电厂工程热力学1.ppt

1、1,第一章基本概念,2,第一节热力系统一、工质：实现热能向机械能转化的媒介物质就叫工质二、热源和冷源高温热源工质从中吸取热能的物体低温热源接受工质排出热能的物体,3,热力系统(热力系、系统)：人为分割出来、研究对象、能用热力学参数来描述的系统,外界（环境）：系统以外的所有物质,边界(界面)：系统与外界的分界面,系统与外界的作用都通过边界,三、热力系统1、定义（系统与边界）,4,热力系统选取的人为性,锅炉,汽轮机,发电机,给水泵,凝汽器,过热器,只交换功,只交换热,既交换功也交换热,5,边界特性,固定、活动；真实、虚构,边界划分的不同，研究对象就不同，系统就不同。解决问题的繁简程度不同。,6,2

2、、热力系统分类,系统通过边界与外界可以有能量的传递（功和热），也可以有物质的传递：,有无是否传质开口系闭口系,是否传热非绝热系绝热系,是否传功非绝功系绝功系,是否传能、质非孤立系孤立系,7,闭口系统：一个热力系统，如果和外界没有质量交换而只有能量交换，则称为闭口系统。又叫控制质量。,开口系统：一个热力系统，如果和外界既有功或热等能量交换，又有质量交换，则称为开口系统。又叫控制容积（控制体）。,绝热系统：一个热力系统，如果和外界没有热量交换，则称为绝热系统。,孤立系统：一个热力系统，如果和外界既没有功或热等能量交换，又没有质量交换，则称为孤立系统。,8,1开口系,例如：,非孤立系相关外界孤立系,

3、1+2闭口系,1+2+3绝热闭口系,1+2+3+4孤立系,9,四、系统的内部状况（热力系统其它分类方式）,其它分类方式,物理化学性质,均匀系非均匀系,工质种类,多元系,单元系,相态,多相,单相,10,1、均匀系与非均匀系：系统内各部分的化学成分和物理性质都均匀一致的系统，称为均匀系。2、单相系与复相系：由单一物相组成的系统称为单相系。3、单元系与多元系：由一种均匀的和化学成分保持不变的物质组成的系统称为单元系。（空气常可看作纯物质，属单元系）,11,第二节状态和状态参数一、状态和状态参数,状态：某一瞬间热力系统所呈现的宏观物理状况称作工质的热力状态（状态）,状态参数：描述热力系状态的宏观物理量

4、,状态参数的特征：,1、状态确定，则状态参数也确定，反之亦然,2、状态参数的变化量与路径无关，只与初终态有关；状态参数的循环积分等于零,3、状态参数是全微分,12,状态参数的积分特征,状态参数变化量与路径无关，只与初终态有关。,1,2,a,b,例：温度变化,13,状态参数的微分特征,设z=z(x,y),dz是全微分,充要条件：,可判断是否是状态参数,14,BT=0.5mw20.5mw2是分子平移运动的平均动能,二、基本状态参数,压力p、温度T、比容v（可直接测量）,1、温度1）温度的定义传统：温度是表征物体冷热程度的物理量微观：衡量分子平均动能的量度，表征物质分子运动的激烈程度,15,2）热力

5、学第零定律,如果两个系统分别与第三个系统处于热平衡，则两个系统彼此必然处于热平衡。,温度测量的理论基础B温度计,如果两个系统的温度分别和第三个系统的温度相等，则两个系统的温度必然相等。,温度是确定一个系统是否与其它系统处于热平衡的物理量,16,3）常用温标：温度的数值标尺，称作温标,开尔文K,摄氏,100,373.15,0.01,273.16,0,273.15,-17.8,0,-273.15,37.8,冰熔点,水三相点,水沸点,热力学温标：选取水的三相点为基本点，并定义为273.16K热力学摄氏温标t=T-273.15T=t+273.15,17,2、压力p1)定义及单位:单位面积上所受到的垂直

6、作用力(物理中压强)单位:Pa,N/m2,常用单位：1bar=105Pa1MPa=106Pa1atm=760mmHg=1.013105Pa1mmHg=133.3Pa1at=735.6mmHg=9.80665104Pa,18,2)绝对压力和相对压力,绝对压力：以绝对真空为起点而测得的压力叫绝对压力。P是流体的真实压力,以当地大气压力（B）(环境压力)为起点而测得的压力叫相对压力。,注意：工程上压力表所显示的是相对压力只有绝对压力p才是状态参数,当PB时,Pg=P-B表压力当P,恢复平衡所需时间（驰豫时间）,34,三、可逆过程,系统经历某一过程后，如果能使系统沿相同路径回复到初始状态，而系统所涉及

7、的外界同时恢复到初始状态，不留下任何痕迹，则此过程为可逆过程。,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。,1、定义,2、准静态过程和可逆过程,准只要求系统内部平衡可还要求系统与外界平衡,无不平衡势差,无耗散效应,35,可逆过程一定是准静态过程准静态过程不一定是可逆过程，它只是可逆过程的必要条件。不平衡过程一定是不可逆过程,可逆过程完全理想，以后均用可逆过程的概念。准静态过程很少用。,准静态过程+无耗散效应=可逆过程,通过摩擦使功变热的效应(摩阻，电阻，非弹性变形，磁阻等）,36,典型的不可逆过程,不等温传热,T1,T2,T1T2,Q,自由膨胀,真空,37,典型的不可逆过程,节

8、流过程(阀门）,p1,p2,p1p2,混合过程,38,引入可逆过程的意义,准静态过程是实际过程的理想化过程，但并非最优过程，可逆过程是最优过程。,实际过程不是可逆过程，但为了研究方便，先按理想情况（可逆过程）处理，用系统参数加以分析，然后考虑不可逆因素加以修正。,39,功是系统与外界通过边界相互作用的一种方式（传递的一种能量）。当系统完成功时，它对外界的全部作用，可用在外界举起重物的效果来代替。在力的推动下，通过有序运动方式传递的能量。,第五节功,一、功的定义：,2、热力学定义,1、力学定义:力在力方向上的位移,40,ds,以汽缸中1Kg工质为系统1经可逆变化到2,1kg工质发生容积变化对外界

9、作的功,W=mpAds=pdV,w=Fds=pAds=pdv,二、容积功：因容积变化和外界发生作用,mkg工质,41,准静态过程的容积变化功,p,p外,2,mkg工质：,W=pdV,1kg工质：,w=pdv,1,注意：上式仅适用于准静态过程,42,示功图,p,V,.,1,2,.,p,p外,2,1,mkg工质：,W=pdV,1kg工质：,w=pdv,W,43,准静态容积变化功的说明,p,V,.,1,2,.,1）单位为kJ或kJ/kg,2）p-V图上用面积表示,3）功的大小与路径有关功是过程量w,4）统一规定：dV0，膨胀对外作功（正）dV0，压缩外内作功（负）,5）适于准静态下的任何工质（一般为流体）,6）有无f，只影响系统功与外界功的大小差别,44,摩擦损失的影响,若有f存在，就存在损失,p,p外,2,1,系统对外作功W，外界得到的功