【正文】 若充氣前容器為真空，則： inhu ?2。 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 考察圖中干管對容器的充氣過程，假定干管中氣體參數(shù)不變，容器絕熱。 21221 ( ) 02 ffcc??0iw ?0?q中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 ? 充氣問題 在充、放氣過程中，容器內(nèi)氣體的狀態(tài)隨時間在不斷變化，但在每一瞬間可以認為整個容器內(nèi)各處的參數(shù)是一致的。 J / k g21 2swg d zdcdhq ?? ?????其微分形式為： 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 ?若流過開口系 m kg流體的穩(wěn)定流動的能量方程及其微分形式為： sWzmgcmHQ ???????221sWm g d zm d cdHQ ?? ????221中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 swzgchq ???????221? 此三項為機械能，是技術(shù)上可資利用的功，稱為 技術(shù)功 ， 用 表示 twtwhq ???? 穩(wěn)定流動能量方程分析 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 )()(pvwpvuqhqw t??????????????????????21212121)()(v dppvdp dvpvp dvwt? 對于可逆過程： ? 微分形式： v d pwt ???中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 ?以技術(shù)功的形式表達穩(wěn)定流能量方程 ttttWdHQWHQwdhqwhq??????????????V dpdHQV dpHQv dpdhqv dphq??????????????2121一般形式 過程可逆 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 開口系能量方程總結(jié) swgdzdcdhq ?? ????221swzgchq ???????221穩(wěn)定流動 一般形式 ss y s WmgzchmgzchdEQ ???? ????????? ??????????? ????1121122222 22sinS Y S WmgzchmgzchddEQ ???? ????????? ??????????? ????1121222222?中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 功和熱量的計算及其在 PV圖和 TS圖中的表示 q?Fw?fF力平衡 : fFFpA ??取氣缸內(nèi)的氣體連同活塞、氣缸一并作為熱力系 ＜p d vwpdvdxFpdvdxFpAF d xw tff ?? ??????? )(功損和熱產(chǎn) tg wq ?? ?中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 對于無摩擦的內(nèi)部平衡過程：膨脹功 pdvw ?? ?? 21 p d vw對于無摩擦的內(nèi)部平衡過程：技術(shù)功 ?? ? ??????? 2121 212211 )( vd ppvdp d vvpvpww t對于無摩擦的內(nèi)部平衡過程：熱量 T d spdvduT pdvduds ???? ,pdvduq ????? 21 T d sq中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 1 2 2 1 0 0 v p s T q wt w 膨脹功和技術(shù)功在 pv圖上的表示 熱量在 Ts圖上的表示 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 0 0 p T s b d c a e f g h F E A D B C 對于無摩擦的內(nèi)部平衡的循環(huán)過程：膨脹功等與技術(shù)功 a b c d ac d a f e ca b c e f apdvpdvpdvw c d aabc 面積面積面積 ?????? ?? ?0a b c d ad a b h g db c d g h bv dpv dpv dpw dabb c dt 面積面積面積 ???????? ?? ?中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 對于無摩擦的內(nèi)部平衡的循環(huán)過程：循環(huán)熱量 A B C D AC D A F EA B C E F AC D AA B C SCSST d sT d sT d sq ?????? ?? ?0? ? ? ???? dwdwduq?00 wq ?中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 ? 動力機 能量方程式的應(yīng)用 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 去凝汽器 調(diào)速器 來自鍋爐 噴管 葉片 汽輪機 發(fā)電機 0gz??iw1h2h0?q21221 ( ) 02 ffcc??12itw h h h w? ? ? ? ? ?中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 ? 壓氣機 電動機 cw1htic whhww ?????? 122h0?q21221 ( ) 02 ffcc??0gz??中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 ? 換熱器 工程示例 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 ? 