热工基础课件：热力学第一定律 -

1热力学第一定律2.1热力学第一定律的实质能量守恒与转换定律是自然界的一个基本规律。热力学第一定律的实质是热力过程中的能量守恒和转换定律。2热力学第一定律实质：

表述1：在热能与其它形式能的互相转换过程中，能的总量始终不变。

表述2：不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能制造成功的。

进入系统的能量－离开系统的能量=系统储存能量的变化关系式：32.2热力系统的储存能热力系统储存能热力学能外部储存能1.

热力学能

（1）定义：不包括化学变化和核变化的简单可压缩系统，热力学能包括分子的内动能和分子内位能。

热力学能符号：U，单位：J或kJ

；比热力学能符号：u，单位：J/kg或kJ/kg

；

4（2）组成：

内动能：分子的热运动产生，与温度有关。

内位能：分子之间的作用力产生，与工质占据的体积有关。u=f(T，v)（3）性质：单位质量工质的热力学能即比热力学能u是状态参数。任何状态下系统热力学能的数值不可能为零。5宏观位能：Ep

，单位为J或kJ

3.系统的总储存能：E，单位为J或kJ

比储存能：e，单位为J/kg

或kJ/kg2.外部储存能宏观动能：Ek

，单位为J或kJ

62.3

闭口系统的能量方程

QWΔU对于微元过程，

7对于可逆过程

对于单位质量工质

对于单位质量工质的可逆过程82.4

开口系统的稳定流动能量方程2.4.1稳定流动与流动功

（1）稳定流动

热力系统内各点状态参数不随时间变化的流动系统。

稳定流动的实现条件：

1）系统进、出口工质的状态不随时间而变化；

2）进出系统的工质满足质量守恒；3）系统内储存能保持不变。9

（2）流动功推动工质流动所作的功，称为流动功。

对于单位质量工质：

流动功是由泵或风机加给被输送工质并随工质流动向前传递的一种能量，非工质本身具有的能量。开口系统示意图w=pv进出系统所需流动功分别为：W1=p1V1W2=p2V2102.4.2

稳定流动能量方程开口系统示意图在

时间内,

进口质量m1、流速cf1、标高z1出口质量m2、流速cf2、标高z2稳定流动：

与外界换热Q，对外输出的轴功Ws

11在

时间内进入系统的能量

在

时间内离开系统的能量

12根据热力学第一定律可得

令，h

称为比焓。

13上式可整理成令，上式改成14以上两式称为开口系统的稳定流动能量方程。对于单位质量工质，

对于微元过程，稳定流动能量方程写成15技术功

定义：在工程热力学中，将工程技术上可以直接利用的动能差、位能差及轴功三项之和称为技术功，用Wt表示。对于单位质量工质，16开口系统的稳定流动能量方程式可改写为对于微元过程，

对于开口系统的稳定流动过程，系统内各点的状态都不随时间而变化，所以可以将质量为m的工质作为闭口系统来研究。

17

可以假定质量为m的工质从进口截面处的状态1变化到出口截面处的状态2，从外界吸收了热量Q,作了膨胀功W

。根据闭口系统的热力学第一定律表达式将上式对比式可得流动功之差膨胀功技术功18对可逆过程，上式可改写为式中，v

恒为正值，负号表示技术功的正负与dp相反。19将上式代入开口系统的稳定流动能量方程式可得（适用于一般过程）（适用于可逆过程）对于微元可逆过程，技术功的图形表示201.动力机械

去凝汽器调速器喷管叶片汽轮机发电机来自锅炉2.5

稳定流动能量方程的应用h2h1ws122.压缩机械

工质流经压缩机械时，压力升高，外界对工质做功。也认为系统绝热Ws’为负值Ws’=h