《热力学基础与温度计量》课件

热力学基础与温度计量本课程旨在介绍热力学基础知识和温度计量技术，并探讨其在工业生产、科学研究以及日常生活中的应用。by课程导言课程目标了解热力学基本概念和定律，掌握温度计量方法，并能运用相关知识解决实际问题。课程内容包括热力学基础、温度测量原理、温度传感器、温度计量误差分析、温度计量仪器校准、温度监测系统、热工过程分析与优化、热能利用等内容。热力学基本概念热力学系统指与外界有能量交换的物质或物体集合。热力学状态指系统所处的物理状态，由温度、压强、体积等参数决定。热力学过程指系统从一个状态变化到另一个状态的过程。热力学平衡指系统处于稳定状态，其状态参数不再随时间变化。热力学第一定律能量守恒系统内能的改变等于外界对系统所做的功和系统吸收的热量之和。能量转换能量可以从一种形式转换为另一种形式，但总量保持不变。热量传递热量可以通过传导、对流和辐射三种方式传递。热功转换1热机2热力循环3热效率4功5热量理想气体1状态方程描述理想气体状态参数之间关系的方程。2热容指单位质量气体温度升高1度所需的热量。3比热容指单位质量气体温度升高1度所需的热量。热流方程1傅里叶定律描述热量通过导热方式传递的规律。2牛顿冷却定律描述热量通过对流方式传递的规律。3斯特藩-玻耳兹曼定律描述热量通过辐射方式传递的规律。无量纲分析无量纲数反映物理量之间相对大小的无量纲量。相似性原理根据无量纲数判断不同条件下物理现象的相似性。传热模式传导热量通过物质内部传递，需要温度梯度。对流热量通过流体运动传递，需要温度梯度和流体运动。辐射热量通过电磁波传递，不需要介质。传热系数计算1导热系数反映物质导热能力的物理量。2对流换热系数反映流体对流换热能力的物理量。3辐射换热系数反映物体辐射换热能力的物理量。温度测量原理热电偶塞贝克效应两种不同金属导体形成回路，当两端温度不同时会产生电动势。类型根据所用金属材料的不同，热电偶分为多种类型。热电阻温度计电阻变化金属材料的电阻随温度变化而变化。灵敏度高适用于精确温度测量。稳定性好可长期稳定工作。光温度计辐射测量通过测量物体辐射的能量来测量温度。非接触式无需接触物体即可进行测量。测温仪表误差分析系统误差由仪器本身缺陷导致的误差。随机误差由不可预测因素导致的误差。环境误差由环境因素变化导致的误差。校准及其方法1标准仪器使用已知精度的标准仪器进行校准。2对比测量将待校仪器与标准仪器进行对比测量。3误差修正根据校准结果对仪器进行误差修正。温度传感器选型热电偶适用于高温测量，价格低廉。热电阻适用于高精度温度测量，稳定性好。光温度计适用于非接触式温度测量，响应速度快。在线温度监测系统传感器实时采集温度数据。数据采集器将传感器数据进行采集和处理。数据传输将数据传输到监控中心。监控中心对数据进行分析和显示，并进行报警。热工过程分析与优化1热平衡分析2热损失分析3工艺参数优化4能量效率提升余热回收利用1余热源如工业废气、废水、废渣等。2回收设备如热交换器、蒸汽发生器等。3利用方式如供暖、发电、蒸汽生产等。隔热材料应用1建筑节能减少建筑物热量损失，降低能源消耗。2工业设备减少设备热量损失，提高能量效率。3高温设备保护设备，延长设备使用寿命。锅炉热效率提高燃烧优化调整燃烧参数，提高燃烧效率。热损失控制降低锅炉热量损失，提高热效率。窑炉能量优化1保温隔热降低窑炉热量损失，提高能量效率。2燃烧优化调整燃烧参数，提高燃烧效率。3热风循环回收热风，降低燃料消耗。电池热管理温度控制控制电池温度在最佳工作范围内，延长电池寿命。散热设计通过热管、风冷、液冷等方式散热。芯片热设计热量产生芯片运行过程中产生热量。热量传递热量从芯片传递到散热器。热量散失热量通过空气或液体进行散失。液氮制冷技术1液氮制冷利用液氮的低温特性进行制冷。2应用领域如电子设备降温、生物样本保存等。太阳能热利用太阳能热水器利用太阳能加热水。太阳能发电利用太阳能发电。热电发电原理塞贝克效应两种不同材料形成回路，当两端温度不同时会产生电动势。热电材料具有高塞贝克系数的材料。应用领域如废热回收、微型电源等。半导体制冷技术珀耳帖效应电流通过两种不同类型的半导体材料形