換熱器 工程示例 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 物理模型 12 hhq ??0iw ?21221 ( ) 02 ffcc??注：流入和流出的速度相等。 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 siininjo u to u ts y s WmgzchmgzchdEQ ???? ????????? ??????????? ???? ??222122? 進、出系統(tǒng)的工質(zhì)有若干股，則方程為： ?開口系能量方程的其他形式： 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 為內(nèi)部功率　　　為質(zhì)量流率　　　為熱流量＝其中，sdsinS Y SWdmdQWmgzchmgzchddEQ?????????????mQ22lim011212222???????????????????????????以流率表示的開口系能量方程： 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 二、穩(wěn)定流動能量方程 ?所謂 穩(wěn)定流動 ，即流動過程中開口系內(nèi)部及其邊界上各點工質(zhì)的熱力參數(shù)及運動參數(shù)都不隨時間而變。 )()(11221122pvvpvppVVpVp??????? 工質(zhì)從進口到出口，從狀態(tài) 1膨脹到狀態(tài) 2，膨脹功為 w ，在不計工質(zhì)的動能與位能變化時，開系與外界交換的功量應(yīng)為膨脹功與流動功之差 w ? ( pv ) 汽輪機簡單模型 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 ? 進入系統(tǒng)的能量 QdVpdE ???111s y ss dEWdVpdEQdVpdE ?????? )()( 222111 ??is y s WdVpdEdVpdEdEQ ?? ?????? )()( 111222sysdEsWdVpdE ??? 222進入系統(tǒng)的能量 離開系統(tǒng)的能量 系統(tǒng)儲存能量的增加量 － ＝ ?離開系統(tǒng)的能量 ? 控制容積系統(tǒng)儲存能量的增加量 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 ss y s WmgzchmgzchdEQ ???? ????????? ??????????? ????1121122222 22? 此式為開口系能量方程的一般表達式 pvuhgzcuemvVmeE s y s???????,21,2?中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 焓的意義： ?焓是物質(zhì)進出開口系統(tǒng)時帶入或帶出的熱力學(xué)能與推動功之和，是隨物質(zhì)一起轉(zhuǎn)移的能量。 ?工質(zhì)在傳遞推動功時只是單純地傳遞能量，像傳輸帶一樣，能量的形態(tài)不發(fā)生變化。 ?有 ?m1的微元工質(zhì)流入進口截面 1－ 1， 有 ?m2的微元工質(zhì)流出出口截面 2－ 2 ?系統(tǒng)從外界接受熱量 ?Q ?系統(tǒng)對機器作內(nèi)部功 ?Wi 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 ?工質(zhì)在開口系統(tǒng)中流動而傳遞的功 ， 叫 推動功 。并認為 同一截面上各點流速一致。因此分析這類熱力設(shè)備時，常采用 開口系即控制容積的分析方法。 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 解 : WEQ ???pk EEUE ???????WEUQE pk ???????根據(jù) : (1) (2) 將 (2)代入 (1),得 : (3) 將已知條件代入 (3),得 : )100(1000/)()215(25 ??????????? kE?? kE中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 145 自由膨脹 如圖， U? 解：取氣體為熱力系 — 閉口系 ？ 開口系 ？ 0Q U WQ? ? ??120U U U? ? ?即強調(diào)：功是通過邊界傳遞的能量。 Q E W? ? ?中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 ?對于控制質(zhì)量閉口系來說，常見的情況在狀態(tài)變化過程中，系統(tǒng)的宏觀動能與位能的變化為零，或可以忽略不計，因此更見的閉口系的能量方程是： ?若閉口系經(jīng)過一個微元過程，則能量方程為微分形式： Q U W? ? ?Q d U W????中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 ?對于 1kg工質(zhì)，能量方程式為： ?對于循環(huán)： 有限過程 : 微元過程 : q d u w????q u w? ? ?? ??? ? ??????????WQdUWdUQ????0中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 ? 以上各能量方程式適用于閉系各種過程（可逆或不可逆）及各種工質(zhì)（理想氣體、實際氣體或液體） ?閉口系能量方程總結(jié)： ?m kg工質(zhì)經(jīng)過有限過程 ?m kg工質(zhì)經(jīng)過微元過程 ?1 kg工質(zhì)經(jīng)過有限過程 ?1 kg工質(zhì)經(jīng)過微元過程 注意上述方程的使用前提 :系統(tǒng)無宏觀動能和宏觀勢能變化 ! Q U W? ? ?Q d U W????q u w? ? ?q d u w????中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 例題 21： 一個裝有 2kg工質(zhì)的閉口系