热力学、传热学基础知识

1、热力学、传热学基础知识一空调的研究内容及相关知识二传热学三热力学四热力学的几个基本参数五热力学的三大定律六制冷的热力循环分析七车内热负荷的分布八售后中关注解决的几个问题一。 空调的研究内容及相关知识 广义：对空气品质的提高性改变过程。 狭义：主要指制冷。 我们要解决的问题是什么？ 为主车提供一款一定制冷量的空调。 主车厂要解决：冷量的分布，即温度场的分布。 售后：判断分析解决所有对空调有影响的因素。 主要相关理论：热力学、传热学、流体力学等二。传热学定义：研究热量传递规律的科学。 传热学研究分两个方向： 1，传热速率的大小和控制； 2，温度的控制和分布。传热：热总是可以自发的从高温物体向低温物

2、体传递，并且是无法阻止的，只要物体间存在温度差，就有热量的传递。传热的基本方式：传导、对流、辐射。三。热力学主要研究热能与机械能和其他能量之间相互转换的规律及其应用。工程热力学的基本任务是：通过对热力系统、热力平衡、热力状态、热力过程、热力循环和工质的分析研究，改进和完善热力发动机、制冷机和热泵的工作循环，提高热能利用率和热功转换效率。 工程热力学是关于热现象的宏观理论，研究的方法是宏观的，它以归纳无数事实所得到的热力学第一定律、热力学第二定律和热力学第三定律作为推理的基础。 四。热力学的几个基本参数 温度：是衡量物体和系统冷热程度的，同时用以确定热量的传递方向。从微观上说则是表示物质内部分子

3、热运动的剧烈程度的。 摄氏温标：工程上一般用摄氏温标表示温度。摄氏温度规定在一个标准大气压下水的三相共存点（气、液、冰）为0，水的沸腾温度为100；以此均分为100等份，每一等份为1； 热力学温标：其单位为k，其规定当物质内部的分子（原子）的热运动停止时其热力学温度为0k，也称绝对温度为0k； 华氏温标：其单位用oF表示 。T（k）=t（）+273.15（k） A （）=5/9(B oF-32)一一温度、温标定义：是指单位面积上所承受的垂直力。以P表示，单位是帕斯卡（Pa，N/m2）。单位换算：1Po=1.033kgf/cm2763.35mm.Hg=1.013bar14.71 Psi表压：压力

4、通常是由压力表测定，因压力表都处在大气压的作用下，所以其构造原理均建立在压力平衡的基础上，这种表压力都等于容器的真实压力或称绝对压力(P)和大气压(Po)之和。 P=Po+Pg(PgPo)当容器的压力小于大气压时，该容器处于真空状态，工程上用小于0的真空表来测量，表压力称为真空度（Pv），被测量的介质压力称为真空压力。 P=Po-Pv (PoPv)二二. .压力比容指单位质量的体积的物体所占的容（m3/kg） =V/m ；比容；V-体积 四四. .热（力）热（力） 能）能）三三. .比容（比体积比容（比体积）热能：热能（Q）是指因物质内部微观世界的分（原）子的运动所表现的能量，其宏观表现为物体

5、的温度。热力学能：是指组成热力系的大量微观粒子本身所具有的能量（它不包括宏观运动的能量和外场作用的能量）。我们仅关心括分子动能、分子力形成的位能，两者之和称为热力学能（内能） 热量：是指物体的热能变化的多少，是一个变化量Q；热能和热量的单位为J，工程上也用cal，1cal=4.2J;还有kJ、kcal热流量：是指单位时间传递的热量的多少；单位为W、J/s等。1公斤的纯水其温度上升或下降1时吸收或放出的热量为1Kcal五五. .热量和热流量 比热（C）指单位质量的物体温度升高1（或1k）所吸收的热量（kJ/kg.K或kcal/kg.） Q=MC（T2- T1）=MCT六六. .比热七七. . 气

6、态方程 PV= nRT （PV/T=常数）P气体的绝对压力（Pa）；V气体的体积（m3）T气体的温度（k）；n气体的摩尔数（mol）R气体常数（Pam3/kmol）一定量的气体，如果压力保持不变，对其加热，那么气体的容积和温度都将增大；此过程称为等压过程。 V/T=常数常数一定量的气体，如果容积保持不变，对其加热，那么气体的压力和温度都将增大；此过程称为等容过程。 P/T=常数常数一定量的气体，如果温度保持不变，对其加热，那么气体的容积和压力都将变化；此过程称为等温过程。 PV=常数常数七七气态方程气态方程焓焓 是一个状态参数是一个状态参数H= U+pV 单位是焦耳 （J）八焓、比八焓、比焓焓

