【正文】 另外在充氣過(guò)程中，雖然流動(dòng)情況隨時(shí)間變化，但可認(rèn)為通過(guò)容器邊界進(jìn)入容器的氣體進(jìn)口狀態(tài)不隨時(shí)間變化，這種充氣過(guò)程稱為 均勻狀態(tài)定態(tài)流動(dòng)過(guò)程。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 ?工質(zhì)在流動(dòng)時(shí) ， 總是從后面獲得推動(dòng)功 ， 而對(duì)前面作出推動(dòng)功 ， 進(jìn)出系統(tǒng)的推動(dòng)功之差稱為流動(dòng)功 （ 也是系統(tǒng)為維持工質(zhì)流動(dòng)所需的功 ） 。 抽去隔板，求 0?W? 例題 12： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 146 歸納 熱力學(xué)解題思路 1） 取好熱力系 2） 計(jì)算初、終態(tài) 3） 兩種解題思路 從已知條件逐步推向目標(biāo) 從目標(biāo)反過(guò)來(lái)缺什么補(bǔ)什么 4）不可逆過(guò)程的功可嘗試從外部參數(shù)著手 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 熱力學(xué)第一定律應(yīng)用于開口熱力系 ?實(shí)際熱力設(shè)備中實(shí)施的能量轉(zhuǎn)換往往是工質(zhì)在熱力裝置中循環(huán)不斷地流經(jīng)各相互銜接的熱力設(shè)備，完成不同的熱力過(guò)程后才能實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。能量既不可能創(chuàng)造，也不能消滅，它只能在一定的條件下從一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式?？赡嫜h(huán) 不可逆循環(huán) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 15 過(guò)程功和熱量 一、功的定義 定義 :力和力的方向上位移的乘積 . ??? 2121 Fd xwF d xW ??對(duì)于過(guò)程 12: 符號(hào)約定 :熱力系統(tǒng)對(duì)外輸出功為正 ,外界對(duì)系統(tǒng)作功為負(fù) . 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 二、可逆過(guò)程的功 p dVp A d xF dxW ?????? ??? 212121 )( dVVfp d VW?? ??? 212121 )( dvvfp d vw中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 功有何性質(zhì) ? ,不是狀態(tài)量 、 終狀態(tài)有關(guān) , 也與路徑有關(guān) v 1 p 2 a b 1V 2V2121 ???? ? ba WW中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 三、過(guò)程熱量 定義 :熱力系和外界之間僅僅由于溫度不同而通過(guò)邊界傳遞的能量 . 計(jì)算公式 : T d sq ?????2121T d sqdss T 2 1s 2s1 0熱量單位 :J,kJ 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 微小熱量 ： Q? 0 表示系統(tǒng)從外界吸熱； 0 表示系統(tǒng)向外界放熱。只有準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程才能在坐標(biāo)圖中用 連續(xù)曲線 表示。 ? 分子間相互作用形成的內(nèi)位能。 分度方法：認(rèn)定測(cè)溫物質(zhì)的測(cè)溫屬性隨溫度的變化是線性 的。 由壓力表測(cè)量出來(lái)的壓力稱為 表壓力 pg。 ② 廣延參數(shù) —— 與系統(tǒng)內(nèi)包含物質(zhì)的多少有關(guān)。 實(shí)現(xiàn)平衡的充要條件：無(wú)內(nèi)部、外部勢(shì)差。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 閉口熱力系 閥門關(guān)閉 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 開口熱力系 開口舉例熱力系（放氣） 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 管 道 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 開口熱力系 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 開口熱力系 （鍋爐示意圖） 來(lái)自水泵 過(guò)熱器 爐墻 蒸發(fā)管 去汽輪機(jī) 燃料與空氣 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 鍋爐 的簡(jiǎn)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(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 開口熱力系 汽輪機(jī) 去凝汽器 調(diào)速器 來(lái)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(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 軸功 （水蒸汽） 物質(zhì) 汽輪機(jī) 的簡(jiǎn)化熱力學(xué)分析模型 熱力系 （水蒸汽） 物質(zhì) 汽輪機(jī) 的簡(jiǎn)化熱力學(xué)分析模型 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 來(lái)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(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)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(jiǎn)化熱力學(xué)分析模型 (主要考慮蒸汽的凝結(jié) ) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 開口熱力系 （水泵示意圖） 電動(dòng)機(jī) 鍋爐給水 來(lái)自冷凝器的水 水 泵 開口熱力系（水泵示意圖） 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 （鍋爐給水） 物質(zhì) 水泵 的簡(jiǎn)化熱力學(xué)分析模型 熱力系 （凝結(jié)水） 物質(zhì) 功 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 蒸汽動(dòng)力裝置流程簡(jiǎn)圖 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)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(dòng)力裝置的簡(jiǎn)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(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)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。 