中國礦業(yè)大學(xué)工程熱力學(xué)第一章剖析ppt課件

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Engineering Thermodynamics,第一章 基本概念 BASIC CONCEPTS,1,§1 熱力系統(tǒng) Thermodynamics System §2 狀態(tài)與狀態(tài)參數(shù) State and State Properties §3 基本狀態(tài)參數(shù) §4 平衡狀態(tài) Equilibrium §5 狀態(tài)方程 §6 準(zhǔn)靜態(tài)過程和可逆過程 Reversible Process §7 熱量和功 Energy Transfer by Work and Heat §8 熱力循環(huán) Thermodynamics Cycles,主要內(nèi)容,,2,本章重點(diǎn),取熱力系統(tǒng)、對(duì)工質(zhì)狀態(tài)的描述、狀態(tài)與狀態(tài)參數(shù)的關(guān)系、狀態(tài)參數(shù)、平衡狀態(tài)、狀態(tài)方程、可逆過程。,3,§1-1 熱力系統(tǒng),壓縮機(jī) Compressor 熱電廠 Steam power plant 飛機(jī) Aircraft 空調(diào)熱泵 Heat Pump,,,,,,4,壓縮機(jī),,5,熱電廠,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,鍋 爐,汽輪機(jī),,,,發(fā)電機(jī),給水泵,凝汽器,,過熱器,,,,,,,6,飛機(jī),,7,空調(diào)熱泵,,8,,,,,,制冷熱泵系統(tǒng)示意圖,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,房屋,蒸發(fā)器,冷凝器,膨脹閥,壓縮機(jī),Q1,,,,Win,Q2,,,9,§1-1 熱力系統(tǒng),系統(tǒng)、外界與邊界 （System 、Surrounding、 Boundary） 系統(tǒng)：用界面分離出的研究對(duì)象。 A quantity of matter or a region in space chosen for study 外界：系統(tǒng)以外的所有物質(zhì)。 邊界：系統(tǒng)與外界的分界面。 Boundary: The real or imaginary surface that separates the system from its surroundings,,系統(tǒng)與外界的作用都通過邊界,,10,邊界,11,邊界特性,邊界可以： 真實(shí)或虛構(gòu)； real or imaginary 固定或移動(dòng)；fixed or movable 沒有厚度和體積，不含有任何物質(zhì)。no thickness and volume , does not contain any substance.,,,,,12,,熱力系統(tǒng)選取的人為性,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,鍋 爐,汽輪機(jī),,,,發(fā)電機(jī),給水泵,凝汽器,,過熱器,只交換功,,,,只交換熱,,,既交換功 也交換熱,,,,,13,系統(tǒng)分類 Classification,§1-1 熱力系統(tǒng),以系統(tǒng)與外界關(guān)系劃分：,有 無 是否傳質(zhì) 開口系 閉口系,是否傳熱 非絕熱系 絕熱系,是否傳功 非絕功系 絕功系,是否傳熱、功、質(zhì) 非孤立系 孤立系,14,系統(tǒng)分類 Classification 閉口系 Closed system 開口系 Open system 孤立系 Isolated system 絕熱系 Adiabatic system,§1-1 熱力系統(tǒng),,,,,15,閉口系,系統(tǒng)和外界（邊界處）只有能量交換，無質(zhì)量交換 A system that only energy can cross the boundary but no mass can enter or leave ( also known as control mass ) 閉口系例子 密閉容器 氣缸-活塞系統(tǒng) piston-cylinder system,,16,系統(tǒng)和外界（邊界處）既可有能量交換，也有質(zhì)量交換 A system that not only energy but also mass can