【正文】 轉(zhuǎn)換的效果？ 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 五、研究的內(nèi)容和方法 研究內(nèi)容 : ?研究能量轉(zhuǎn)換的客觀規(guī)律，即熱力學(xué)第一定律與第二 定律； ?研究工質(zhì)的基本熱力學(xué)性質(zhì)； ?研究工質(zhì)在各種熱工設(shè)備中的工作過程。 ?將熱力學(xué)基本理論應(yīng)用于工程實(shí)際，對不同的過程和循環(huán)進(jìn)行分析和計算， 探討影響能量轉(zhuǎn)換的規(guī)律及提供轉(zhuǎn)換效果的途徑。 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 工程熱力學(xué)的研究方法： 熱力學(xué)的研究方法 ? 用宏觀研究方法研究的熱力學(xué)稱經(jīng)典熱力學(xué) 。 用微觀研究方法研究的熱力學(xué)稱統(tǒng)計熱力學(xué)。 工程熱力學(xué)的研究方法： 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 課程特點(diǎn)：系統(tǒng)性強(qiáng)、概念抽象、計算簡單 。 學(xué)習(xí)要求： 1. 提高課堂學(xué)習(xí)效率。 2. 課后及時整理學(xué)習(xí)筆記，復(fù)習(xí)鞏固提高。 3. 按時、獨(dú)立完成作業(yè) 。 4. 有問題及時答疑。 5. 獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 如何學(xué)好工程熱力學(xué)： 上課認(rèn)真聽講并積極思索 自己完成作業(yè) 看一、二本參考書 積極參加 實(shí)驗(yàn) ,撰寫小 論文 理論聯(lián)系工程實(shí)際 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 六、本課程的主要內(nèi)容 1. 基本概念 2. 熱力學(xué)第一定律 3. 理想氣體的性質(zhì)及熱力過程 4. 熱力學(xué)第二定律 5. 水蒸汽 6. 壓氣機(jī)的熱力過程 7. 濕空氣 8. 制冷循環(huán) 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 七、本課程的考核 平時表現(xiàn) 包括學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、創(chuàng)新意識、思維能力以及作業(yè)是否認(rèn)真、計算準(zhǔn)確的程度等方面，以 20％計入總分。 教學(xué)實(shí)驗(yàn) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)課出勤率和實(shí)驗(yàn)報告的撰寫，以 10%計入總分。 期末閉卷考試 作為專業(yè)基礎(chǔ)課，許多概念、基礎(chǔ)理論是學(xué)生必須掌握的，因此采用閉卷考試形式?？荚噧?nèi)容覆蓋全部授課內(nèi)容。期末考試成績以 70%計入總分。 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 第一章 熱力學(xué)第一定律 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 工質(zhì)和熱源 定義：實(shí)現(xiàn)熱能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)化的媒介物質(zhì)，稱為工質(zhì)（傳遞能量的載能物質(zhì)）； 特點(diǎn)要求：（ 1）流動性；（ 2）膨脹性。 最適宜作工質(zhì)的物質(zhì)是氣體； 11 熱力系（或稱熱力系統(tǒng)） 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 熱庫 ：熱力系它具有無限大的熱容量，它可以對外放出或吸入有限的熱量而不改變自身的溫度。 熱源 ：工質(zhì)從中取熱的熱庫， 冷源 ：接受工質(zhì)放熱（排出熱能）的熱庫。 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 熱力系的定義 通常根據(jù)所研究問題的需要，人為地劃定一個或多個任意幾何面所圍成的空間作為熱力學(xué)的研究對象。這種空間內(nèi)的物質(zhì)的總和稱為 熱力學(xué)系統(tǒng) ,簡稱為系統(tǒng)或 熱力系 。 系統(tǒng)以外的一切物質(zhì)統(tǒng)稱為 外界 。系統(tǒng)與外界的界面稱為 邊界 。 系統(tǒng)與外界之間，通過邊界進(jìn)行能量的傳遞與物質(zhì)的遷移 。 熱力系 （或稱熱力系統(tǒng)）的定義 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 界面的特性 : 可以是 真實(shí)的 ， 也可以是 虛擬的 ； 可以是 固定的 ， 也可以是 運(yùn)動的 。 