工程热力学课件

的热消失时，必产生相应量的功；消耗一定量的功时 ，必出现与之对应的一定量的热。
第三章 理想气体的性质
基本要求： 1、熟练掌握并正确应用理想气体状态方程式； 2、正确理解理想气体比热容的概念，熟练应用比热容计算理想 气体热力学能、焓、熵及过程热量； 3、掌握有关理想气体的术语及其意义； 4、掌握理想气体发生过程； 5、了解理想气体热力性质图表的结构，并能熟练应用它们获得 理想气体的相关状态参数。
T
不可逆过程的熵增（过程角度）
q
T
0
克劳休斯积分不等式（循环角度）
dsiso 0
孤立系统角度
ds sf sg 非孤立系统角度
熵、热力学第二定律的数学表达式
1. 熵的定义
ds qre
T
2. 循环过程的熵
3. 可逆过程的熵变
qre Tds
ds 0,则 q 0 可逆过程中ds 0,则 q 0
dv
q cndT Tds
T s
n
T cn
T ,定容过程 cV
T ，定压过程 cp
4个基本过程中的热量和功的计算
2
2
1、定容过程
w pdv 0 1
wt 1 vdp v( p2 p1)
2、定压过程
qv u cv (T2 T1)
2
w 1 pdv p(v2 v1)
热力学上统一规定：外界向系统传热为正，系统向外界传热为负。
可逆过程的热量
T
1
B
qre = Tds
T
A
2
q
ds qrev
T
S1
S dS S2
q “+”
q “-”
热力循环
功：工质从某一初态出发，经历一系列热力状态后，又回到原来 初态的热力过程称为热力循环，即封闭的热力过程，简称循环。

Rg
1
T4
1
p5 p4
1
或 wnet qnet q1 q2
q1 q23 q34 cV T3 T2 cp T4 T3
q2 q51 cV T5 T1
11
t
1
q2 q1
1
T3
T5 T1
T2 T4
T3
利用 、、 表达 t
1 2
23 34
1
C,s
wC,s wC
h2s h1 h2 h1
wC
1
C,s
h2s h1
h2
h1
1
C,s
h2s h1
T
wt,T wt ,T
h3 h4 h3 h4s
wt,T T h3 h4s
h4 h3 T h3 h4s 34
三、燃气轮机装置旳内部热效率
(internal thermal efficiency)ηi
小型燃气轮机 22
轴流式燃气轮机
23
24
25
26
构成
压气机(compressor)
燃烧室(combustion chamber)
燃气轮机(gas turbine)
特点
1.开式循环(open cycle)，工质流动； 2.运转平稳，连续输出功； 3.开启快，达满负荷快； 4.压气机消耗了燃气轮机产生功率
6
二、活塞式内燃机循环旳简化
7
三、平都有效压力(mean effective pressure)
pMEP
Wnet Vh
8
9–3 活塞式内燃机旳理想循环
一、混合加热理想循环
01 吸气
（dual combustion cycle） 12 压缩

热力学第一定律的各种能量方程式在形式上随有不同, 热力学第一定律的各种能量方程式在形式上随有不同 但由热变功的实质都是一致的,只是不同场合不同应 但由热变功的实质都是一致的 只是不同场合不同应 用而已. 用而已
§ 2—7 能量方程式的应用
一、动力机 工质流经汽轮机、燃气轮机等动力机时，压力降低， 工质流经汽轮机、燃气轮机等动力机时，压力降低， 对机器作功；进出口速度相差不多，动能改变很小， 对机器作功；进出口速度相差不多，动能改变很小，可忽 对外界略有散热， 为负的 数量很小，可不计。 为负的， 略；对外界略有散热，q为负的，数量很小，可不计。
准静态和可逆闭口系能量方程
简单可压缩系准静态过程 简单可压缩系准静态过程 δw = pdv δq = du + pdv 热一律解析式之一 q = ∆ u + ∫ pdv 简单可压缩系可逆过程 简单可压缩系可逆过程 δ q = Tds Tds = du + pdv 热力学恒等式 ∫ Tds = ∆ u + ∫ pdv
2-16~2-17为不同形式的稳定能量方程式，对有无扰 为不同形式的稳定能量方程式， 为不同形式的稳定能量方程式 动和摩擦均能用。 动和摩擦均能用。
三、稳定流动能量方程式的分析
1 2 q − ∆u = ∆c f + g∆z + ∆( pv) + wi 2
工质对机 器作功
技术功w 技术功 t wt = wi + 1 (c 2 2 − c 2 1 ) + g ( z 2 − z1 ) f f 2 q − ∆u = w
1 2 q = ∆h + ∆c f + g∆z + wi 2
1kg工质对机器所作的功 工质对机器所作的功