cross the boundary (also known as control volume ) 閉口系例子 泵 pumps, 壓縮機(jī) compressor, 汽輪機(jī) 熱交換器 heat exchanger.,開口系,,17,孤立系 Isolated system,系統(tǒng)和外界（邊界處）既無能量交換，也無質(zhì)量交換 A system that neither energy nor mass can cross the boundary (a special closed system),The Universe,,18,絕熱系 Adiabatic System,,19,,1 ? 開口系,熱力系統(tǒng),非孤立系＋相關(guān)外界 ＝孤立系,,,,,1+2 ? 閉口系,1+2+3 ? 絕熱閉口系,1+2+3+4 ? 孤立系,20,1、下列系統(tǒng)類型？,問題？,2、下列系統(tǒng)之間的關(guān)系？,1）閉口系和定質(zhì)量系統(tǒng) closed system and constant mass system? 2）閉口系和絕熱系？closed system and adiabatic system? 3）孤立系和閉口絕熱系？ isolated system and adiabatic system?,21,例題 1-1,例1：一剛性絕熱氣缸-活塞系統(tǒng)，B側(cè)設(shè)有電熱絲,紅線內(nèi) ——閉口絕熱系,粉紅線內(nèi)不包含電熱絲 ——閉口系,粉紅線內(nèi)包含電熱絲 ——閉口絕熱系,蘭線內(nèi) ——孤立系,,22,例題 1-2,熱力系示例2 A、B兩部落“雞、犬之聲相聞，民至老死不相往來”,A,B,A部落為,A+B部落為 —孤立系,—閉口系,,23,§1-2 狀態(tài)和狀態(tài)參數(shù)State and State Properties,狀態(tài) 某一瞬間熱力系所呈現(xiàn)的宏觀狀況 the condition of a system 狀態(tài)參數(shù) State Properties 描述熱力系狀態(tài)的物理量 any characteristic of a system 常用狀態(tài)參數(shù) 壓力 pressure P, 溫度 temperature T, 體積 volume V, 質(zhì)量 mass M，內(nèi)能 internal energy U ,熵 entropy S , 焓 enthalpy H,24,§1-2 狀態(tài)和狀態(tài)參數(shù),狀態(tài)參數(shù)分類 強(qiáng)度量 Intensive property： 與物質(zhì)的量無關(guān)的參數(shù) independent of the size of system. such as:如壓力 p、溫度T 廣延量 Extensive property： 與物質(zhì)的量有關(guān)的參數(shù)?可加性 depend on the size or extent of the system. such as：質(zhì)量m、容積 V、內(nèi)能 U、焓 H、熵S 比參數(shù) Specific properties 單位質(zhì)量的廣延狀態(tài)參數(shù) Extensive properties per unit mass Such as: 比容 specific volume u (u=V/m) 比焓 specific enthalpy h (h=H/m) …… 具有強(qiáng)度量的性質(zhì),,25,強(qiáng)度量和廣延量判別,,,extensive,,intensive,,強(qiáng)度參數(shù)與廣延參數(shù),速度,動(dòng)能,高度,位能,內(nèi)能,溫度,應(yīng)力,摩爾數(shù),（強(qiáng)）,（強(qiáng)）,（強(qiáng)）,（強(qiáng)）,（廣）,（廣）,（廣）,（廣）,Velocity,Kinetic Energy,Height,Potential Energy,Temperature,Internal Energy,Stress,Mol,26,§1-2 狀態(tài)和狀態(tài)參數(shù),狀態(tài)參數(shù)特性 Character of Property 狀態(tài)確定，則狀態(tài)參數(shù)也確定，反之亦然 狀態(tài)參數(shù)的積分特征：狀態(tài)參數(shù)的變化量路徑無關(guān)，只與初終態(tài)有關(guān) They depend on the states only, but have nothing to do with the path from one state to another 狀態(tài)參數(shù)的微分特征：全微分,27,狀態(tài)參數(shù)的積分特征,狀態(tài)參數(shù)變化量與路徑無關(guān)，只與初終態(tài)有關(guān)。