工程热力学(第四版)多媒体课件

9-6 燃气轮机装置循环用途：航空发动机尖峰电站移动电站大型轮船燃气轮机装置燃气轮机的利用燃气轮机装置简介燃气轮机示意图和理想化(布雷顿循环)23燃烧室工质：数量不变，定比热理想气体2）闭口⇒3）布雷顿循环（Brayton Cycle )图示s12341234布雷顿循环的计算Ts1234吸热量：()1p 32q c T T =−放热量：()2p 41q c T T =−热效率：12241t 1113211w q q q T T q q q T T η−−===−=−−布雷顿循环热效率的计算s1234热效率：t 12111k kp p η−=−⎛⎞⎜⎟⎝⎠循环增压比21p p π=111k kπ−=−πtηktη布雷顿循环净功的计算s1234循环增温比31T T τ=()()324134211111p p p w c T T c T T T T T c T T T T =−−−⎛⎞=−−+⎜⎟⎝⎠净1111k k k kp c T ττππ−−⎛⎞=−−+⎜⎟⎝⎠对净功的影响s123431T T τ=1111k k kkp w c T ττππ−−⎛⎞=−−+⎜⎟⎝⎠净3’4’当不变π不变τw 净但T 3 受材料耐热限制111t k kηπ−=−τ对净功的影响s31T T τ=1111k k kkp w c T ττππ−−⎛⎞=−−+⎜⎟⎝⎠净当不变τ太大πw 净π3T 太小πt ηt ηw 净存在最佳，使最大πw 净111t k kηπ−=−1T最佳增压比（w 净）的求解s1111k k kkp w c T ττππ−−⎛⎞=−−+⎜⎟⎝⎠净令opt π3T 2(1)opt ()k k w πτ−=净1T 0w π∂=∂净最大循环净功()211opt p w c T τ=−9-7 燃气轮机装置的定压加热实际循环s1234压气机：绝热压缩燃气轮机：绝热膨胀2’4’'21c 12h h h h η−=−定义：'34oi 34h h h h η−=−燃气轮机的实际循环的净功Ts12342’4’()()'''314221oi 34cw h h h h h h h h ηη=−−−−=−−净净功吸热量''2113312ch h q h h h h η−=−=−−'21c 12h h h h η−=−'34oi 34h h h h η−=−'21c 12h h h h η−=−燃气轮机的实际循环的热效率s12342’4’1'''111111oik ckk c kw q τηηπητηπ−−−==−−−净t 热效率影响燃气机实际循环热效率的因素1'''111111oik ckk c kw q τηηπητηπ−−−==−−−净t·oi ηc η'tη·π一定，τ't η·τ一定，有最佳()'opt t πη·τ()'opt t πη右移和的关系()'opt tπη()'optw π净()'optw π净()'opt tπη()'opt wπ净tητπ受材料耐热限制取最佳()'opttπη有无其它途径2T 4T 4 500o C 1344p T 4>T 2回热一、回热9-8 提高燃气轮机装置循环热效率的措施布雷顿循环回热示意图234压气机燃气轮机燃烧室回热器4R2A回热在Ts 图上的表示21344R2R2A回热度2222A R h h h h σ−=−0.6~0.9t t 1w q ηη=>净回简2R 4R 2A压气机间冷的图示23燃气轮机燃烧室间冷器5压气机62’压气机间冷在Ts 图上的表示21342’65AB t 1w q η=净间1234162’256联合工作？压气机间冷热效率的推导A B tA 1A tB 1B t 1A 1B 1A 1B 1A 1B tA tB 1A 1B 1A 1Bw w q q q q q q q q q q q q ηηηηη++==++=+++净净间tA tBηη>tA tBt ηηη>>间tA tB ηη<tA tB t ηηη<<间tA tBηη=tA tBt ηηη==间间冷＋回热示意图3燃气轮机燃烧室间冷器5压气机62’回热器4R 2R间冷＋回热在Ts 图上的表示21342’65t t 1w q ηη=>净间+回简4R2R再热示意图23压气机燃气轮机燃烧室1燃烧室23’5再热在Ts 图上的表示2133’4’4t t ηη<再简w w >再简5结论：再热＋回热示意图123压气机燃气轮机燃烧室2回热器燃烧室14R2R53’再热＋回热在Ts图上的表示2 133’4’454R2R2t+t11qqηη=−>再回回w w>再+回回再热+间冷+回热示意图1234压气机燃气轮机燃烧室2回热器间冷器燃烧室12R4R结论：再热+间冷+回热在Ts 图上的表示3T s 214t t +1w q ηη=>净再+间+回再回t t t t ηηηη>>>再+间＋回再+回回简w w w w >>=再+间＋回再+回回简+w w >再+间+回再回2R4R无穷多级的极限情况2 13 4两个等温过程两个等压过程+回热概括性卡诺循环2~3第9章小结活塞式内燃机循环：燃气轮机循环：提高热效率的手段：t ηη=简124w 净1’2’0 w=净动力循环的一般规律:热能代价以作功为目的升压是前提加热是手段作功是目的放热是必须顺序不可变步骤不可缺。

