工程热力学：绪论2013

1、1绪论0-1. 什么是工程热力学0-2. 工程热力学的发展0-3. 课程内容及学习方法20-1. 什么是工程热力学 Therme(heat) + dynamis(force)Thermodynamics希腊语热力学：研究能量及其相互转换规律的科学 从工程技术观点出发,研究热能与其它形式能量转换规律及工程应用的科学工程热力学：是什么?为什么?是什么?怎么做?系统引起外界变化的能力 热量 heat热能 thermal energy?3 据统计，经过热能形式而被利用的能量在我国占90以上，世界上其它国家也超过85能源利用的形式在所有能源中，除了风能、水能和海洋潮汐能是以机械能（Mechanical

2、Energy）的形式直接被人们利用以外，其它各种能源都是直接或间接地转变为热能（Thermal Energy）的形式后，才被予以利用。 热能向机械能和电能的转化是能源利用的主要形式能源是能够获得或转换成热能、机械能、电磁能、光能等等各种能量的资源热学（Thermal Physics ）热力学(thermodynamics)统计物理学(统计热力学)(statistical physics) (1)平衡态热力学（经典热力学） (2)非平衡热力学工程热力学平衡态热力学及推广+热能工程应用技术宏观法(系统法、唯象法、)微观法(结构法)0-1. 什么是工程热力学传热学(heat transfer)可逆不

3、可逆一、一、宏观方法，又称热力学方法或系统法。 以归纳无数事实所得到的热力学第一定律和热力学第二定律为分析和推理的基础，对开放式或封闭式的热力系统，当与外界有热量交换，或功交换时，通过描述系统特征的状态性质诸如温度、压力和比容的变化，对物体的宏观现象和宏观过程进行研究。二、微观方法，又称统计热力学方法 从物质的微观结构出发，应用力学的普遍规律来研究单个分子的运动，并根据概率论和统计平均的方法，研究大量微观粒子运动时所表现出来的宏观热现象所服从的规律。.热力学的两种研究方法第零定律工程热力学的基本定律及应用第一定律第二定律第三定律状态公理热机制冷机热平衡的传递性能量守恒能量品质，过程的方向、条件

4、、限度绝对零度的熵特性状态参数的独立变量冰箱、空调、热泵、蒸汽机、内燃机、燃气轮机、热能转换装置基本定律70-2. 工程热力学的发展0-2-1 量测技术的发展是物理定律建立的基础1593伽利略 温度计1724华伦海特 华氏温标1742摄尔修斯 摄氏温标荷兰瑞典意大利1780J.Black布莱克英国热的强度（温度）不同于和热的数量（热量）不同，比热、潜热 概念。我国 用红、橙、黄、白、青判别炼铜火温春秋晚期80-2-2 第一定律在与永动机、热质说较量中产生彭塞利1829法国法国1792-1843科里奥利术语“功”动能表达式1799戴维H.Davy英国宣布不再审查永动机设计1775法国科学院两块冰

5、摩擦实验宣告热质说失败德国迈尔守恒思想、理论热功当量1842焦耳论热功当量、实测热功当量1849英国90-2-3 第二定律发现更深刻揭示了热的本质基南美国1848开尔文英国开尔文说法德国卡诺1824法国卡诺定理1850克劳修斯克劳修斯说法、熵1877玻尔滋曼熵与热力学概率关系意大利1941可用能100-2-4 第三定律给出最低绝对温度特性和熵零点1912能斯特1906绝对零度熵等1927普郎克完美晶体熵零能斯特绝对零度达不到110-2-5 第零定律与状态公理的建立福勒1931第零定律完备了温度的定义1662-1834波义耳、马略特、盖.吕萨克、克拉贝隆理想气体方程的建立简单可压缩物质的状态公理

6、1875吉布斯吉布斯相律:多元复相的状态公理120-2-6 热机的发展1690法国 丹尼斯巴本世界上第一台活塞式蒸汽机（模型机）高压锅(1681年）锅炉（吸热部件）、冷凝器（放热部件）、汽缸(膨胀作功部件)、泵(压缩部件)四件合并水（工质）130-2-6 热机的发展1696英国 马斯.萨费里“矿工之友”蒸汽水泵吸热部件与放热、膨胀作功、压缩部件分离水泵与蒸汽机合并140-2-6 热机的发展1712英国 托马斯.纽可门大气压力活塞式蒸汽机吸热部件、压缩部件分离水泵与蒸汽机分离放热与作功部件合并热量损失大150-2-6 热机的发展1763-1784英国 瓦特第一台具有现代意义的双向活塞式蒸汽机冷凝