,數(shù)學(xué)上：,,1,2,a,b,,例：溫度變化,山高度變化,,,28,狀態(tài)參數(shù)的微分特征,設(shè) z =z (x , y),dz是全微分,充要條件：,可判斷是否是狀態(tài)參數(shù),29,§1-2 狀態(tài)和狀態(tài)參數(shù),基本狀態(tài)參數(shù)（容易測量） 溫度T 壓力p 比容v,30,What is temperature?,溫度Temperature and temperature scale,溫度T 的一般定義 傳統(tǒng)： 冷熱程度的度量。 熱力學(xué)定義： ？？？ 熱力學(xué)第零定律：（the zeroth law of thermodyn） 如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與第三個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡，則兩個(gè)系統(tǒng)彼此必然處于熱平衡。,溫度測量的理論基礎(chǔ) B 溫度計(jì),31,溫度Temperature and temperature scale,熱力學(xué)第零定律 1931年 T 熱力學(xué)第一定律 1840?1850年 E 熱力學(xué)第二定律 1854?1855年 S 熱力學(xué)第三定律 1906年 S基準(zhǔn),為什么叫做熱力學(xué)第零定律？,32,溫度Temperature and temperature scale,溫度的熱力學(xué)定義 處于同一熱平衡狀態(tài)的各個(gè)熱力系，必定有某一宏觀特征彼此相同，用于描述此宏觀特征的物理量? 溫度。 溫度是確定一個(gè)系統(tǒng)是否與其它系統(tǒng)處于熱平衡的物理量。,33,溫度測量,溫標(biāo) Temperature scale 熱力學(xué)溫標(biāo)（絕對(duì)溫標(biāo)）Kelvin scale （Britisher, L. Kelvin, 1824-1907） 攝氏溫標(biāo) Celsius scale (Swedish, A. Celsius, 1701-1744） 華氏溫標(biāo) Fahrenheit scale (German, G. Fahrenheit, 1686-1736) 朗肯溫標(biāo) Rankine scale (W. Rankine, 1820-1872),,34,常用溫標(biāo)之間的關(guān)系,絕對(duì)K,,,攝氏℃,華氏F,朗肯R,,100,373.15,,0.01,273.16,,0,273.15,,-17.8,,0,-273.15,,212,671.67,,,37.8,,100,,0,32,,-459.67,0,459.67,491.67,冰熔點(diǎn),水三相點(diǎn),鹽水熔點(diǎn),發(fā)燒,水沸點(diǎn),559.67,,35,溫標(biāo) Temperature scale,溫度計(jì),物質(zhì) （水銀，鉑電阻）,特性 （體積膨脹，阻值）,基準(zhǔn)點(diǎn),刻度 Scale,溫標(biāo) Temperature scale,,,Reference state,,,36,壓力 Pressure,Definition 物理中壓強(qiáng) 單位： SI: Pa--------N/m2 (bar,atm,kgf/cm2) English: psi------lbf/in2 其他單位間關(guān)系：,1bar=105 Pa = 0.1 Mpa =100 kPa 1atm=101,325 Pa = 101.325 kPa =1.01325 bar =14.696 psi,37,壓力 Pressure,如何測量？,38,壓力Pressure,表壓和真空度 Gage Pressure and Vacuum Pressure 絕對(duì)壓力 Absolute Pressure (p) The actual pressure at a given position is called the absolute pressure. 環(huán)境壓力 Atmospheric pressure (pb ) 指壓力表所處環(huán)境壓力。 