轮机概论：第一章 热工基础知识

轮机概论轮机概论IntroductiontoMarineEngineering课程简介内容

(Contents)5船舶辅助机械6防污染和海水淡化7船舶电气概述2船舶动力装置概述3船舶柴油机4船舶推进装置1热工基础知识轮机概论IntroductiontoMarineEngineering1.2理想气体及其状态方程

1.3热量与功

1.4水蒸汽和湿空气

1.5传热学基础知识1.1工质热力状态参数第一章热工基础知识第一章热工基础知识第一章热工基础知识轮机概论IntroductiontoMarineEngineering1.1.1、工质(Workingmedium)

在热力工程中，用来将热能转化为机械能的各种流动介质。工质应具有良好的膨胀性、流动性。例：柴油机的工质是燃气，蒸汽轮机的工质是水蒸气。1.2.1、状态参数(Parametersofthermodynamicsstatus)：在热力学中，用来描述系统宏观特性的物理量称为系统的热力状态参数，简称状态参数。常用的状态参数有压力P、温度T、容积V、内能U、焓H和熵S等六个参数工质膨胀机械能热能1.1工质热力状态参数轮机概论IntroductiontoMarineEngineeringFahrenheitKelvinCelsius在标准大气压下，纯水冰点定为32度，沸点212度，两点间均分180等份，每份为1华氏度，记作1

F，符号t

F。绝对温标或热力学温标，摄氏零下273.15

C为零度，每度的间隔与摄氏温标相同，记作1K,符号TK。在标准大气压下，纯水冰点定为0度，沸点100度，两点间均分100等份，每份为1摄氏度，记作1C，符号t

C。(1)温度：表示物质冷热程度的状态参数。温度的数值表示方法叫做温标(Temperaturescale)华氏开氏摄氏★★★★★第一章热工基础知识与物质物理特性无关轮机概论IntroductiontoMarineEngineering(2)压力(Pressure,P)：在工程热力学中，把工质垂直作用在单位容积壁面或分界面上的力称为压力。（气体压力）国际单位：N/m2(Pa)工程单位：kgf/cm2,bar,MPa英制单位：psi(bf/in2)1kgf/cm2≈1×105Pa≈1bar≈0.1MPa1psi=0.69×104Pa压力单位换算表帕斯卡巴工程气压标准气压磅力/英寸2毫米汞柱米水柱(Pa)(bar)(at)(atm)(psi)(Torr)N/m210N/m2kgf/cm2760mmHg1bf/in2mmHgmH2O110-51.0210-50.9910-51.4510-47.510-31.0210-4第一章热工基础知识轮机概论IntroductiontoMarineEngineering①大气压力pb(Barometric,atmosphericpressure)：纬度45度平均海平面上常年大气压力的平均值为标准大气压(atm)。②绝对压力p(Absolutepressure)：工质作用在容器壁面上的实际压力。③表压力pg(Gaugepressure)：用压力表测得的数值,pg=p-pb。④真空度pv(Vacuum)：用真空表测得的数值，pv=pb-p。1atm=760mmHg=101325Pa=0.101325MPa=1barppgpvpbp第一章热工基础知识轮机概论IntroductiontoMarineEngineering(3)比容和密度比容(Specificvolume)：1kg的物质所占的容积，m3/kg。密度(Density)：1m3的物质所具有的质量，kg/m3。，第一章热工基础知识轮机概论IntroductiontoMarineEngineering1.2理想气体及其状态方程

1.3热量与功

1.4水蒸汽和湿空气

1.5传热学基础知识1.1工质热力状态参数第一章热工基础知识第一章热工基础知识轮机概论IntroductiontoMarineEngineering1.2理想气体及其状态方程

(2)理想气体状态方程

(Idealgasstateequation)R-气体常数(Gasconstant)空气、柴油机的燃气等，可按理想气体进行计算。蒸汽、制冷剂蒸汽，不能当作理想气体。R只与气体种类有关，而与气体状态无关，单位为J/(kg·K)

(1)理想气体理想气体是一种实际上不存在的家乡气体，假设其分子为弹性的、不占据提及的质点，分子间没有作用力。第一章热工基础知识轮机概论IntroductiontoMarineEngineering1.2理想气体及其状态方程

1.3热量与功

1.4水蒸汽和湿空气

1.5传热学基础知识1.1工质热力状态参数第一章热工基础知识第一章热工基础知识轮机概论IntroductiontoMarineEngineering1)热量(Q)：系统和外界由于温度差而通过边界传递的能量。外界给系统加热Q+；系统对外界放热Q-。1kJ=0.2388kcal=0.984BTU(BritishThermalUnit)

1kcal:标准大气压，1kg纯水,14.5C15.5C1BTU:标准大气压，1b纯水,59.5F60.5F对质量为1kg工质的加热量（或放热量）称为单位质量热量，用符号表示，其单位为kJ/kg或kcal/kg