界面的特性 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 界面 熱 源 外界 外界 熱力系統(tǒng) 熱力系、界面、外界 例 Ⅰ 研究氣缸中的氣體。是什么熱力系？ 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 熱力系、界面、外界 界面 熱 源 外界 外界 熱力系統(tǒng) 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 熱力系、界面、外界 界面 熱 源 外界 外界 熱力系統(tǒng) 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 界面 熱 源 外界 外界 熱力系統(tǒng) 熱力系、界面、外界 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 界面 熱 源 外界 外界 熱力系統(tǒng) 熱力系、界面、外界 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 系 統(tǒng) 界面 熱力系、界面、外界 例 Ⅱ 研究氣缸中的氣體 (打開閥門 )。是什么熱力系？ 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 系 統(tǒng) 系 統(tǒng) 界面 熱力系、界面、外界 例 Ⅱ 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 系 統(tǒng) 系 統(tǒng) 界面 熱力系、界面、外界 例 Ⅱ 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 系 統(tǒng) 系 統(tǒng) 界面 熱力系、界面、外界 例 Ⅱ 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 系 統(tǒng) 界面 外界 外界 熱力系、界面、外界 例 Ⅲ 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 熱力系、界面、外 例 Ⅳ 系 統(tǒng) 界面 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 熱 熱力系統(tǒng)的分類 物質(zhì) 功 功 熱 物質(zhì) 物質(zhì) 功 物質(zhì) 絕熱熱力系 孤立熱力系 閉口熱力系 開口熱力系 按系統(tǒng)與外界之間的相互聯(lián)系劃分 ： ? 閉口系 — 與外界無物質(zhì)交換的熱力系。 ? 開口系 — 與外界有物質(zhì)交換的熱力系。 ? 絕熱系 — 與外界無熱量交換的熱力系。 ? 孤立系 — 與外界無任何聯(lián)系的熱力系。 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 閉口熱力系 閥門關(guān)閉 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 開口熱力系 開口舉例熱力系（放氣） 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 管 道 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 開口熱力系 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 開口熱力系 （鍋爐示意圖） 來自水泵 過熱器 爐墻 蒸發(fā)管 去汽輪機(jī) 燃料與空氣 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 鍋爐 的簡化熱力學(xué)分析模型 (主要考慮蒸汽的發(fā)生 ) 熱力系 熱量 （熱源） (高溫蒸汽 ) 物質(zhì) (鍋爐給水 ) 物質(zhì) 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 開口熱力系 汽輪機(jī) 去凝汽器 調(diào)速器 來自鍋爐 噴管 葉片 汽輪機(jī) 發(fā)電機(jī) 開口熱力系 汽輪機(jī) 示意圖 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 軸功 （水蒸汽） 物質(zhì) 汽輪機(jī) 的簡化熱力學(xué)分析模型 熱力系 （水蒸汽） 物質(zhì) 汽輪機(jī) 的簡化熱力學(xué)分析模型 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 來自汽輪機(jī)的水蒸汽 去水泵的凝結(jié)水 冷卻水 冷卻水 開口熱力系 （冷凝器） 開口熱力系 （冷凝器）示意圖 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 (凝結(jié)水） 物質(zhì) 蒸汽放熱給冷卻水 熱力系 （水蒸汽） 物質(zhì) 冷凝器 的簡化熱力學(xué)分析模型 (主要考慮蒸汽的凝結(jié) ) 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 開口熱力系 （水泵示意圖） 電動機(jī) 鍋爐給水 來自冷凝器的水 水 泵 開口熱力系（水泵示意圖） 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 （鍋爐給水） 物質(zhì) 水泵 的簡化熱力學(xué)分析模型 熱力系 （凝結(jié)水） 物質(zhì) 功 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 蒸汽動力裝置流程簡圖 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 冷卻水帶走熱量 （工質(zhì)放熱量） 向外輸出功 （汽輪機(jī)） （水泵耗功） （工質(zhì)吸熱量） 蒸汽動力裝置的簡化 熱力學(xué)分析模型 熱力系 向系統(tǒng)輸入功 熱源供熱 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 按照系統(tǒng)內(nèi)部的情況可劃分為 ?均勻熱力系 — 系統(tǒng)內(nèi)部各部分化學(xué)成分和物理性質(zhì)都均 ? 勻一致的系統(tǒng)，它是由單相組成的。 ?非均勻熱力系 — 由兩個或兩個以上的相態(tài)組成的熱力系。 ?單元熱力系 — 由一種化學(xué)成分組成的熱力系。 ?多元熱力系 — 由兩種或兩種以上物質(zhì)組成的熱力系。 ?可壓縮系統(tǒng) — 由可壓縮流體組成的熱力系。 ?簡單可壓縮系統(tǒng) — 與外界只有熱量和機(jī)械功交換的可壓 縮系統(tǒng)。 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 12 狀態(tài)及狀態(tài)參數(shù) 熱力學(xué)狀態(tài) 定義 :工質(zhì)在熱力變化過程中某一瞬間所呈現(xiàn)的全部宏觀物理狀況。 平衡狀態(tài)的描述 在不受外界影響（重力場除外）的條件下，如果系統(tǒng)宏觀特性不隨時間變化，則該系統(tǒng)所處的狀態(tài)稱為平衡狀態(tài)。 實(shí)現(xiàn)平衡的充要條件：無內(nèi)部、外部勢差。 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 描述工質(zhì)宏觀特性的物理量稱為狀態(tài)參數(shù)。 （ 2）熱力學(xué)中常用的狀態(tài)參數(shù) 溫度、壓力、比容、熱力學(xué)能（內(nèi)能）、焓、熵。 （１）狀態(tài)參數(shù)的數(shù)學(xué)特性 2211 d x x x???或 如果某物理量具有上述數(shù)學(xué)特性，它就是狀態(tài)參數(shù)。 狀態(tài)參數(shù) ? ? 0d x中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 (３ )狀態(tài)參數(shù)的分類 ① 基本狀態(tài)參數(shù) 能夠用儀器儀表直接或間接測量的參數(shù)。 ② 導(dǎo)出狀態(tài)參數(shù) 不能用儀器儀表直接或間接測量的參數(shù)稱為。 如 ：溫度、壓力、比容 如：熱力學(xué) （ 內(nèi)能）、焓、熵。 １）按能否用儀器或儀表進(jìn)行直接或間接測量劃分 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 ２）按與系統(tǒng)內(nèi)包含物質(zhì)多少有無關(guān)系劃分 ① 強(qiáng)度參數(shù) —— 與系統(tǒng)內(nèi)包含物質(zhì)的多少無關(guān)。 ② 廣延參數(shù) —— 與系統(tǒng)內(nèi)包含物質(zhì)的多少有關(guān)。 如：溫度、壓力、比容、比內(nèi)能、比焓、比熵等。 如：總內(nèi)能、總焓、總熵等。 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 基本狀態(tài)參數(shù) (１ )比容、密度和重度 ① 比容 單位質(zhì)量物質(zhì)所占有的容積，稱為比容。 3m /kgVvm?表達(dá)式 ② 密度 單位容積的物質(zhì)所具有的質(zhì)量，稱為密度。 3k g /mmV? ?表達(dá)式 3N /mG m gVV? ??表達(dá)式 ③ 重度 單位容積內(nèi)所含有物質(zhì)的重量，稱為重度。 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 ( ２ )壓力 熱力系的單位面積上所受到的垂直作用力。 2N /mFpA?表達(dá)式 或 Pa上式計算出的是熱力系的真實(shí)壓力稱為 絕對壓力 p。 由壓力表測量出來的壓力稱為 表壓力 pg。 由氣壓計測量出來的壓力稱為 大氣壓力 pb。 表壓力 pg、 大氣壓力