表壓力 Gage pressure (pg) 當(dāng)p pb 表壓力 pe 真空度 Vacuum pressure (pv) 當(dāng) p pb 真空度 pv,,,,,39,壓力Pressure,Absolute vacuum,Absolute vacuum,p,pv,p,pg,絕對(duì)壓力和相對(duì)壓力,40,壓力測量Pressure,壓力測量 Manometer Bourdon tube,41,例題 1-3,某地環(huán)境壓力為98 kPa，已知某容器真空表讀數(shù)為30 kPa， 試求該容器內(nèi)的絕對(duì)壓力？ 解:,42,容器分成 1 和2兩室. 壓力表A 讀數(shù)為 300 kPa ，壓力表B 讀數(shù)為120 kPa. 已知當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?720 mmHg,試求A和B內(nèi)的絕對(duì)壓力以及氣壓表C的讀數(shù)？,例題 1-4,解: 大氣壓力為 室1 的絕對(duì)壓力 室 2 的絕對(duì)壓力 壓力表 C 讀數(shù),,43,比容和密度 Specific Volume and Density,比容 為強(qiáng)度量。,[m3/kg],44,§1-3 平衡狀態(tài) Equilibrium State,平衡狀態(tài) 如果在不受外界影響的條件下（重力場除外），系統(tǒng)的狀態(tài)能夠始終保持不變，則系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。 平衡類型 熱平衡 Thermal equilibrium 力平衡 Mechanical equilibrium 化學(xué)平衡 Chemical equilibrium 相平衡 Phase equilibrium 平衡條件（實(shí)質(zhì)） 不存在不平衡勢差 溫差 — 熱不平衡勢 壓差 — 力不平衡勢 相變 — 相不平衡勢 化學(xué)反應(yīng) — 化學(xué)不平衡勢,There are no unbalanced potentials。,45,思考?,1）平衡與均勻 Equilibrium and homogeneous,2）平衡與穩(wěn)定 Equilibrium and Steady,— 平衡可不均勻,— 穩(wěn)定未必平衡,平衡：時(shí)間上 均勻：空間上,46,§1-3 平衡狀態(tài),為什么引入平衡概念？ 工程熱力學(xué)研究平衡問題。 如果系統(tǒng)平衡，可用一組確切的參數(shù)（壓力、溫度）描述。,狀態(tài)公理：對(duì)組元一定的閉口系，獨(dú)立狀態(tài)參數(shù)個(gè)數(shù) N=n+1,,具體需要多少參數(shù)？,47,§1-3 平衡狀態(tài),n 各種功的方式 n ?容積變化功、電功、拉伸功、表面張力功等 1 熱量傳遞 N 獨(dú)立參數(shù)數(shù)目（能量轉(zhuǎn)換方式的數(shù)目）,狀態(tài)公理：對(duì)組元一定的閉口系，獨(dú)立狀態(tài)參數(shù)個(gè)數(shù) N=n+1,,,簡單可壓縮系統(tǒng)：只交換熱量和一種容積變化功,簡單可壓縮系統(tǒng)：N = n + 1 =2,48,§1-3 平衡狀態(tài),狀態(tài)方程 基本狀態(tài)參數(shù)（p,v,T )之間的關(guān)系 狀態(tài)方程的具體形式 理想氣體的狀態(tài)方程 實(shí)際工質(zhì)的狀態(tài)方程？？？,簡單可壓縮系統(tǒng)：N = n + 1 =2,49,§1-3 平衡狀態(tài),例：R134a的維里型狀態(tài)方程,50,,坐標(biāo)圖 diagram,簡單可壓縮系統(tǒng) N=2，即可用兩個(gè)參數(shù)確定系統(tǒng) 狀態(tài)，可選取此2參數(shù)組成平面坐標(biāo)系，常見的參數(shù) 坐標(biāo)： T-s圖 P-v圖 h-s圖等,,,p,v,,常見p-v圖和T-s圖,,,2,1,51,準(zhǔn)靜態(tài)過程 ? 偏離平衡態(tài)無窮小隨時(shí)恢復(fù)平衡的狀態(tài)變化過程。即系統(tǒng)的每一個(gè)狀態(tài)都無限接近于平衡態(tài)的過程，又稱準(zhǔn)平衡過程。 