《发电厂热力设备及系统》第一章热力学基本概念

工程热力学总结第一章基本概念1.基本概念热力系统：这种被人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统叫做热力系统（简称系统，体系）。

边界：系统与外界之间的分界面，称为边界。

外界：与系统发生质能交换的物体称为外界。

闭口系统：一个热力系统如果和外界只有能量交换而无物质交换的系统称为闭口系统，因闭口系统内的质量保持恒定不变，所以闭口系统也称控制质量。

开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统，又称控制体积，简称控制体，其界面称为控制界面。

绝热系统：系统与外界之间没有热量传递，称为绝热系统。

孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换，称为孤立系统。

单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。

复相系：由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三相系统。

单元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系。

多元系：由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。

均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。

非均匀系：成分和相在整个系统空间呈非均匀分布，称非均匀系。

热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态。

平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变化，系统内外同时建立了热的和力的平衡，这时系统的状态称为热力平衡状态，简称为平衡状态。

状态参数：描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。

如温度（T）、压力（P）、比容（υ）或密度（ρ）、内能（u）、焓（h）、熵（s）、自由能（f）、自由焓（g）等。

基本状态参数：在工质的状态参数中，其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来，称为基本状态参数。

温度：是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量，其物理实质是物质内部大量微观分子热运动的强弱程度的宏观反映。

热力学第零定律：如两个物体分别和第三个物体处于热平衡，则它们彼此之间也必然处于热平衡。

压力：垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强。

第一章基本概念、基本过程一、热力系统1、（热力）系统：系统：通常选取一定的工质或空间作为研究对象，称之为热力系统。

2、外界：与体系发生质、能交换的物系。

3、边界：系统与外界的分界面（线）。

边界可实可虚，可定可动。

二、系统的分类根据系统和外界之间物质、能量的交换情况分：1、闭口系统（控制质量）：和外界没有物质交换。

2、开口系统（控制容积、控制体）和外界有物质交换。

3、绝热系统：和外界间没有热量交换。

4、孤立系统：和外界既无能量交换又无物质交换。

三、平■衡状态（一）定义：无外界影响（重力场除外）的条件下，系统保持状态参数不随时间而改变的状态。

1、热平衡：在无外界作用的条件下，系统内部、系统与外界之间无温差。

2、力平衡：在无外界作用的条件下，系统内部、系统与外界之间无压差。

3、化学平衡：在无外界作用的条件下，系统内部、系统与外界之间无化学势差。

平衡的充要条件：系统同时达到热平衡、力平衡、化学平衡。

（二）平衡状态的特点：1、在不受外界影响下，平衡不会自发的破坏；2、处于不平衡的系统，在不受外界影响时，会自发的趋于平衡；3、单相工质处于平衡状态时，在忽略重力的影响下，其内部性质均匀一致。

4、平衡必稳定，稳定未必平衡，平衡可以不均匀。

★对于气液两相并存的热力平衡系统，气相和液相密度不同，所以整个系统不是均匀的。

四、状态参数状态确定，状态参数的数值也确定，反之亦然。

非平衡状态系统内部存在不平衡势，因此不能用状态参数来描写。

（一）状态参数分类：1、基本状态参数：压力P、比体积v、温度T （可以直接测量）导出状态参数：内能U、粉H、痼S2、强度参数：参数与系统质量无关，且不可相加。

如：P、T广延参数：参数与系统质量成正比，且可相加。

如：m、V、U、H、S（二）基本状态参数1、温度摄氏温度t （C）与热力学温度T （K）关系：t=T-273.152、压力（绝对压力）p Pa、MPa（压强）单位面积上的垂直作用力。

绝对压力P；表压力p e；真空度p v；环境压力p bo,绝对压力的值不变，表压力或真空度会随着环境压力的变化而变化。

第1章基本概念一、名词解释1．热力系统：热力学分析中选取的, 由某种界面包围的特定物质或空间作为研究对象称为热力系统.2．闭口系统：与外界无物质交换，但可有功和热交换的系统。

3．开口系统：与外界既有物质交换，又有能量交换的系统。

4．孤立系统：系统与外界既无能量（功、热量）交换又无物质交换。

5．绝热系统：系统与外界无热量交换。

6．高温热源：在工程热力学中，把热容量很大且在放出有限量热量时自身温度及其它热力学参数没有明显改变的物体称为高温热源。

7．低温热源：在工程热力学中，把热容量很大且在吸收有限量热量时自身温度及其它热力学参数没有明显改变的物体称为低温热源。

8．温度：温度是用来标志物体冷热程度的物理量。

根据气体分子运x动论，气体的温度是组成气体的大量分子平均移动动能的量度。

处于同一热平衡状态的热力系无论它们是否相互接触均有一个共同的物理性质，描述此物理性质的物理称为温度。

9．表压力：当绝对压力高于大气压力时，压力表指示的数值称为表压力。

10．真空度：当工质的绝对压力低于大气压力时，测压仪表指示的读数称为真空度。

11．平衡状态：在没有外界作用的情况下，工质（或系统）的宏观性质不随时间而变化的状态称为平衡状态。

12．准平衡过程：为了便于对实际过程进行分析和研究，假设过程中系统所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态，这种过程称为准平衡过程，又称为准静态过程。