工程热力学（高教社第四版）第2章课件第二章热力学第一定律2-1 热力学第一定律的实质实质：能量守恒及转换定律在热现象中的应用能量守恒和转换定律—能量是可以相互转换的，且转换前后的总量保持不变。

热力学第一定律—热能与机械能是可以相互转换的，且转换前后的总量保持不变。

焦耳实验1、重物下降，输入功，绝热容器内气体T ↑2、绝热去掉，气体T ↓，放出热给水，T 恢复原温。

焦耳实验水温升高可测得热量，重物下降可测得功热功当量1 cal = 4.1868 J热力学第一定律热可以变为功，功也可以变为热，一定量的热消失时，必产生与之数量相当的功；消耗一定量的功时必出现与之对应的一定量的热。

闭口系循环的热一律表达式系统经历一个热力循环后，它所接受的净热量转换为对外所作的净功。

即：δQ = ∫ δW ∫要想得到功，必须花费热能或其它能量热一律又可表述为“第一类永动机是不可能制成的”关于永动机问题的思考各种永动机问题长期困扰着科技界与社会第一类永动机—不消耗能量而能对外连续作功的机器。

第二类永动机—从单一热源取热，并将其全部转变机械功的机器（或：热效率等于100%的机器）[有关问题在第五章中将详细讨论]。

长期以来一直有人在追求、研究各种形式的永动机，无一有所收获。

希望同学们树立正确的思想方法，不要误入歧途。

大气机压气机从大气中取气压力容器pw取回部分功量驱动压气机某人的永动机构思机水分解装置 H2 w 氢气发动机水取回部分功量驱动水分解装置2-2 热力学能（内能）和总能一、热力学能(internal energy) UUch Unu Uth 平移动能旋转动能振动动能UkEf1(T)U=U(T,v)UpE f2(T，v) —二、总(储存)能(total stored energy of system) 热力学能，内部储存能E=U+EK+Ep总能宏观动能宏观位能外部储存能e=u+ek+ep热力学能的性质热力学能说明： ? 热力学能是状态量 ? U : 广延参数 [ kJ ] ? u : 比参数 [kJ/kg]√ 分子动能（移动、转动、振动）分子位能（相互作用）√ 核能化学能系统总能外部储存能宏观动能宏观位能 Ek= mc2/2 Ep= mgz 机械能系统总能 E = U + Ek + Ep e = u + ek + ep2-3 能量的传递和转化能量传递的两种方式：作功，传热借作功传递的能量总是伴随着物体的宏观动能借传热来传递能量不需要有物体的宏观移动热能转变为机械能由两类过程组成：能量转换的热力学过程单纯机械能过程热一律的文字表达式热一律: 能量守恒与转换定律进入系统的能量 - 离开系统的能量 = 系统内部储存能量的变化热力学能U 的物理意义定义dU = δ Q - δ W δQ 热力学能U 状态函数δQ = dU + δW Q=?U+W δW闭口系热一律表达式dU 代表某微元过程中系统通过边界交换的微热量与微功量两者之差值，也即系统内部能量的变化。