压水堆核电厂二回路热力循环上

压水堆核电厂二回路热力循环上1第一页，共四十二页，编辑于2023年，星期二电厂的任务——核能或化学能热能电能能量转换的原理和规律——热量传递的规律——流体在各种设备中流动的规律——工程热力学传热学流体力学热工流体理论动力工程专业基础2第二页，共四十二页，编辑于2023年，星期二第一章压水堆核电厂二回路热力循环3第三页，共四十二页，编辑于2023年，星期二1.1.1热能动力装置分类及作功过程：共同本质：由媒介物通过吸热—膨胀作功—排热

从燃料中获得热能，以及利用热能得到动力的整套设备（包括辅助设备），统称热能动力装置。1-1系统和平衡状态气体动力装置内燃机、喷气动力装置、燃气轮机动力装置、……蒸汽动力装置4第四页，共四十二页，编辑于2023年，星期二1.1.2工质a）定义：实现热能和机械能相互转化的媒介物质b）对工质的要求:物质三态中气态最适宜。

1）膨胀性;

2）流动性

3）热容量

4）稳定性，安全性

5）对环境友善

6）价廉，易大量获取c）理想气体和实际气体5第五页，共四十二页，编辑于2023年，星期二1.1.3热源定义：工质从中吸取或向之排出热能的物质系统。•高温热源（热源）:反应堆堆芯低温热源（冷源）:冷却水•恒温热源:

稳定工况的堆芯变温热源:

启动、停堆时的堆芯6第六页，共四十二页，编辑于2023年，星期二•系统人为分割出来，作为热力学研究对象的有限物质系统。•

外界与体系发生质、能交换的物系。•边界系统与外界的分界面（线）。1.1.4热力系统(系统、体系)和外界1）系统与外界的人为性

2）外界与环境介质的关系

3）边界可以是：

a）刚性的或可变形的或有弹性的

b）固定的或可移动的

c）实际的或虚拟的注意：7第七页，共四十二页，编辑于2023年，星期二•汽缸-活塞装置（移动和固定边界）8第八页，共四十二页，编辑于2023年，星期二

闭口系（控制质量CM）—没有质量越过边界

开口系（控制体积CV）—通过边界与外界有质量交换1.按系统与外界质量交换1.1.5热力系分类9第九页，共四十二页，编辑于2023年，星期二

1）闭口系与系统内质量不变的区别；

2）开口系与绝热系的关系；

3）孤立系与绝热系的关系。注意：3.简单可压缩系

—由可压缩物质组成，无化学反应、与外界有交换容积变化功的有限物质系统。绝热系

—与外界无热量交换;

孤立系

—与外界无任何形式的质能交换。2.按能量交换10第十页，共四十二页，编辑于2023年，星期二4.热力系示例►刚性绝热气缸-活塞系统，B侧设有电热丝

红线内——闭口绝热系黄线内（不包含电热丝）——闭口系绿线内（包含电热丝）——闭口绝热系兰线内——孤立系11第十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期二►刚性绝热喷管取喷管为系统—开口系绝热系?Q≈012第十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期二1.1.6平衡状态和状态参数

无外界影响系统保持状态参数不随时间而改变的状态。1.平衡状态讨论：平衡与稳定—稳定未必平衡2)状态的单值函数。物理上—与过程无关；数学上—其微量是全微分。

1)状态参数是宏观量，是大量粒子的统计平均效应，只有平衡态才有状参，系统有多个状态参数，如2.状态参数的特性和分类13第十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期二3)状态参数分类

广延量

强度量如比体积工程热力学约定用小写字母表示单位质量参数。3.系统状态相同的充分必要条件

系统两个状态相同的充要条件：

所有状态参数一一对应相等简单可压缩系两状态相同的充要条件：

两个独立的状态参数对应相等14第十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期二4.状态参数坐标图

简单可压缩系只有两个独立参数，故可用平面坐标上一点确定其状态，反之任一状态可在平面坐标上找到对应点：pv1p1v1Ts2T2s2OO15第十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期二1.1.7准平衡（静态）过程

定义：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

能量的转化通过工质的状态变化过程完成，过程是指系统从一个平衡状态向另一个平衡状态变化时全部状态的总合。......16第十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期二？定义：系统可经原途径返回原来状态而在外界不留下任何变化的过程。讨论：.12.可逆过程的判断：系统可返回原来状态+在外界不留下任何变化1.1.8可逆过程1.可逆=准静态+没有耗散效应

2.一切实际过程不可逆

3.可逆过程可用状态参数图上实线表示

17第十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期二1.2.1温度1-2基本状态参数●热力学温标（绝对温标）:

热力学温标取水的三相点为基准点，并定义其温度为273.16K。温差1K相当于水的三相点温度的1/273.16。●摄氏温标:

