热量传递达到平衡状态。导热的基本定律稳态导热问题导热的基本定律和稳态导热问题对流换热的基本规律对流换热主要受牛顿冷却公式支配，即物体表面通过对流方式传递的热量与物体表面温度和周围流体温度之间的温差、物体表面积以及流体性质有关。辐射换热的基本规律辐射换热主要遵循斯蒂芬-玻尔兹曼定律，即物体发射的辐射能与物体温度的四次方成正比，同时也与周围环境温度有关。对流换热和辐射换热的基本规律传热过程分析传热过程分析主要涉及热量传递的三种方式（导热、对流和辐射）及其相互影响，需要综合考虑物性参数、几何形状、操作条件等因素。要点一要点二计算方法简介常用的传热计算方法包括分析法、实验法和数值模拟法。分析法适用于简单几何形状和边界条件的传热问题；实验法需要建立经验或半经验公式；数值模拟法则通过计算机模拟传热过程，具有较高的灵活性和通用性。传热过程分析与计算方法简介THANKYOU