20 135.226 2537.7 9.0588 0.0010018 83.87 0.2963 0.0010018 83.87 0.2963
40 144.475 2575.2 9.1823 28.854 2574.0 8.4366 0.001009 167.51 0.5723
50 149.096 2593.9 9.2412 29.783 2592.9 8.4961 14.869 2591.8 8.1732
T
v
p s
n
02
1）定压线群
h T v p
s n
s n
0
h T s p
湿蒸汽区，T = Ts，直线
过热蒸汽区，斜率随T增 大而增大
2）定温线群 h T v p
02
s T
s T
湿蒸汽区：
dp 0
h s T
Ts
直线，与等压线重合
过热蒸汽区：
V
1 v v T
p
h s T
T
1
V
T
等温线较等压线平坦， 低压时趋于水平。
体积膨胀系数
3）等容线群
02
h T p
s v
s v
等熵条件
p s
v
0
h s
v
h s
p
等容线比等压线陡
4）等干度线
THANK YOU
60 153.717 2612.7 9.2984 30.712 2611.8 8.5537 15.336 2610.8 8.2313
80 162.956 2650.3 9.4080 32.566 2649.7 8.6639 16.268 2648.9 8.3422
100 172.192 2688.0 9.5120 34.418 2687.5 8.7682 17. 196 2686.9 8.4471

3
绪论
0-1 火力发电厂的生产过程
0-2 热能及其利用
0-3 热力学发展简史 0-4 工程热力学的内容 0-5 工程热力学的学习
4
火力发电厂的生产过程
5
火力发电厂系统图
汽轮机
锅 B 炉
锅炉
Boiler（B）
T
G
发电机
汽轮机
Turbine（T）
凝汽器（冷凝器）
Condenser（C）
11
热能的动力应用
热能—机械能
车用内燃式发动机、船用燃气轮机、船用蒸汽 轮机、飞机喷气式发动机
热能—机械能—电能
蒸汽轮机发电 内燃机发电 燃气轮机发电
12
我国的能源结构
煤是一次能源主体，石油天然气部分依靠进口。 2002年，我国煤炭产量13.8亿吨，居世界第一位； 原油产量1.67亿吨，居世界第五位；天然气产量 326.6亿立方米，居世界第十六位，发电量16540 亿千瓦时，居世界第二位。 2002年，我国一次能源总消费中煤炭占66.1％， 石油23.4%，天然气2.7%，水电7.1%，核电0.7%。 我国是世界第二大能源消费国。
19
热力学的建立—热二律
1824年，卡诺提出了卡诺循环和卡诺定理，发现 了热能转变为机械能的根本条件，即必须有温度 不同的热源和冷源，这从本质上说明了热力学第 二定律。 开尔文在1848年根据卡诺定理制定了“热力学温 标”，克劳修斯在1850年根据卡诺定理提出了 “熵”。 在卡诺研究的基础上，1850-1851年间，克劳修斯 和开尔文先后提出了热力学第二定律。
水泵
P
给水泵
C
凝汽器
Pump（P）
发电机

无法简单描述
热力学引入准静态（准平衡）过程
一般过程
p1 = p0+重物 T1 = T0
p0
p，T
突然去掉重物 最终 p2 = p0
T2 = T0
p
1.
.
2
v
准静态过程
p1 = p0+重物 T1 = T0
p0
p，T
假如重物有无限多层 每次只去掉无限薄一层 系统随时接近于平衡态
p
1.
. .
2
v
准静态过程有实际意义吗？
S 净效应：放热
热力循环的评价指标
正循环：净效应（对外作功，吸热）
动力循环：热效率
T1
Q1
W
Q2
T2
热力循环的评价指标
逆循环：净效应（对内作功，放热）
制冷循环：制冷系数
T0
Q1
W
Q2
T2
热力循环的评价指标
逆循环：净效应（对内作功，放热）
制热循环：制热系数
T1
Q1
W
Q2
T0
第二章 理想气体的性质 本章基本要求
pv RT pV mRT
实际工质的状态方程？？？
坐标图
简单可压缩系 N=2，平面坐标图
p 1
说明：
1）系统任何平衡态可 表示在坐标图上
2
v 常见p-v图和T-s图
2）过程线中任意一点 为平衡态
3）不平衡态无法在图 上用实线表示
§1-6 准静态过程、可逆过程
平衡状态
状态不变化
能量不能转换
非平衡状态
非孤立系＋相关外界 ＝孤立系
热力系统其它分类方式
其它分类方式
均匀系 物理化学性质