A process proceeds in a such manner that the system remains infinitesimally close to an equilibrium state at all times.,§1-4 準(zhǔn)靜態(tài)過程和可逆過程 Quasi-equilibrium and reversible Process,理論上無限緩慢,? Note,A quasi-equilibrium is an idealized process. But many actual processes approximate it.,52,一般過程 Process,p1 = p0+重物,,,,,,p，T,p0,,T1 = T0,突然去掉重物,,最終,p2 = p0,T2 = T0,,,,p,v,,1,2,,.,.,53,準(zhǔn)靜態(tài)過程 Quasi-static process,p1 = p0+重物,,,,,,p，T,p0,,T1 = T0,假如重物有無限多層,,每次只去掉無限薄一層,,,p,,1,2,,,,,,,,,,,,,,,,,.,.,.,系統(tǒng)隨時(shí)接近于平衡態(tài),54,準(zhǔn)靜態(tài)過程,55,§1-4 準(zhǔn)靜態(tài)過程和可逆過程,疑問：理論上準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)無限緩慢，工程上怎樣處理？ 準(zhǔn)靜態(tài)過程的工程條件：,破壞平衡所需時(shí)間 （外部作用時(shí)間）,恢復(fù)平衡所需時(shí)間 （馳豫時(shí)間）,,有足夠時(shí)間恢復(fù)新平衡 ? 準(zhǔn)靜態(tài)過程,56,§1-4 準(zhǔn)靜態(tài)過程和可逆過程,準(zhǔn)靜態(tài)過程的實(shí)現(xiàn):,,,熱、力平衡,57,§1-4 準(zhǔn)靜態(tài)過程和可逆過程,,,,,,氣缸,活塞,飛輪,熱 源,,,,,,,,,,,工質(zhì)、機(jī)器和熱源組成的系統(tǒng),過程假設(shè)： 1、無摩擦； 2、熱源與工質(zhì)溫差無限小； 3、工質(zhì)與外界壓差無限小。,58,,,,,,氣缸,活塞,飛輪,熱 源,,,,,,,左止點(diǎn),1,,,,,p,v,,,,,可逆過程模擬,59,,,,,,,氣缸,活塞,飛輪,熱 源,,,,,,,左止點(diǎn),1,2,,,,,,p,v,,,,,續(xù)41,,60,,,,,,,氣缸,飛輪,熱 源,,,,,,,左止點(diǎn),1,2,,,,,,p,v,,,,,續(xù)41,,,61,,,,,,,氣缸,飛輪,熱 源,,,,,,,左止點(diǎn),1,2,,,,,,p,v,,,,,續(xù)41,,,,62,,,,,,,氣缸,飛輪,熱 源,,,,,,,左止點(diǎn),1,2,,,,,,p,v,,,,,續(xù)41,,,,63,,,,,,,氣缸,飛輪,熱 源,,,,,,,左止點(diǎn),1,2,,,,,,p,v,,,,,續(xù)41,,,,,64,,,,,,,氣缸,飛輪,熱 源,,,,,,,左止點(diǎn),1,,,,,p,v,,,,,續(xù)41,,,,,,65,,,,,,,氣缸,飛輪,熱 源,,,,,,,左止點(diǎn),1,,,,,p,v,,,,,續(xù)41,,,,,,,66,,,,,,,氣缸,飛輪,熱 源,,,,,,,左止點(diǎn),1,,,,,p,v,,,,,續(xù)41,,,,,,,67,,,,,,,氣缸,飛輪,熱 源,,,,,,,,左止點(diǎn),右止點(diǎn),1,2,,,,,,p,v,,,,,續(xù)41,,,,,,,68,,,,,,,氣缸,飛輪,熱 源,,,,,,,,左止點(diǎn),右止點(diǎn),1,2,,,,,,p,v,,,,,續(xù)41,69,,,,,,,氣缸,飛輪,熱 源,,,,,,,,左止點(diǎn),右止點(diǎn),1,2,,,,,,p,v,,,,,續(xù)41,70,,,,,,,氣缸,飛輪,熱 源,,,,,,,,左止點(diǎn),右止點(diǎn),1,2,,,,,,p,v,,,,,續(xù)41,71,,,,,,,氣缸,飛輪,熱 源,,,,,,,,左止點(diǎn),右止點(diǎn),1,2,,,,,,p,v,,,,,續(xù)41,72,,,,,,,氣缸,飛輪,熱 源,,,,,,,,左止點(diǎn),右止點(diǎn),1,2,,,,,,p,v,,,,,續(xù)41,73,,,,,,,氣缸,飛輪,熱 源,,,,,,,,左止點(diǎn),右止點(diǎn),1,2,,,,,,p,v,,,,,續(xù)41,74,,,,,,,氣缸,飛輪,熱 源,,,,,,,,左止點(diǎn),右止點(diǎn),1,2,,,,,,p,v,,,,,續(xù)41,75,,,,,,,氣缸,飛輪,熱 源,,,,,,,,左止點(diǎn),右止點(diǎn),1,2,,,,,,p,v,,,,,續(xù)41,76,,,,,,,氣缸,飛輪,熱 源,,,,,,,,左止點(diǎn),右止點(diǎn),1,2,,,,,,p,v,,,,,續(xù)41,77,,,,,,,氣缸,活塞,飛輪,熱 源,,,,,,,,左止點(diǎn),右止點(diǎn),1,2,,,,,,p,v,,,,,,,續(xù)41,78,可逆過程 Reversible Process 系統(tǒng)經(jīng)歷某一過程后，如果能使系統(tǒng)與外界同時(shí)恢復(fù)到初始狀態(tài)，而不留下任何痕跡，則此過程為可逆過程。 