【工程热力学讲义大全】

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1、【工程热力学讲义大全】绪论问题：本课程是什么？干什么？有什么特点？一、能源和动力工程1、能源：人类赖以生存和发展的物质资源称为能源。人们的衣、食、住、行，时时处处都离不开能源。从某个角度来讲，人类的发展史就是开发和利用能源的历史。而开发和利用能源的先进程度是社会进步的标志。2、能源的利用：能源的利用方式可分为两种，一是直接利用，即将自然界的能源不经过形态转换而利用。如晒太阳、风车、水车等。自然界现有形态的能源称为一次能源。二是间接利用，将一次能源经过形态转换再利用。如火力发电、发动机等。这样的能源称为

2、二次能源。在能源利用的发展史中，先是一次利用，后来发展二次利用，电能的优点是众所周知的。从节能和环保的观点出发，能源一次利用方式并非落后和将被淘汰，应当发展。3、动力工程：由热能转换为机械能的装置称为热机，所有热机（蒸汽机、内燃机、蒸汽动力装置等）称为动力工程。一、工程热力学1、主要内容：基本概念；基本理论；基本工质；热力过程；热力循环。工程热力学是研究热功转换及其规律的科学。早期是随着热机而诞生的，如今应用已很广，包括热机、制冷、空调、化工等众多领域。2、研究方法：宏观方法（宏观定义、宏观定律、宏观

3、参数）与合理抽象、简化手段相结合。3、特点：用少量的宏观基本定律演绎出丰富的内容，具有应用的广泛性和结论的准确性。二、几个问题：1、能量和能源一样吗？2、能量守恒吗？什么是节能？如何节能？节能的标准是什么？第一章基本概念工程热力学的概念较多，要注意理解。本章先介绍一些基本概念。媒介热功工质1—1工质和热力系一、工质1、定义：实现热功转换的媒介物质。制冷剂（氟里昂）燃气水蒸汽2、举例：*工质的物理特性：流体（气体和液体）、大热容、变比容。*工质可分为两大类，气体和蒸汽。气体工质一般作为理想气体处理。二、

4、热力系1、定义：热力学分析和研究的对象或范围。例：1、系统、边界、外界：系统是人为的，和外界是相对的。边界是可以移动的，可以是假想的。2、意义：热力学问题的分析首先从建立热力系开始。抛开研究对象的外观、结构等，抽象为具有一定特征的热力系统。只关心系统内工质的变化。3、分类：（1）封闭系：QW(m)例：........（2）开口系:QWm例:........（3）绝热系:(Q)Wm例:........抽象概念.（4）孤立系:(Q)(W)(m)例:.......抽象概念1—2状态和状态参数一、状态：工质在

5、某一时刻的宏观物理状况。例：......二、状态参数：描述状态的宏观物理量。如pvtuhsea等。*状态参数的物理特征：在某状态下一定存在并且是唯一的。其数值与如何到达这一状态、经过什么路径到达这一状态无关。三、状态和状态参数的关系：二者首先是同一事物的两种描述方法。1、固定关系：状态确定之后，所有的状态参数都确定（状态状态参数）。z1（状态）p1t1v1u1h1s1。状态参数一定，状态也一定。P1t1v1u1h1s1z1。但需要全部状态参数才能决定状态吗？不需要。最少需要几个参数来决定状态呢？状态公

6、理：需要n+1个参数。n是热力系中作功形式的个数。在我们的简单可压缩物系内，只有一种形式的功—容积变化功，n=1。所以我们需要两个独立参数来决定状态。可表示为z=f(xy)。Z可以代表状态，也可以代表状态参数。1、变化关系：状态变了，状态参数要变化，但不一定全都变化。状态参数变了，只要一个参数变了，状态就一定变化。一、平衡状态1、定义：不随时间变化的状态。（所有状态参数都不变）2、条件：系统内外势差为零。p外T外内力平衡Δp内=0势差=0p内T内内热平衡ΔT内=0内、外热平衡T内=T外内、外力平衡p内

7、=p外3、特点：只有平衡状态是可以描述的（有确定的状态参数）。平衡状态不会自行打破。非平衡状态会自动趋于平衡。一、状态参数的数学特征1、点函数。如前所术，z=f(xy)。由状态参数的物理意义可推出其数学特征为点函数。点函数的所有数学性质就是状态参数的性质。2、微分性质：全微分。令:则:(格林公式)且(二次偏导与次序无关)1、积分性质：与路径无关。二、基本状态参数定义：具有明显的物理意义并且可以直接或间接测量的参数。它们是：pvt。其余参数如：uhs等称为导出参数。1、比容定义：单位物量（公斤）物质（工

8、质）具有的体积。单位：m3/kg立方米/公斤密度：kg/m3比容和密度是两个相关参数，相互不独立，相当于一个参数。1、压力定义：单位面积上的垂直作用力。物理中的压强。国际单位：力F—牛顿N，面积A—平方米m2，压力p—帕（斯卡）pa。1Mpa=106pa1kpa=103pa1bar=105pa工程单位：物理大气压atm，工程大气压at,毫米汞柱mmHg，米水柱mH2O，1bar≈1at。“压力”与“压力单位”要区别开。绝对压力和相对压力：绝对压力—工质的