7、九九熵熵 熵是热力学状态参数，是判别实际过程的方向，提供过程能否实现、是否可逆的判据。 比焓比焓 单位物质的焓单位物质的焓h= u+pv 单位是焦耳 （J）/千克定义式定义式 Tqdsrev(1-30) q qrevrev是可逆过程的换热量，是可逆过程的换热量，T T为热源温度为热源温度九九熵熵 克劳修斯积分克劳修斯积分 Tqrev=0 =0 可逆循环可逆循环 0 0 不可逆循环不可逆循环 0 0 不可能实行的循环不可能实行的循环 五。 热力学三大定率2 2热力学第一定律的基本能量方程式热力学第一定律的基本能量方程式 进入系统的能量进入系统的能量- -离开系统的能量离开系统的能量= =系统中储

8、存能量的增加系统中储存能量的增加 1.1.热力学第一定律热力学第一定律 自然界中的一切物质都具有能量，能量不自然界中的一切物质都具有能量，能量不可能被创造，也不可能被消灭；但能量可以从可能被创造，也不可能被消灭；但能量可以从一种形态转变为另一种形态，且在能量的转化一种形态转变为另一种形态，且在能量的转化过程中能量的总量保持不变。过程中能量的总量保持不变。 能量守恒与转换定律是自然界基本规律之一。能量守恒与转换定律是自然界基本规律之一。内部储存能内部储存能外部储存能外部储存能总能总能动动 能能位位 能能热力学能热力学能工质的总储存能工质的总储存能3.3.能量的传递和转化能量的传递和转化 能量从一

9、个物体传递到另一个物体有能量从一个物体传递到另一个物体有两种方式两种方式作功作功借作功来传递能量总和物体宏观位移有关。借作功来传递能量总和物体宏观位移有关。 传热传热借传热来传递能量无需物体的宏观移动。借传热来传递能量无需物体的宏观移动。 热量热量Q Q热力学能变量热力学能变量UU功功W W代数值代数值系统吸热系统吸热Q Q+ + 系统对外作功系统对外作功W W+ + 系统热力学能增大系统热力学能增大UU+ +4.4.热力学第二定律热力学第二定律研究与热现象相关的各种过程进行的方向、条研究与热现象相关的各种过程进行的方向、条件及限度的定律件及限度的定律 热不能自发地、不付代价地从低温物体传到高

10、热不能自发地、不付代价地从低温物体传到高温物体温物体 逆向循环逆向循环 消耗功消耗功 正向循环正向循环 热能转化为机械功热能转化为机械功 热力学循环热力学循环 当高温热源和低温热源随着过程的进行温度当高温热源和低温热源随着过程的进行温度不变时，具有两个可逆的等温过程和两个等不变时，具有两个可逆的等温过程和两个等熵过程组成的逆向循环。熵过程组成的逆向循环。 在相同温度范围内，它是消耗功最小的循在相同温度范围内，它是消耗功最小的循环，即热力学效率最高的制冷循环，因为它环，即热力学效率最高的制冷循环，因为它没有任何不可逆损失。没有任何不可逆损失。 5.热源温度不变时的逆向可逆循环热源温度不变时的逆向可逆循环逆卡诺循环逆卡诺循环6.6.热力学第三定律热力学第三定律纯物质的完整晶体在绝对零度时的熵值为零。纯物质的完整晶体在绝对零度时的熵值为零。绝对零度不可能达到。绝对零度不可能达到。 六。制冷的热力循环分析1.lgp-h1.lgp-h图图过冷点过热点2.2.制冷系数/能效比Qh=Qc+WQh空调系统向环境释放的热量；Qc空调系统向环境吸收的热量；W压缩机向空调系统作的功；Qc=Qe+WQc空调系统的冷凝器向车外大气环境释放的热量；空调系统的冷凝器向车外大气环境释放的热量；Qe空调系统的蒸发器向车厢环境吸收的热量；空调