【正文】 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)。 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)研究對象的物體。通常用虛線標(biāo)出。 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) 。 ?不同性質(zhì)的工質(zhì)對能量轉(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。 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 167。 13 (Cont.)基本狀態(tài)參數(shù) 溫度 T 壓力 p 比容 v 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 溫度 傳統(tǒng)： 冷熱程度的度量。零點(diǎn)能否達(dá)到？ 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 熱力學(xué)第零定律 溫度的熱力學(xué)定義 熱力學(xué)第零定律 （ . Fowler） 如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與第三個(gè)系統(tǒng)處于 熱平衡 ，則兩個(gè)系統(tǒng)彼此必然處于 熱平衡 。 見習(xí)題 1－ 7 大氣壓 隨時(shí)間、地點(diǎn)變化?；痣姀S中所測得的鍋爐汽包、主蒸汽的壓力值都是 表壓力 ，負(fù)壓燃燒鍋爐爐膛內(nèi)的煙氣和凝汽器內(nèi)乏汽的壓力值為 真空 ， 計(jì)算時(shí)都須換算為絕對壓力。 隔熱板 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 167。 A B BA pp ?A B BA TT ?BA ? BA ?華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 力平衡 — 沒有 力不平衡勢（力差） 熱平衡 — 沒有熱不平衡勢（溫差） 平衡的本質(zhì)：不存在不平衡勢 Equilibrium： there are no unbalanced driving potentials 平衡狀態(tài)必須滿足的條件 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 平衡的重要性 只有處于平衡狀態(tài)的熱力系統(tǒng)才可以用一組確定狀態(tài)參數(shù)來描述。 熱力學(xué)中幾乎所有的理論都是以平衡狀態(tài)為基礎(chǔ)的。 15 狀態(tài)方程、坐標(biāo)圖 平衡狀態(tài) 可用 一組 狀態(tài)參數(shù)描述其狀態(tài) 狀態(tài)公理：對組元一定的 閉口系 ，獨(dú)立狀態(tài)參數(shù)個(gè)數(shù) N=n+1 想確切描述某個(gè)熱力系，是否需要所有狀態(tài)參數(shù)？ 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 狀態(tài)方程 閉口系： 不平衡勢差 ? 狀態(tài)變化 ? 能量傳遞 消除一種不平衡勢差 ? 達(dá)到某一方面平衡 ? 消除一種能量傳遞方式 而 不平衡勢差彼此獨(dú)立 ? 獨(dú)立參數(shù)數(shù)目 N=不平衡勢差數(shù) =能量轉(zhuǎn)換方式的數(shù)目 =各種功的方式 +熱量 = n+1 n ? 容積變化功、電功、拉伸功、表面張力功等 ?狀態(tài)公理 華中科技大學(xué)能源學(xué)