熱力學(xué)、傳熱學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

1、熱力學(xué)、傳熱學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)一空調(diào)的研究?jī)?nèi)容及相關(guān)知識(shí)二傳熱學(xué)三熱力學(xué)四熱力學(xué)的幾個(gè)基本參數(shù)五熱力學(xué)的三大定律六制冷的熱力循環(huán)分析七車內(nèi)熱負(fù)荷的分布八售后中關(guān)注解決的幾個(gè)問題一。 空調(diào)的研究?jī)?nèi)容及相關(guān)知識(shí) 廣義：對(duì)空氣品質(zhì)的提高性改變過程。 狹義：主要指制冷。 我們要解決的問題是什么？ 為主車提供一款一定制冷量的空調(diào)。 主車廠要解決：冷量的分布，即溫度場(chǎng)的分布。 售后：判斷分析解決所有對(duì)空調(diào)有影響的因素。 主要相關(guān)理論：熱力學(xué)、傳熱學(xué)、流體力學(xué)等二。傳熱學(xué)定義：研究熱量傳遞規(guī)律的科學(xué)。 傳熱學(xué)研究分兩個(gè)方向： 1，傳熱速率的大小和控制； 2，溫度的控制和分布。傳熱：熱總是可以自發(fā)的從高溫物體向低溫物

2、體傳遞，并且是無法阻止的，只要物體間存在溫度差，就有熱量的傳遞。傳熱的基本方式：傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射。三。熱力學(xué)主要研究熱能與機(jī)械能和其他能量之間相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律及其應(yīng)用。工程熱力學(xué)的基本任務(wù)是：通過對(duì)熱力系統(tǒng)、熱力平衡、熱力狀態(tài)、熱力過程、熱力循環(huán)和工質(zhì)的分析研究，改進(jìn)和完善熱力發(fā)動(dòng)機(jī)、制冷機(jī)和熱泵的工作循環(huán)，提高熱能利用率和熱功轉(zhuǎn)換效率。 工程熱力學(xué)是關(guān)于熱現(xiàn)象的宏觀理論，研究的方法是宏觀的，它以歸納無數(shù)事實(shí)所得到的熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律和熱力學(xué)第三定律作為推理的基礎(chǔ)。 四。熱力學(xué)的幾個(gè)基本參數(shù) 溫度：是衡量物體和系統(tǒng)冷熱程度的，同時(shí)用以確定熱量的傳遞方向。從微觀上說則是表示物質(zhì)內(nèi)部分子

3、熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度的。 攝氏溫標(biāo)：工程上一般用攝氏溫標(biāo)表示溫度。攝氏溫度規(guī)定在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的三相共存點(diǎn)（氣、液、冰）為0，水的沸騰溫度為100；以此均分為100等份，每一等份為1； 熱力學(xué)溫標(biāo)：其單位為k，其規(guī)定當(dāng)物質(zhì)內(nèi)部的分子（原子）的熱運(yùn)動(dòng)停止時(shí)其熱力學(xué)溫度為0k，也稱絕對(duì)溫度為0k； 華氏溫標(biāo)：其單位用oF表示 。T（k）=t（）+273.15（k） A （）=5/9(B oF-32)一一溫度、溫標(biāo)定義：是指單位面積上所承受的垂直力。以P表示，單位是帕斯卡（Pa，N/m2）。單位換算：1Po=1.033kgf/cm2763.35mm.Hg=1.013bar14.71 Psi表壓：壓力

4、通常是由壓力表測(cè)定，因壓力表都處在大氣壓的作用下，所以其構(gòu)造原理均建立在壓力平衡的基礎(chǔ)上，這種表壓力都等于容器的真實(shí)壓力或稱絕對(duì)壓力(P)和大氣壓(Po)之和。 P=Po+Pg(PgPo)當(dāng)容器的壓力小于大氣壓時(shí)，該容器處于真空狀態(tài)，工程上用小于0的真空表來測(cè)量，表壓力稱為真空度（Pv），被測(cè)量的介質(zhì)壓力稱為真空壓力。 P=Po-Pv (PoPv)二二. .壓力比容指單位質(zhì)量的體積的物體所占的容（m3/kg） =V/m ；比容；V-體積 四四. .熱（力）熱（力） 能）能）三三. .比容（比體積比容（比體積）熱能：熱能（Q）是指因物質(zhì)內(nèi)部微觀世界的分（原）子的運(yùn)動(dòng)所表現(xiàn)的能量，其宏觀表現(xiàn)為物體