13．可逆过程：如果系统完成了某一过程之后，再沿着原路逆行而回复到原来的状态，外界也随之回复到原来的状态，而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程。

二、填空1、标准大气压为在纬度海平面上的常年平均气压。

（450）2、与外界既无能量交换也无物质交换的热力系称为_____热力系。

（孤立）3、可逆过程实现的条件是和。

（准平衡过程，没有耗散）三、选择题1、_________过程是可逆过程。

( )a) 可以从终态回复到初态的b) 没有摩擦的d) 没有温差的2、绝对压力p, 真空度p v，环境压力p a间的关系为( )a) p+p v+p a=0 b) p+p a－p v=0 c) p－p a－p v=03、摄氏温标1℃的刻度与绝对温标1K的刻度相比a）前者大于后者 b）后者大于前者）不定4、可逆过程实现的条件是。

1.第一章 基本概念及定义 2.热能动力装置：从燃料燃烧中得到热能，以及利用热能所得到动力的整套设备（包括辅助设备）统称热能动力装置。

3.工质：热能和机械能相互转化的媒介物质叫做工质，能量的转换都是通过工质状态的变化实现的。

4.高温热源：工质从中吸取热能的物系叫热源，或称高温热源。

5.低温热源：接受工质排出热能的物系叫冷源，或称低温热源。

6.热力系统：被人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统叫做热力系统。

7.闭口系统：如果热力系统与外界只有能量交换而无物质交换，则称该系统为闭口系统。

（系统质量不变） 8.开口系统：如果热力系统与外界不仅有能量交换而且有物质交换，则称该系统为开口系统。

（系统体积不变） 9.绝热系统：如果热力系统和外界间无热量交换时称为绝热系统。

（无论开口、闭口系统，只要没有热量越过边界） 10.孤立系统：如果热力系统和外界既无能量交换又无物质交换时，则称该系统为孤立系统。

11.表压力：工质的绝对压力>大气压力时，压力计测得的差数。

12.真空度：工质的绝对压力<大气压力时，压力计测得的差数，此时的压力计也叫真空计。

13.平衡状态：无外界影响系统保持状态参数不随时间而改变的状态。

充要条件是同时到达热平衡和力平衡。

14.稳定状态：系统参数不随时间改变。

（稳定未必平衡） 15.准平衡过程(准静态过程)：过程进行的相对缓慢，工质在平衡被破环后自动恢复平衡所需的时间很短，工质有足够的时间来恢复平衡，随时都不致显著偏离平衡状态，那么这样的过程就称为准平衡过程。

它是无限接近于平衡状态的过程。

16.可逆过程：完成某一过程后，工质沿相同的路径逆行回复到原来的状态，并使相互作用所涉及的外界亦回复到原来的状态，而不留下任何改变。

可逆过程=准平衡过程+没有耗散效应（因摩擦机械能转变成热的现象）。

17.准平衡与可逆区别：准平衡过程只着眼工质内部平衡;可逆过程是分析工质与外界作用产生的总效果，不仅要求工质内部平衡，还要求工质与外界作用可以无条件逆复。

1．什么叫工质？火力发电厂采用什么作为工质？工质是热机中热能转变为机械能的一种媒介物质（如燃气、蒸汽等），依靠它在热机中的状态变化（如膨胀）才能获得功。

为了在工质膨胀中获得较多的功，工质应具有良好的膨胀性。

在热机的不断工作中，为了方便工质流入与排出，还要求工质具有良好的流动性。

因此，在物质的固、液、气三态中，气态物质是较为理想的工质。

目前火力发电厂主要以水蒸气作为工质。

2．何谓工质的状态参数？常用的状态参数有几个？基本状态参数有几个？描述工质状态特性的物理量称为状态参数。

常用的工质状态参数有温度、压力、比容、焓、熵、内能等，基本状态参数有温度、压力、比容。

3．什么叫温度、温标？常用的温标形式有哪几种？温度是衡量物体冷热程度的物理量。

对温度高低量度的标尺称为温标。

常用的有摄氏温标和绝对温标。

⑴摄氏温标。

规定在标准大气压下纯水的冰点为0℃，沸点为100℃，在0℃与100℃之间分成100个格，每格为1℃，这种温标为摄氏温标，用℃表示单位符号，用t作为物理量符号。

⑵绝对温标。

规定水的三相点（水的固、液、汽三相平衡的状态点）的温度为273.15K。

绝对温标与摄氏温标的每刻度的大小是相等的，但绝对温标的0K，则是摄氏温标的－273.15℃。

绝对温标用K作为单位符号，用T作为物理量符号。

摄氏温标与绝对温标的关系为 t＝T－273.15℃。

4．什么叫压力？压力的单位有几种表示方法？单位面积上所受到的垂直作用力称为压力。

用符号“p”表示，即 p=F／A (1—1)式中 F——垂直作用于器壁上的合力，N；A——承受作用力的面积m2。

压力的单位有：⑴国际单位制中表示压力采用N/m2，名称为[帕斯卡]，符号是Pa。

1Pa=1N/m2，在电力工业中，机组参数多采用MPa（兆帕），1MPa=106N/m2。

⑵以液柱高度表示压力的单位有：毫米水柱（mmH2O）、毫米汞柱（mmHg），1 mmHg=133 N/m2，1 mmH2O=9.81 N/m2。