标准大气压下，纯水的冰点温度为0

℃

，纯水的沸点温度为100℃，纯水的三相点（固、液、汽三相平衡共存的状态点）温度为0.01℃

。

1K=1℃t=T

–273.15华氏温标和朗肯温标华氏温标和摄氏温标{T}°R={t}℉

+459.67{t}℃=5/9[{t}℉-32]{t}℉

=9/5{t}℃

+3218第十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期二1.2.2压力绝对压力p;表压力pe（pg）;真空度pv当地大气压pb19第十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期二常用压力单位：1.2.3比体积和密度比体积单位质量工质的体积密度单位体积工质的质量20第二十页，共四十二页，编辑于2023年，星期二1–3热力学能(内能)、焓和熵1.3.1热力学能和总能UchUnuUthUkUp▲总（储存）能总能热力学能，内部储存能外部储存能宏观动能宏观位能▲热力学能21第二十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期二▲热力学能单位

▲工程中关心▲宏观动能与内动能的区别1.3.2焓1.推动功和流动功推动功：系统引进或排除工质传递的功量。pvp1v11o22第二十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期二流动功：系统维持流动所花费的代价。推动功在p-v图上：.12.23第二十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期二2.焓定义：H=U+pV

h=u+pv单位：J（kJ）J/kg（kJ/kg）焓是状态参数。物理意义：引进或排出工质而输入或排出系统的总能量。1.3.3熵1.定义2.

熵是状态参数24第二十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期二1.4.1功和可逆过程的功

1．功的力学定义

2．功的热力学定义：通过边界传递的能量其全部效果可表现为举起重物。3．可逆过程功的计算▲功是过程量▲功可以用p-v图上过程线与v轴包围的面积表示1-4功和热量

25第二十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期二

系统对外作功为“+”

外界对系统作功为“-”4．功的符号约定：膨胀：dv>0,w>0压缩：dv<

0,w<06．有用功概念其中:

W—膨胀功；Wl—摩擦耗功；Wp＿排斥大气功。pbf26第二十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期二1.4.2热量1．定义：仅仅由于温差而通过边界传递的能量。2．符号约定：系统吸热“+”；放热“-”3．单位：

4．计算式及状态参数图热量是过程量（T-s图上）表示系统吸热；

，，系统放热。

，，绝热，定熵过程。

，，..12Tso→ds←.27第二十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期二1.4.3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。28第二十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期二1-5热力学第一定律及其解析式1.5.1第一定律的实质和表述

能量守恒与转换定律在热现象中的应用。热是能的一种，机械能变热能，或热能变机械能的时候，他们之间的比值是一定的。或：热可以变为功，功也可以变为热；一定量的热消失时必定产生相应量的功；消耗一定量的功时，必出现与之相应量的热。1.5.2热力学第一定律的解析式

加入系统的能量总和－热力系统输出的能量总和=热力系总储存能的增量29第二十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期二

闭口系

忽略宏观动能Ek和位能Ep，第一定律第一解析式—功的基本表达式热讨论：

1）对于可逆过程2）对于定量工质吸热与升温关系，还取决于W的“+”、“–”、数值大小。30第三十页，共四十二页，编辑于2023年，星期二1）各截面上参数不随时间变化。2）ΔECV=0，ΔSCV=0，ΔmCV=0ּ···

1.6.1稳定流动特征1-6稳定流动能量方程式1.6.2稳定流动能量方程式技术功—技术上可资利用的功wt31第三十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期二.12..可逆过程可逆过程技术功可用过程线与p轴包围的面积表示2)

技术功的计算1）第一定律第二解析式可逆32第三十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期二1.6.4稳定流动能量方程式的应用1.蒸汽轮机、气轮机

流进系统：

流出系统：内部储能增量：033第三十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期二2.压气机，水泵类流入流出内部贮能增量034第三十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期二

流入：流出：内增：0若忽略动能差、位能差3.换热器（锅炉、加热器等）35第三十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期二1–7热力学第二定律1.7.1自发过程的方向性只要Q'不大于Q，并不违反第一定律?36第三十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期二？重物下落，水温升高;水温下降，重物升高到原位只要重物位能增加小于等于水降内能减少，不违反第一定律。电流通过电阻，产生热量对电阻加热，电阻内产生反向电流？电能不大于加入热能，不违反第一定律。归纳：1）自发过程有方向性；2）自发过程的反方向过程并非不可进行，而是要有附加条件；3）并非所有不违反第一定律的过程均可进行。37第三十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期二能量转换方向性的实质是能质有差异无限可转换能—机械能，电能部分可转换能—热能不可转换能—环境介质的热力学能1.7.2第二定律的两种典型表述1.克劳修斯叙述——热量不可能自发地不花代价地从低温物体传向高温物体。2.开尔文-普朗克叙述——不可能制造循环热机，只从一个热源吸热，将之全部转化为功，而

不在外界留下任何影响。3.第二定律各种表述的等效性。1.7.3关于第二类永动机38第三十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期二1–8

熵方程与孤立系统熵增原理1.8.1熵方程1.熵流和熵产▲据定义——系统与外界交换热量；▲考察气体自由膨胀无热、质交换——不可逆使系统熵增加。系统熵为何变化？▲熵是广延性质的参数——系统与外界交换质量；p2,v2其中吸热

“+”放热“–”系统与外界换热造成系统熵的变化。（热）熵流sg—熵产，非负不可逆“+”可逆“0”