1.3热量与功

1.3.1、热量和比热容第一章热工基础知识轮机概论IntroductiontoMarineEngineering2)比热容(C)单位质量的物体温度升高或降低1℃时所吸收或放出的热量，叫做质量比热容（简称比热容）。单位是焦耳/(千克·开）。J/kg·K水的质量比热容是4.2×103

J/（kg·K）工程上常用的比热容除了质量比热容之外还有容积比热容和摩尔比热容等。气体的比热容还随加热过程的不同而有所变化如果气体加热过程中容积保持不变则称为定容比热容。Cv如果气体加热过程中压力保持不变则称为定压比热容。Cp第一章热工基础知识轮机概论IntroductiontoMarineEngineering1）功(Work)：当封闭系统通过边界和外界之间发生相互作用时，如果外界的唯一效果是升起重物，则系统对外界作了功；反之，如果外界的唯一效果是降低重物，则外界对系统作了功。1kgf·m=9.8N·m=9.8J=0.0098KJ2）功率(Power)：单位时间内所做的功。1ps=75kgf.m/s=735W=0.735kWps-工制马力，hp-英制马力,1ps=0.986hp1.3.2、功和功率第一章热工基础知识轮机概论IntroductiontoMarineEngineering3）功和热量的关系功和热量都是过程量，不仅取决于初、终状态，还和过程路劲有关。功是与物体运动形态相关的能量，压差是做工的驱动力；热量与杂乱运动相联系，温差是其传递的动力。热力学第一定律：自然界中一切物质都具有能量，能量不可能被创造，也不可能被消灭；它只不过是从一种形态转变为另一种形态；在能量转化过程中，能的总量保持不变。热力学第二定律开尔文说法：不可能制造只从一个热源取得热量，使之完全变成机械能而不引起其他变化的循环发动机克劳休斯说法：热不可能自发地，不付代价地从低温物体传到高温物体第一章热工基础知识轮机概论IntroductiontoMarineEngineering4）热效率(Thermalefficiency)热效率：效果与代价之比。内燃机工作原理W-机械功Q1-从高温热源吸收的热量Q2-传给低温热源的热量最理想循环、即热效率最高的循环是卡诺循环(Carnotcycle)

Q2永远大于0，热效率永远小于100％。T1-高温热源温度，T2-低温热源温度第一章热工基础知识轮机概论IntroductiontoMarineEngineering1.2理想气体及其状态方程

1.3热量与功

1.4水蒸汽和湿空气

1.5传热学基础知识1.1工质热力状态参数第一章热工基础知识第一章热工基础知识轮机概论IntroductiontoMarineEngineering1.4.1、水蒸气的性质饱和温度(Saturationtemp.)：一定压力下水开始沸腾的温度称为该压力下的饱和温度。1atm,100C;2atm,200C。饱和压力(Saturationpres.)：一定温度下压力达到某一定值时水开始沸腾的温度称为该温度下的饱和压力。过热蒸汽(Superheatedsteam)：水在等压加热沸腾汽化完毕后，再加热，温度升高而压力不变，这样的蒸汽称过热蒸汽过热度(Degreeofsuperheat，t)：过热蒸汽的温度t与饱和温度ts之差,即△t=t-ts。温度时间1.4水蒸汽和湿空气

第一章热工基础知识轮机概论IntroductiontoMarineEngineering1.4.2、湿空气湿空气(Wetair)

：含有水蒸气的空气。饱和空气(Saturatedair)

：空气中所含水蒸气量已经达到最大限量，称这时的空气为饱和空气。否则称为未饱和空气。相对湿度(Relativehumidity，

)

：一定温度下，1m3湿空气中所含水蒸气量与1m3饱和空气中所含水蒸气量的百分比。干空气=0%，饱和空气=100%。(绝对)湿度(Absolutehumidity)

：一定体积的空气中含有的水蒸气的质量，g/m3。露点(Dewpoint)

：未饱和湿空气在等压下冷却，相对湿度随温度下降而增大，当

=100%时的温度。(结露)含湿量：一定体积的湿空气所包含的水蒸汽的质量与包含的干空气质量之比。第一章热工基础知识轮机概论IntroductiontoMarineEngineering1.2理想气体及其状态方程

1.3热量与功

1.4水蒸汽和湿空气

1.5传热学基础知识1.1工质热力状态参数第一章热工基础知识第一章热工基础知识轮机概论IntroductiontoMarineEngineering导热对流换热辐射换热传热过程在物体间或内部进行的热量传递，不依赖于物体各部分的相对位移。（温差，导热系数，传热面积，厚度）运动着的流体与固体表面接触时的换热过程成为对流换热。(温差，放热系数)靠电磁波中的可见光线和红外线来传递热量。(温差，辐射放热系数，吸收辐射面积)扰动程度，相位变化时较大透射投射反射吸收Theendofchapter11.5传热学基础知识第一章热工基础知识