5、的溫度。熱力學(xué)能：是指組成熱力系的大量微觀粒子本身所具有的能量（它不包括宏觀運(yùn)動(dòng)的能量和外場(chǎng)作用的能量）。我們僅關(guān)心括分子動(dòng)能、分子力形成的位能，兩者之和稱為熱力學(xué)能（內(nèi)能） 熱量：是指物體的熱能變化的多少，是一個(gè)變化量Q；熱能和熱量的單位為J，工程上也用cal，1cal=4.2J;還有kJ、kcal熱流量：是指單位時(shí)間傳遞的熱量的多少；單位為W、J/s等。1公斤的純水其溫度上升或下降1時(shí)吸收或放出的熱量為1Kcal五五. .熱量和熱流量 比熱（C）指單位質(zhì)量的物體溫度升高1（或1k）所吸收的熱量（kJ/kg.K或kcal/kg.） Q=MC（T2- T1）=MCT六六. .比熱七七. . 氣

6、態(tài)方程 PV= nRT （PV/T=常數(shù)）P氣體的絕對(duì)壓力（Pa）；V氣體的體積（m3）T氣體的溫度（k）；n氣體的摩爾數(shù)（mol）R氣體常數(shù)（Pam3/kmol）一定量的氣體，如果壓力保持不變，對(duì)其加熱，那么氣體的容積和溫度都將增大；此過程稱為等壓過程。 V/T=常數(shù)常數(shù)一定量的氣體，如果容積保持不變，對(duì)其加熱，那么氣體的壓力和溫度都將增大；此過程稱為等容過程。 P/T=常數(shù)常數(shù)一定量的氣體，如果溫度保持不變，對(duì)其加熱，那么氣體的容積和壓力都將變化；此過程稱為等溫過程。 PV=常數(shù)常數(shù)七七氣態(tài)方程氣態(tài)方程焓焓 是一個(gè)狀態(tài)參數(shù)是一個(gè)狀態(tài)參數(shù)H= U+pV 單位是焦耳 （J）八焓、比八焓、比焓焓

7、九九熵熵 熵是熱力學(xué)狀態(tài)參數(shù)，是判別實(shí)際過程的方向，提供過程能否實(shí)現(xiàn)、是否可逆的判據(jù)。 比焓比焓 單位物質(zhì)的焓單位物質(zhì)的焓h= u+pv 單位是焦耳 （J）/千克定義式定義式 Tqdsrev(1-30) q qrevrev是可逆過程的換熱量，是可逆過程的換熱量，T T為熱源溫度為熱源溫度九九熵熵 克勞修斯積分克勞修斯積分 Tqrev=0 =0 可逆循環(huán)可逆循環(huán) 0 0 不可逆循環(huán)不可逆循環(huán) 0 0 不可能實(shí)行的循環(huán)不可能實(shí)行的循環(huán) 五。 熱力學(xué)三大定率2 2熱力學(xué)第一定律的基本能量方程式熱力學(xué)第一定律的基本能量方程式 進(jìn)入系統(tǒng)的能量進(jìn)入系統(tǒng)的能量- -離開系統(tǒng)的能量離開系統(tǒng)的能量= =系統(tǒng)中儲(chǔ)

8、存能量的增加系統(tǒng)中儲(chǔ)存能量的增加 1.1.熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律 自然界中的一切物質(zhì)都具有能量，能量不自然界中的一切物質(zhì)都具有能量，能量不可能被創(chuàng)造，也不可能被消滅；但能量可以從可能被創(chuàng)造，也不可能被消滅；但能量可以從一種形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形態(tài)，且在能量的轉(zhuǎn)化一種形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形態(tài)，且在能量的轉(zhuǎn)化過程中能量的總量保持不變。過程中能量的總量保持不變。 能量守恒與轉(zhuǎn)換定律是自然界基本規(guī)律之一。能量守恒與轉(zhuǎn)換定律是自然界基本規(guī)律之一。內(nèi)部?jī)?chǔ)存能內(nèi)部?jī)?chǔ)存能外部?jī)?chǔ)存能外部?jī)?chǔ)存能總能總能動(dòng)動(dòng) 能能位位 能能熱力學(xué)能熱力學(xué)能工質(zhì)的總儲(chǔ)存能工質(zhì)的總儲(chǔ)存能3.3.能量的傳遞和轉(zhuǎn)化能量的傳遞和轉(zhuǎn)化 能量從一

