工程热力学与传热学基本理论

工程热力学与传热学基本理论1第一页，共三十三页，编辑于2023年，星期六1-4

热力过程、准静态过程和可逆过程

一、热力过程2第二页，共三十三页，编辑于2023年，星期六热力过程定义：

工质从一个状态经过一系列的中间状态变至另一状态，我们就将这种工质的状态变化过程称为热力过程，简称过程。

3第三页，共三十三页，编辑于2023年，星期六二、准平衡过程（准静态过程）

4第四页，共三十三页，编辑于2023年，星期六5第五页，共三十三页，编辑于2023年，星期六

实质：偏离平衡态无穷小，随时恢复平衡的状态变化过程。进行条件：

破坏平衡的势—

过程进行无限缓慢工质有恢复平衡的能力准静态过程可在状态参数图上用连续实线表示无穷小准平衡过程实质和进行条件6第六页，共三十三页，编辑于2023年，星期六三、可逆过程可逆过程是指当系统由始态变化到终态，又由终态沿原来路径返回始态时，若参与该变化过程的系统及外界均能完全返回原来状态，则称该变化过程为可逆过程。反之，则为不可逆过程。7第七页，共三十三页，编辑于2023年，星期六8第八页，共三十三页，编辑于2023年，星期六实际过程都是不可逆过程，如传热、混合、扩散、渗透、溶解、燃烧、电加热等。可逆过程是一个理想过程。可逆过程的条件：准平衡过程＋无耗散效应。一个可逆过程必定是准静态过程，而过程的不平衡必然导致过程的不可逆。可逆过程可用状态参数图上实线表示9第九页，共三十三页，编辑于2023年，星期六1.都是由一系列平衡态组成，都能在热力学参数坐标图上用一连续的曲线表示。2.准静态着眼于系统内部平衡，可逆着眼于系统内部及系统与外界作用的总效果3.可逆=准静态+没有耗散效应准静态过程和可逆过程的联系与区别10第十页，共三十三页，编辑于2023年，星期六注意：可逆过程只是指可能性，并不是指必须要回到初态的过程。●实际过程都是不可逆过程！11第十一页，共三十三页，编辑于2023年，星期六1-5功和热量热力过程A、本身状态发生变化B、与外界进行能量交换12第十二页，共三十三页，编辑于2023年，星期六一、功功的起源功的热力学定义：热力系统通过界面与外界进行的机械能的交换量称为作功量，简称为功（机械功）。

符号：W

单位：J

或kJ

符号：w

单位：J/kg

或kJ/kg13第十三页，共三十三页，编辑于2023年，星期六

对于微元可逆过程，对于可逆过程1～2：膨胀：dv>0,w>0压缩：dv<

0,w<014第十四页，共三十三页，编辑于2023年，星期六示功图（p-v图）

功是过程量而不是状态量。

w的大小可以p-v图上的过程曲线下面的面积来表示。15第十五页，共三十三页，编辑于2023年，星期六广义力及广义位移p的作用v的作用广义力广义位移16第十六页，共三十三页，编辑于2023年，星期六二、

热量定义：热力学中，系统与外界之间依靠温差而传递的能量称为传热量或简称为热量。热量是在热传递过程中，物体内部热能改变的量度。符号为Q

，单位为J

或kJ。

单位质量工质所传递的热量用q

表示，单位为J/kg

或kJ/kg。17第十七页，共三十三页，编辑于2023年，星期六热量正负的规定：系统吸热：q>0;系统放热：q<0。

热量和功量都是系统与外界在相互作用的过程中所传递的能量，都是过程量而不是状态量

18第十八页，共三十三页，编辑于2023年，星期六热量与功的异同：

1.均为通过边界传递的能量；

3.功传递由压力差推动，比体积变化是作功标志；热量传递由温差推动，比熵变化是传热的标志；

4.功是物系间通过宏观运动发生相互作用传递的能量；热是物系间通过紊乱的微粒运动发生相互作用而传递的能量。功2.均为过程量；热是无条件的；热功是有条件、限度的。19第十九页，共三十三页，编辑于2023年，星期六1-6熵（entropy）与温熵图寻找热量的广义位移寻找热量的广义力20第二十页，共三十三页，编辑于2023年，星期六

在可逆过程中，系统与外界交换的热量与功量的计算公式具有相同的形式。

功量：热量：

s

称为比熵。比熵同比体积v

一样是工质的状态参数。

比熵的定义式：

（可逆过程）比熵的单位为J/(kg·K)

或

kJ/(kg·K)

。21第二十一页，共三十三页，编辑于2023年，星期六对于质量为

m

的工质，S为质量为m的工质的熵，单位是J/K。22第二十二页，共三十三页，编辑于2023年，星期六（2）示热图（T-s图）在可逆过程中单位质量工质与外界交换的热量可以用T-s

图（温熵图）上过程曲线下的面积来表示。温熵图也称示热图23第二十三页，共三十三页，编辑于2023年，星期六

根据熵的变化判断一个可逆过程中系统与外界之间热量交换的方向：

系统吸热；

，，系统放热。

，，系统绝热，定熵过程。

，，24第二十四页，共三十三页，编辑于2023年，星期六需要强调

（可逆过程）离开可逆这个条件，上式是不成立的25第二十五页，共三十三页，编辑于2023年，星期六1-7热力循环持续动力的概念一、定义：工质从某一初态出发经历一系列状态变化过程之后，又回到了初始状态时，我们称为经历一个热力循环，或者简称循环。26第二十六页，共三十三页，编辑于2023年，星期六二、分类循环是由过程所组成可逆循环：完全由可逆过程所组成的循环为可逆循环，即工质在一循环达到原状态之后可以按照原途径所经历的全部状态而顺序相反地逆行再回到初始状态。不可逆循环，组成的过程中，只要存在任何一部分不可逆过程，则循环不可逆27第二十七页，共三十三页，编辑于2023年，星期六三、参数坐标图分析28第二十八页，共三十三页，编辑于2023年，星期六四、动力循环（正向循环）（powercycle;directcycle）输出净功；在p－v图及T－s图上顺时针进行；膨胀线在压缩线上方；吸热线在放热线上方。29第二十九页，共三十三页，编辑于2023年，星期六五、逆向循环(reversecycle)

▲制冷循环(refrigerationcycle)

▲热泵循环(heat-pumpcycle)

一般地讲：输入净功；在状态参数图逆时针运进行；吸热小于放热。30第三十页，共三十三页，编辑于2023年，星期六课后作业思考题：4，5，6，7练习题：6，7，