【正文】 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研 第一章 基本概念 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 ?第一節(jié) 熱能和機(jī)械能轉(zhuǎn)換 ?第二節(jié) 熱力系統(tǒng)與工質(zhì) ?第三節(jié) 基本狀態(tài)參數(shù) ?第四節(jié) 平衡狀態(tài) ?第五節(jié) 準(zhǔn)靜態(tài)過程、可逆過程 ?第六節(jié) 過程功和熱量 ?第七節(jié) 熱力循環(huán) 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 167。 11 熱能和機(jī)械能轉(zhuǎn)換 蒸汽 動(dòng)力裝置 一、熱能動(dòng)力裝置 鍋爐 汽輪機(jī) 凝汽器 循環(huán)水泵 給水泵 除氧器 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 燃?xì)膺M(jìn)口 排入大氣 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 空氣 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 燃燒后的廢氣 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 二、制冷裝置中熱量從低溫處傳遞到高溫處的過程 蒸發(fā)器 q2 壓縮機(jī) q1 w 冷凝器 膨脹閥 1 2 3 4 制冷劑經(jīng)過壓縮機(jī) 絕熱壓縮 后變?yōu)楦邷馗邏旱闹评鋭┱羝鹘?jīng)到冷凝器，經(jīng)過 放熱 后變?yōu)楦邏褐袦氐囊后w，經(jīng)過節(jié)流閥節(jié)流 降溫降壓 后成為濕蒸汽，流經(jīng)蒸發(fā)器，經(jīng)過蒸發(fā) 吸熱 后變?yōu)轱柡偷闹评鋭┱羝?，再回到壓縮機(jī)。如此循環(huán)工作，達(dá)到制冷循環(huán)的過程 . 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 167。 12 熱力系統(tǒng)與工質(zhì) 熱力系統(tǒng) (熱力系、系統(tǒng) )： 從熱設(shè)備中分離出來作為熱力學(xué)研究對(duì)象的物體。 （人為地） 外界：系統(tǒng)以外的所有物質(zhì) 系統(tǒng)與邊界 邊界 (界面 )：系統(tǒng)與外界的分界面 系統(tǒng) 與 外界 的作用都通過 邊界 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 熱力系統(tǒng)選取的人為性 鍋 爐 汽輪機(jī) 發(fā)電機(jī) 給水泵 凝汽器 過熱器 只交換功 只交換熱 既交換功 也交換熱 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 邊界特性 固定、 虛構(gòu) 活動(dòng) 、真實(shí) ?邊界可以是假想的，也可以是實(shí)際存在的，可以是固定的，也可以是移動(dòng)的。通常用虛線標(biāo)出。 圖 1 壓縮中的燃?xì)? 圖 2 流動(dòng)中的工質(zhì) 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 二、熱力系統(tǒng)的分類 系統(tǒng)與外界有三種相互作用形式： 質(zhì)、功、熱 1） 開口系統(tǒng)： 系統(tǒng)與外界有物質(zhì)交換 工質(zhì)流入 工質(zhì)流出 Q W 系統(tǒng)邊界 圖 3 開口系統(tǒng) 穩(wěn)定流動(dòng)開口系統(tǒng) 不穩(wěn)定流動(dòng)開口系統(tǒng) 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 2）閉口系統(tǒng)： 系統(tǒng)與外界無物質(zhì)交換 閉口系統(tǒng)具有恒定質(zhì)量，但具有恒定質(zhì)量的系統(tǒng)不 一定都是閉口系統(tǒng) Q W 圖 4 膨脹中的燃?xì)? 系統(tǒng)的邊界 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 H ot F l ui d C o n t r o l V o l u m e C o nt r o l S u r f a c e C o l d F l ui d W a r m F l ui d Concepts amp。 Definitions ?Closed system— quantity of matter under study ? Control mass ? Only heat and work can cross boundary of closed system ?Open system— region in space on which attention is focused ? Control volume ? Heat and work may cross control surface ? Mass may also cross control surface F l ui d C o n t r o l M a s s C o nt r o l S u r f a c e 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 3）絕熱系統(tǒng)： 系統(tǒng)與外界沒有熱量交換 冷源 Q W 圖 5 把冷源包括在內(nèi)的絕熱系統(tǒng) 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 4）孤立系統(tǒng)： 系統(tǒng)與外界既沒有物質(zhì)交換，也沒有熱和功的交換 孤立系統(tǒng)內(nèi)兩物體間的熱傳遞 邊界 系統(tǒng) T2 T1 Q B A 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 熱力系統(tǒng)分類 以系統(tǒng)與外界關(guān)系劃分： 有 無 是否傳質(zhì) 開口系 閉口系 是否傳熱 非絕熱系 絕熱系 是否傳功 非絕功系 絕功系 是否傳熱、功、質(zhì) 非孤立系 孤立系 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 1 2 3 4 m Q W 1 ? 開口系 熱力 系統(tǒng) 非孤立系＋相關(guān)外界 ＝ 孤立系 1+2 ? 閉口系 1+2+3 ? 絕熱閉口系 1+2+3+4 ? 孤立系 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 熱力系統(tǒng)其它分類方式 其它分類方式 物理化學(xué)性質(zhì) 均勻系 非均勻系 工質(zhì)種類 多元系 單元系 相態(tài) 多相系 單相系 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 簡單可壓縮系統(tǒng) 最重要的系統(tǒng) ? 簡單可壓縮系統(tǒng) 只交換熱量和一種準(zhǔn)靜態(tài)的容積變化功 容積變化功 壓縮功、膨脹功 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 工質(zhì) ?在熱機(jī)中要使熱能不斷地轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，需要借助于 媒介物質(zhì) 。 ?實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的媒介物質(zhì)就稱為 工質(zhì) 。 ?不同性質(zhì)的工質(zhì)對(duì)能量轉(zhuǎn)換的效果有直接影響，工質(zhì)性質(zhì)的研究是本學(xué)科的重要內(nèi)容之一。原則上，氣、液、固三態(tài)物質(zhì)都可作為工質(zhì)，但熱力學(xué)中熱能與機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)換是通過物質(zhì)的體積變化來實(shí)現(xiàn)的，為使能量轉(zhuǎn)換有效而迅速，常選 氣態(tài)物質(zhì) 作為工質(zhì)。 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 167。 13 狀態(tài)和狀態(tài)參數(shù) 狀態(tài)： 某一瞬間熱力系所呈現(xiàn)的宏觀狀況 狀態(tài)參數(shù)： 描述熱力系狀態(tài)的物理量 狀態(tài)參數(shù)的特征： 單值性：狀態(tài)確定，則狀態(tài)參數(shù)也確定，反之亦然 狀態(tài)參數(shù)的積分特征 ：