7、器吸热、放热、作功、压缩部件全分离汽缸活塞式蒸汽机传动机构复杂，随转速的提高，其不平衡惯性力会产生振动 16从汽转球到蒸汽轮机公元一世纪古希腊 赫隆世界上第一台蒸汽轮机（汽转球）小涡轮蒸汽轮机17热机外燃机蒸汽轮机采用蒸汽动力的火力发电厂冷凝器汽轮机锅炉水泵19锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器1234过热器4321Ts12 汽轮机 s 膨胀34 给水泵 s 压缩蒸汽动力循环23 凝汽器 T 放热41 锅炉 p 吸热火电厂主要设备示意蒸汽机体积大，启动慢，热效率低211876德国 奥托点燃式内燃机（煤气）内燃机(煤气机、汽油机、柴油机)的燃烧在工质内部内燃机（活塞式）冲程是指活塞在汽缸中上行或下行一

8、次的过程 23吸气四冲程汽油机燃烧及膨胀压缩排气吸热与作功放热点燃式内燃机的爆燃压缩比过大产生爆燃正常燃烧压缩比=总容积/燃烧室容积25汽油标号是实际汽油抗爆性与标准汽油的抗爆性的比值。 标号越高，抗爆性能就越强。标准汽油是由异辛烷和正庚烷组成。异辛烷的抗爆性好，其辛烷值定为100；正庚烷的抗爆性差，在汽油机上容易发生爆震，其辛烷值定为0。如果汽油的标号为90，则表示该标号的汽油与含异辛烷90%、正庚烷10%的标准汽油具有相同的抗爆性。并不是标号越高越好，要根据发动机压缩比合理选择汽油标号。260-2-6 热机的发展1897德国 狄塞尔压燃式内燃机（柴油）从走马灯到燃气轮机公元十二世纪南宋中国

9、走马灯进气道压气机燃烧室涡轮尾喷管风扇外涵道内涵道280-2-6 热机的发展1872美国 布雷顿燃汽轮机（地面）航空发动机二战前活塞式发动机二战后燃汽轮机涡喷式涡扇式燃气轮机装置示意图利用高温燃气直接推动燃气涡轮（透平）产生旋转运动的动力机械。压气机(compressor) 燃烧室(combustion chamber) 燃气轮机(gas turbine)喷气发动机冷凝器（大气）教师与考核方式尹幸愉老师胡希卓 助教金钊 助教1340115485713401155298孙纪宁老师912616411450890803每周一交作业并答疑。答疑时间地点请与助教老师联系。考核方式平时成绩20 无迟交作业

10、和缺课得满分迟交两次以上0分。期末考试80 0.2 课程特点32教学网站163邮箱绪论2013.ppt，邮址密码123456123456工热课件office公式升级软件MathType其它文件夹33制冷机 (冰箱)从热机发展到制冷机34制冷循环Ts12344123蒸发器冷凝器压缩机节流阀冷藏室环境35工质 (working substance; working medium)定义：实现热能和机械能相互转化的媒介物质。不同性质的工质对能量转换的效果有直接影响，工质性质的研究是本学科的重要内容之一。原则上气、液、固三态物质都可作为工质，但热力学中热能与机械能之间的相互转换是通过物质的体积变化来实现的，为使能量有效而迅速的转换，常选气态物质作为工质。 36热能转换的特点及研究问题工质连续周期性（循环）改变状态，经历升压、膨胀以及向热源吸（放）热等过程，实现能量转换.能量、热量（能）、热源、状态及状态量、过程及过程量、循环、功。的确切含义？热机可否只吸热不放热？制冷机可否不耗能，实现热量低温到高温的传递？如何提高热能装置的效率？。工质的性质对转换的影响？370-3. 课程内容及学习方法绪论基本概念及定义第一章热力学第一定律第二章2-1 to 2-7气体和蒸汽的性质第三章3-1 to 3-7气体和蒸汽的基本热力过程第