工程热力学与传热学基础知识共37页文档

t—温度(0C)；
x , y , z—直角坐标
由傅里叶定律可知，求解导热问题的关键是获 得温度场。导热微分方程式即物体导热应遵循的一 般规律，结合具体导热问题的定解条件，就可获得 所需的物体温度场。
具体推导: 傅里叶定律
能量守衡定律
导热微分方程式
假定导热物体是各向同性的，物性参数为常数。 我们从导热物体中取出一个任意的微元平行六面 体来推导导热微分方程，如下图所示。
2. 说明： 导热系数表明了物质导热能力的程度。 它是物性参数 物质的种类 热力状态（温度、压力等）。
在温度t=200C时：
纯铜λ=399 w/m0C；水λ=0.599 w/m0C；干空气0C λ（固体）大--------→（液体）---------→（气体）小
隔热材料（或保温材料）----石棉、硅藻土、矿渣棉等，它 们的导热系数通常:λ < 0.2 w/m0C。
c t ( x 2t2 y 2t2 z 2t2)q'
这是笛卡儿坐标系中三维非稳态导热微分方程的一般形式。
导热微分方程式——温度随时间和空间变化的一般关系。 它对导热问题具有普遍适用的意义。
Cp t ( x2t2 y2t2 z2t2)qv
最为简单的是一维温度场的稳定导热微分方程为：
稳态温度场：物体各点的温度不随时间变动； 非稳态（瞬态）温度场：物体的温度分布随时间改变。
2. 等温面(Isothermal surface)（线）：同一时刻物体中温度 相同的点连成的面（或线）。 特点：（1）同一时刻，不同等温线（或面）不可能相交； （2）传热仅发生在不同的等温线（或面）间； （3）由等温线（或面）的疏密可直观反映出不同区域 热流密度的相对大小。
在半径r处取一厚度为dr长度为l米的薄圆筒壁。则

水蒸气的扩散
水蒸气在湿空气中的扩散系数较小， 扩散速度较慢，但水蒸气分子间的相 互作用较强。
湿空气的化学反应传质
化学反应传质
01
当湿空气中的物质与其他物质发生化学反应时，物质会发生转
移和变化。
化学反应速率
02
化学反应速率取决于反应物质的浓度、温度和催化剂等因素。
化学反应传质的控制因素
03
化学反应传质通常受到反应动力学和传递过程的控制，需要综
04
湿空气的传热过程
传热的基本概念
热传导
通过物体内部微观粒子的相互作用，将热量从高温区 域传递到低温区域的过程。
对流传热
由于流体运动产生的热量传递现象，包括自然对流和 强制对流。
辐射传热
通过电磁波传递能量的过程，不受物体间相对位置的 影响。
湿空气的传导传热
湿空气的导热系数
湿空气的导热系数随温度 和湿度的变化而变化，是 影响湿空气传导传热的重
目的
热力学的目的是为了揭示热现象的本 质和规律，为能源利用、工程设计和 环境保护等领域提供理论基础和应用 指导。
热力学第一定律
定义
热力学第一定律即能量守恒定律，它 指出能量不能凭空产生也不能凭空消 失，只能从一种形式转化为另一种形 式。
应用
在工程领域中，热力学第一定律用于 分析能量转换和传递过程，如燃烧、 热传导、对流和辐射等，以及评估设 备的效率。
合考虑化学反应和物质传递两个方面的因素。
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湿空气在工程中的应用
空调系统中的湿空气处理
湿空气调节
在空调系统中，湿空气的处理是至关重要的，需要控制湿度以提 供舒适的室内环境。
除湿和加湿
空调系统中的湿空气处理还包括除湿和加湿，以适应不同的湿度 需求。

功和热量是过程量，不仅与初、终状态参数有关， 还与过程有关。
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2.状态参数分类
强度量 尺度量
压力、温度 比容、热力学能（内能）、焓、熵
基本参数 导出参数
压力、温度、比容 热力学能（内能） 、焓、熵
（√）状态参数的变化只与系统的初、终状态有关，而与变 化途径无关。 （×）功也是状态参数，其变化只与系统的初、终状态有关。 （×）热量是状态参数，其变化只与系统的初、终状态有关。
热量多于定容过程吸收热量。
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第四节 混合气体
工程实际应用的气体通常是混合气体，如空气、 烟气等等。混合气体的性质取决于各组分气体的成 份及热力性质。
混合物的性质与各种混合物的性质以及各组元在整个 混合物中所占的份额有关。
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一、混合气体分压力和道尔顿分压力定律
分压力是各组成气体在混合气体的温度下单独 占据混合气体的容积时所呈现的压力。
p1v1 p2v2
p1V1 p2V2
2.查理斯定律
对于一定量的理想气体，当比容（或容积）不变时，压
力与绝对温度成反比。
p1 p2 T1 T2
3.给•吕萨克定律
对于一定量的理想气体，当比容（或容积）不变时，压
力与绝对温度成反比。V1 V2 或 v1 v2
T1 T2 T1 T2
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4.理想气体状态方程的另外一种表示
（√）一切热力系统连同 与之相互作用的外界可 以抽象为孤立系统。
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第二节 工质及基本状态参数
一、工质(working substance; working medium)
1.定义：实现热能和机械能相互转化，或 传递热能的媒介物质
例如：
电站锅炉的水蒸气 燃烧形成的烟气 气缸中的燃气

第一章1.名词解释：热力系统就是具体指定的热力学研究对象。

2.在所研究的时间内，系统与外界只有能量的交换而无物质的交换，这样的系统称之为(闭口系统)。

3.在所研究的时间内.系统与外界只有热量和机械能的交换而无物质的交换，这样的系统称之为(闭口系统)4.4.在所研究的时间内.系统与外界既有热量和机械能的交换且有物质的交换，这样的系统称之为(开口系统)5.5.在所研究的时间内，系统与外界既无热量和机械能的交換且无物质的交换.这样的系统称之为(孤立系统)。

6.6.在所研究的时间内.系统与外界无热量交换，但有其他形式能量交換，这样的系统称之为(绝热系统)。

7.7.热力学中把工质所处的某种宏观物理状况称之为工质的热力状态.简称为(状态)。

8.8.热力学中有(3)个基本状态参数。

9.9.对于准静态过程.要求过程进行时间远远(大于)系统恢复平衡时间。

10.10.对于准时态过程，要求过程进行速度远远(小于)系统恢复平衡状态的速度。

11.11.当系统由开始状态变化到终止状态，如其能从终止状态沿原路径返回到初始状态，且参与该变化过程的系统与外界均能完全返回到原来的状态.则称这样的过程为(可逆)过程。

12.12.判断一个过程是否为可逆过程.有两个显著的特点.其一要求在热传递过程中热源与工质之间无(温差)。

13.13.判断一个过程是否为可逆过程，有两个显著的特点.其二要求在机系统做机械运动过程中无(摩擦)与(扰动)。

14.14.热力学中.功的单位是(J)。

15.15.计算热力学功过程中.广义力为(压力);广义位移为(比容)。

16.16.热力学中.计算热量过程中.广义力是(温度);广义位移是(熵)。

第四章l.根据卡诺循环的热效率计算式，可知当高温热源与低温热源之间温度相等时，其热效率为(0)。

这表明卡诺循环与热力学第二定律的(开尔文)说法是一致的。

2.热力学第二定律可表述为：不可能从单一热源取热使之完全变为有用功而不产生其他影响。