系統(tǒng)與外界之間，通過(guò)邊界進(jìn)行能量的傳遞與物質(zhì)的遷移 。期末考試成績(jī)以 70%計(jì)入總分。 2. 課后及時(shí)整理學(xué)習(xí)筆記，復(fù)習(xí)鞏固提高。工程熱力學(xué) 主要研究熱能動(dòng)力裝置中工作介質(zhì)的基本熱力學(xué)性質(zhì) 、 各種裝置的工作過(guò)程以及提高能量轉(zhuǎn)化效率的途徑 。 Clausius (1822 1888) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 1851年，英國(guó)物理學(xué)家 Lord Kelvin (1824l907)指出，不可能從單一熱源取熱使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 1842 年 ， 德國(guó)醫(yī)生 Julius Robert Mayer (1814 1878) 主要受病人血液顏色在熱帶和歐洲的差異及海水溫度與暴風(fēng)雨的啟發(fā) ， 提出了熱與機(jī)械運(yùn)動(dòng)之間相互轉(zhuǎn)化的思想 。 ?1799年 ， 英國(guó)化學(xué)家 Humphry Davy (17781829)通過(guò)冰的摩擦實(shí)驗(yàn)研究功轉(zhuǎn)換為熱 。 如：風(fēng)能、水利能、太陽(yáng)能、 地?zé)崮?、核能、化學(xué)能等。 難點(diǎn)： 使同學(xué)們認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)本課程的重要性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性，掌握專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)方法。 能源的利用 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 熱 機(jī) 太 陽(yáng) 能 電 能 光電反應(yīng) 熱 用 戶 風(fēng)車 燃料電池 傳熱 傳熱 能量的轉(zhuǎn)換和傳遞過(guò)程 水力機(jī)械 水車 燃 燒 聚 變 裂變 磁流體發(fā)電 溫差發(fā)電 電動(dòng)機(jī) 發(fā)電機(jī) 核 能 地 熱 能 水 力 能 熱 能 機(jī) 械 能 風(fēng) 能 一次能源 二 次 能 源 能量的轉(zhuǎn)換和傳遞過(guò)程 化 學(xué) 能 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 二、熱能轉(zhuǎn)換裝置的工作過(guò)程 熱能 機(jī)械能 ( 轉(zhuǎn)換裝置 ) 熱 機(jī) 熱能轉(zhuǎn)換裝置的工作過(guò)程 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 蒸 汽 機(jī) 示 意 圖 汽缸 活塞 曲柄連桿 鍋爐 冷凝器 曲軸箱 蒸汽機(jī)示意圖 泵 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 蒸汽動(dòng)力循環(huán)裝置系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 蒸汽動(dòng)力循環(huán)裝置系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 原子能蒸汽動(dòng)力裝置系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 反應(yīng)堆(濃縮鈾) 換熱器 泵 冷凝器 發(fā)電機(jī) 汽輪機(jī) 泵 載熱質(zhì) (重水、堿性金屬蒸汽 ) 冷卻水 原子能蒸汽動(dòng)力裝置系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 廢氣 燃燒室 燃?xì)廨啓C(jī) 空氣 壓氣機(jī) 燃料泵 燃料 燃 氣 輪 機(jī) 裝 置 系統(tǒng) 簡(jiǎn) 圖 燃?xì)廨啓C(jī)裝置系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 內(nèi)燃機(jī)的工作原理圖 活塞 曲柄連桿機(jī)構(gòu) 氣缸 內(nèi)燃機(jī)的工作原理圖 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 壓縮制冷裝置系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 地源熱泵 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 各種熱工裝置的熱力學(xué)共性內(nèi)容歸納 內(nèi)燃機(jī)裝置 燃?xì)廨啓C(jī)裝置 蒸汽動(dòng)力裝置 裝置名稱 工作物質(zhì) 熱 源 冷 源 功 水蒸汽 高 溫 物 體 冷卻水 對(duì)外輸出功 燃 氣 燃燒產(chǎn)物 (自身 ) 大 氣 對(duì)外輸出功 燃 氣 燃燒產(chǎn)物 (自身 ) 大 氣 對(duì)外輸出功 壓縮制冷裝置 制冷劑 被冷卻物體 大 氣 消 耗 功 各種熱工 裝置 熱力學(xué)共性內(nèi)容歸納 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 三、熱力學(xué)的發(fā)展 熱力學(xué)是研究能量、能量轉(zhuǎn)換以及與能量轉(zhuǎn)換有關(guān)的物性間相互關(guān)系的科學(xué)。 Carnot (1796 1832) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 卡諾的論文發(fā)表后，沒有馬上引起人們的注意。1850年 ， 德國(guó)物理學(xué)家 Rudolf J. Clausius (1822 1888) 進(jìn)一步研究了熱力學(xué)第一定律和克拉佩隆轉(zhuǎn)述的卡諾原理 ， 發(fā)現(xiàn)二者并不矛盾