可逆過程的實(shí)現(xiàn)條件 準(zhǔn)靜態(tài)過程 （internally reversible) 無耗散效應(yīng) no dissipative effect (externally reversible) --- 摩擦、電阻、磁阻、非彈性變形等. 不可逆根源 不平衡勢差 和 耗散效應(yīng) 實(shí)際過程都是不可逆的。,§1-4 準(zhǔn)靜態(tài)過程和可逆過程,注意：可逆過程只是指可能性，并不是指必須要回 到初態(tài)的過程。,79,§1-4 準(zhǔn)靜態(tài)過程和可逆過程,思考？,,,Nonequili. ＆ Irrever.,Equii. ＆ Rever.,Nonequil.,Equii. ＆ Irrever,Equili. ＆ Rever.,80,§1-4 準(zhǔn)靜態(tài)過程和可逆過程,常見的不可逆過程,,,81,總結(jié):,§1-4 準(zhǔn)靜態(tài)過程和可逆過程,1、可逆=準(zhǔn)靜態(tài)+沒有耗散效應(yīng) 2、準(zhǔn)靜態(tài)著眼于系統(tǒng)內(nèi)部平衡 可逆著眼于系統(tǒng)內(nèi)部及系統(tǒng)與外界作用的 總效果 3、一切實(shí)際過程不可逆 4、可逆過程可用狀態(tài)參數(shù)圖上實(shí)線表示,,82,§1-5 功和熱 Work and Heat,功 Work 定義 is a form of energy transferred associated with a force acting through a distance. 符號(hào)規(guī)定 系統(tǒng)對(duì)外做功 膨脹 dV0 + 對(duì)系統(tǒng)做功 壓縮 dV0 - 功的類型 體積功 Moving boundary work 軸功 Shaft work 彈性功 Spring work 表面拉伸功 Work associated with the stretching 電功 Electrical work 磁功 Magnetic work,83,體積功 Moving boundary work,§1-5 功和熱,,,1kg工質(zhì):,84,§1-5 功和熱,,,p,V,,.,1,2,.,,,,,,p,p外,2,,,1,,mkg工質(zhì)：,?W =pdV,1kg工質(zhì)：,?w =pdv,,,,,,,,,,,,,W,,又稱示功圖,85,§1-5 功和熱,P-v diagram,1,2,86,回顧,準(zhǔn)靜態(tài)過程 進(jìn)行無限緩慢，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)； 工程上問題可近似用準(zhǔn)靜態(tài)過程處理。 可逆過程 系統(tǒng)經(jīng)歷某一過程后，如果能使系統(tǒng)與外界同時(shí)恢復(fù)到初始狀態(tài)，而不留下任何痕跡 條件 準(zhǔn)靜態(tài) 無耗散,87,回顧,功 符號(hào)規(guī)定 ( 對(duì)外“+”, 對(duì)系統(tǒng) “-”) 體積功計(jì)算（可逆過程） 熱 符號(hào)規(guī)定 (吸熱 “+”, 放熱 “-”) 熱量表達(dá)式,88,熱量 定義 熱量是熱力系與外界相互作用的另一種方式，在溫 度的推動(dòng)下，以微觀無序運(yùn)動(dòng)方式傳遞的能量。 符號(hào)規(guī)定 系統(tǒng)吸熱時(shí)為正 Q 0 系統(tǒng)放熱時(shí)為負(fù) Q 0,§1-5 功和熱,又稱示熱圖,ds: 可逆過程 ?qrev除以傳熱時(shí)的T所得的商,清華大學(xué)劉仙洲教授命名為“熵”,89,§1-5 容積變化功與熱量,能量傳遞方式 容積變化功 傳熱量,性質(zhì) 過程量 過程量,推動(dòng)力 壓力 p 溫度 T,標(biāo)志 dV , dv dS , ds,公式,條件 準(zhǔn)靜態(tài)或可逆 可逆,90,§1-5 容積變化功與熱量,是過程量，不是狀態(tài)量。 其大小與初、終狀態(tài)有關(guān)，也與路徑有關(guān)。