9、個(gè)物體傳遞到另一個(gè)物體有能量從一個(gè)物體傳遞到另一個(gè)物體有兩種方式兩種方式作功作功借作功來傳遞能量總和物體宏觀位移有關(guān)。借作功來傳遞能量總和物體宏觀位移有關(guān)。 傳熱傳熱借傳熱來傳遞能量無需物體的宏觀移動(dòng)。借傳熱來傳遞能量無需物體的宏觀移動(dòng)。 熱量熱量Q Q熱力學(xué)能變量熱力學(xué)能變量UU功功W W代數(shù)值代數(shù)值系統(tǒng)吸熱系統(tǒng)吸熱Q Q+ + 系統(tǒng)對(duì)外作功系統(tǒng)對(duì)外作功W W+ + 系統(tǒng)熱力學(xué)能增大系統(tǒng)熱力學(xué)能增大UU+ +4.4.熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律研究與熱現(xiàn)象相關(guān)的各種過程進(jìn)行的方向、條研究與熱現(xiàn)象相關(guān)的各種過程進(jìn)行的方向、條件及限度的定律件及限度的定律 熱不能自發(fā)地、不付代價(jià)地從低溫物體傳到高

10、熱不能自發(fā)地、不付代價(jià)地從低溫物體傳到高溫物體溫物體 逆向循環(huán)逆向循環(huán) 消耗功消耗功 正向循環(huán)正向循環(huán) 熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功 熱力學(xué)循環(huán)熱力學(xué)循環(huán) 當(dāng)高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩措S著過程的進(jìn)行溫度當(dāng)高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩措S著過程的進(jìn)行溫度不變時(shí)，具有兩個(gè)可逆的等溫過程和兩個(gè)等不變時(shí)，具有兩個(gè)可逆的等溫過程和兩個(gè)等熵過程組成的逆向循環(huán)。熵過程組成的逆向循環(huán)。 在相同溫度范圍內(nèi)，它是消耗功最小的循在相同溫度范圍內(nèi)，它是消耗功最小的循環(huán)，即熱力學(xué)效率最高的制冷循環(huán)，因?yàn)樗h(huán)，即熱力學(xué)效率最高的制冷循環(huán)，因?yàn)樗鼪]有任何不可逆損失。沒有任何不可逆損失。 5.熱源溫度不變時(shí)的逆向可逆循環(huán)熱源溫度不變時(shí)的逆向可逆循環(huán)逆卡諾循環(huán)逆卡諾循環(huán)6.6.熱力學(xué)第三定律熱力學(xué)第三定律純物質(zhì)的完整晶體在絕對(duì)零度時(shí)的熵值為零。純物質(zhì)的完整晶體在絕對(duì)零度時(shí)的熵值為零。絕對(duì)零度不可能達(dá)到。絕對(duì)零度不可能達(dá)到。 六。制冷的熱力循環(huán)分析1.lgp-h1.lgp-h圖圖過冷點(diǎn)過熱點(diǎn)2.2.制冷系數(shù)/能效比Qh=Qc+WQh空調(diào)系統(tǒng)向環(huán)境釋放的熱量；Qc空調(diào)系統(tǒng)向環(huán)境吸收的熱量；W壓縮機(jī)向空調(diào)系統(tǒng)作的功；Qc=Qe+WQc空調(diào)系統(tǒng)的冷凝器向車外大氣環(huán)境釋放的熱量；空調(diào)系統(tǒng)的冷凝器向車外大氣環(huán)境釋放的熱量；Qe空調(diào)系統(tǒng)的蒸發(fā)器向車廂環(huán)境吸收的熱量；空調(diào)