,,,T,s,,1,2,,,a,b,,,,,S1,S2,91,例題 1-4,,1 kg 氣體以下列關(guān)系a) 和 (b) 膨脹。試計(jì)算各過程的膨脹功。并示意在p-v圖上。,解：,（1）,（2）,92,§1-6 熱力循環(huán) Cycle,定義 熱力系統(tǒng)經(jīng)過一系列變化回到初態(tài)，這一系列變化過程稱為熱力循環(huán)。 分類 可逆和不可逆 Reversible / Irre. Cycle Reversible cycle consist entirely of reversible processes. 循環(huán)過程特點(diǎn) 經(jīng)一個(gè)循環(huán)后系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)（內(nèi)能、熵、焓等）不變。,93,§1-6 熱力循環(huán) Cycle,循環(huán)過程的特點(diǎn) 凈功 A = 循環(huán)過程曲線所包圍的面積 循環(huán)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo) Performance,Performance=,得到的收益 （Desired output）,,花費(fèi)的代價(jià) （Required input）,94,§ 1-6 熱力循環(huán),正向（動(dòng)力）循環(huán) Power cycle 逆向（制冷/熱泵）循環(huán) Refrigeration (heat pump) cycle,95,§1-6 熱力循環(huán),正向（動(dòng)力）循環(huán) Power cycle,96,§1-6 熱力循環(huán),動(dòng)力循環(huán)（正循環(huán)）特點(diǎn)： 凈效應(yīng)1：對(duì)外做功 凈效應(yīng)2：吸熱 在P-v/T-s 圖上循環(huán)順時(shí)針方向 對(duì)外做凈功等于吸收凈熱量,動(dòng)力循環(huán)收益,動(dòng)力循環(huán)代價(jià),97,§1-6 熱力循環(huán),動(dòng)力循環(huán)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo) 熱效率η Thermal efficiency 根據(jù)效率的定義,W,,,,,,,T1,Q1,,,,,Q2,,T2,98,§1-6 熱力循環(huán),逆向循環(huán) refrigeration cycle and heat pump cycle,99,§1-6 熱力循環(huán),,,p,V,,,T,S,凈效應(yīng)：對(duì)內(nèi)作功,凈效應(yīng)：放熱,制冷（逆）循環(huán)：：逆時(shí)針方向,,2,1,,1,2,,,,,100,§ 1-6 熱力循環(huán),逆向循環(huán)評(píng)價(jià)指標(biāo)ε Coefficient of Performance (COP) 制冷循環(huán) Refrigerator: 制熱循環(huán) Heat pump:,W,,,,,,,T0,Q1,,Q2,T2,,,,,101,關(guān)于空調(diào)器標(biāo)準(zhǔn),,102,第一章 總結(jié),基本知識(shí)點(diǎn)： 熱力系 平衡態(tài) 準(zhǔn)靜態(tài)、可逆 過程量、狀態(tài)量、狀態(tài)參數(shù) 功量、熱量、熵 p-V圖、T-S圖 循環(huán)、評(píng)價(jià)指標(biāo),103,第一章 總結(jié),難點(diǎn) 熱力系統(tǒng)概念，它與環(huán)境的相互作用，三種分類方法及其特點(diǎn)； 引入準(zhǔn)靜態(tài)過程和可逆過程的必要性，以及它們?cè)趯?shí)際應(yīng)用時(shí)的條件。 系統(tǒng)的選擇取決于研究目的與任務(wù)，隨邊界而定，具有隨意性。選取不當(dāng)將不便于分析。 穩(wěn)定狀態(tài)與平衡狀態(tài)的區(qū)分。 注意狀態(tài)參數(shù)的特性及狀態(tài)參數(shù)與過程參數(shù)的區(qū)別。,104,第一章 總結(jié),基本要求： 掌握熱力系(閉口、開口、絕熱、孤立系）、平衡狀態(tài)、狀態(tài)參數(shù)、狀態(tài)方程、熱力過程（可逆過程）、熱力循環(huán)的概念。 熟練掌握絕對(duì)壓力、表壓力、大氣壓力、真空度間的換算關(guān)系。 掌握容積膨脹功的計(jì)算。,105,作業(yè),1-5 1-7 1-9,106,