熱工基礎(chǔ)課件

內(nèi)容:問(wèn)題1：什么是熱工問(wèn)題2：基本概念問(wèn)題3：工質(zhì)（理想氣體、水蒸氣、濕空氣）問(wèn)題4：熱力循環(huán)問(wèn)題5：基本傳熱方式問(wèn)題6：傳熱過(guò)程內(nèi)容:1

熱工基礎(chǔ)（熱工理論基礎(chǔ)）工程熱力學(xué)EngineeringThermodynamics傳熱學(xué)HeatTransfer熱工基礎(chǔ)主要研究熱能利用的基本規(guī)律以及熱能利用過(guò)程及其它熱現(xiàn)象中熱量傳遞的基本規(guī)律。

問(wèn)題1：什么是熱工（ThermalEngineering）？工程熱力學(xué)主要研究熱能和機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律及提高能量轉(zhuǎn)換經(jīng)濟(jì)性的途徑和技術(shù)措施。傳熱學(xué)主要研究熱量傳遞的規(guī)律。熱工基礎(chǔ)工程熱力學(xué)EngineeringT2能量的利用過(guò)程，實(shí)質(zhì)上是能量的傳遞與轉(zhuǎn)換過(guò)程。

氫、酒精等二次能源

燃料電池

電能機(jī)械能輻射能熱能風(fēng)能、水能、海洋能

機(jī)械機(jī)械能直接利用發(fā)電機(jī)煤、石油、天然氣

熱能熱機(jī)直接利用核能核反應(yīng)太陽(yáng)能光合作用生物質(zhì)能燃燒食物利用集熱器光電池90％燃燒能量的利用過(guò)程，實(shí)質(zhì)上是能量的傳遞與轉(zhuǎn)換過(guò)程。氫、酒精等二3問(wèn)題2：基本概念熱機(jī)：能將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的機(jī)器。如蒸汽機(jī)、蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)和噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等。工質(zhì)：實(shí)現(xiàn)熱能和機(jī)械能之間轉(zhuǎn)換的媒介物質(zhì)。

熱源：本身熱容量很大，且在放出或吸收有限量熱量時(shí)自身溫度及其它熱力學(xué)參數(shù)沒(méi)有明顯變化的物體。高溫?zé)嵩?低溫?zé)嵩礋崃ο到y(tǒng)：在工程熱力學(xué)中，通常選取一定的工質(zhì)或空間作為研究的對(duì)象，簡(jiǎn)稱(chēng)系統(tǒng)。系統(tǒng)以外的物體稱(chēng)為外界或環(huán)境。系統(tǒng)與外界之間的分界面稱(chēng)為邊界。閉口系統(tǒng)：與外界無(wú)物質(zhì)交換的系統(tǒng)。系統(tǒng)的質(zhì)量始終保持恒定，也稱(chēng)為控制質(zhì)量系統(tǒng)。邊界閉口系統(tǒng)外界問(wèn)題2：基本概念熱機(jī)：能將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的機(jī)器。如蒸汽機(jī)、4開(kāi)口系統(tǒng)：與外界有物質(zhì)交換的系統(tǒng)。系統(tǒng)的容積始終保持不變，也稱(chēng)為控制容積系統(tǒng)。進(jìn)口出口絕熱系統(tǒng)：與外界沒(méi)有熱量交換的系統(tǒng)。孤立系統(tǒng)：與外界既無(wú)能量（功、熱量）交換又無(wú)物質(zhì)交換的系統(tǒng)熱力狀態(tài)：系統(tǒng)在某一瞬間所呈現(xiàn)的宏觀物理狀況稱(chēng)為系統(tǒng)的熱力狀態(tài)，簡(jiǎn)稱(chēng)狀態(tài)。平衡狀態(tài)：系統(tǒng)內(nèi)部各處的宏觀性質(zhì)均勻一致、不隨時(shí)間而變化的狀態(tài)。熱平衡狀態(tài)狀態(tài)參數(shù)：用于描述系統(tǒng)平衡狀態(tài)的物理量。狀態(tài)方程式：表示狀態(tài)參數(shù)之間關(guān)系的方程式。如：f(p,t,v)=0基本狀態(tài)參數(shù)——溫度、壓力、比體積開(kāi)口系統(tǒng)：與外界有物質(zhì)交換的系統(tǒng)。系統(tǒng)的容積始終保持不變，也5（1）壓力單位面積上所受到的垂直作用力（即壓強(qiáng)）絕對(duì)壓力p、大氣壓力pb、表壓力pe、真空度pv常用壓力單位：1bar（巴）=105Pa1atm（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）=1.013105Pa1at（工程大氣壓）=0.981105Pa1mmH2O（毫米水柱）=9.81Pa1mmHg（毫米汞柱）=133.3Pa

（1）壓力單位面積上所受到的垂直作用力（即壓強(qiáng)）絕對(duì)壓力p、6（２）溫度溫標(biāo)：溫度的數(shù)值表示法。攝氏溫標(biāo)——用符號(hào)t表示，單位為℃。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，純水的冰點(diǎn)溫度為0℃，純水的沸點(diǎn)溫度為100℃，純水的三相點(diǎn)（固、液、汽三相平衡共存的狀態(tài)點(diǎn)）溫度為0.01℃。熱力學(xué)溫標(biāo)（絕對(duì)溫標(biāo)/開(kāi)氏溫標(biāo)）——用符號(hào)T表示，單位為K（開(kāi)）。熱力學(xué)溫標(biāo)取水的三相點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，并定義其溫度為273.16K。溫差1K相當(dāng)于水的三相點(diǎn)溫度的1/273.16。t=T–273.15K溫度的測(cè)量：接觸式——水銀溫度計(jì)、酒精溫度計(jì)、熱電偶、電阻溫度計(jì)等。非接觸式——光學(xué)輻射高溫計(jì)、激光全息干涉儀（２）溫度溫標(biāo)：溫度的數(shù)值表示法。t=T–273.7在系統(tǒng)內(nèi)外的不平衡勢(shì)（如壓力差、溫度差等）較小、過(guò)程進(jìn)行較慢、弛豫時(shí)間非常短的情況下，可以將實(shí)際過(guò)程近似地看作為準(zhǔn)平衡過(guò)程。在狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上，準(zhǔn)平衡過(guò)程可以近似地用連續(xù)的實(shí)線表示。準(zhǔn)平衡過(guò)程（準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程）：所經(jīng)歷的每一個(gè)狀態(tài)都無(wú)限地接近平衡狀態(tài)的過(guò)程。熱力過(guò)程：系統(tǒng)由一個(gè)狀態(tài)到達(dá)另一個(gè)狀態(tài)的變化過(guò)程。pv12可逆過(guò)程:如果系統(tǒng)完成了某一過(guò)程之后可以沿原路逆行回復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，并且不給外界留下任何變化。定壓過(guò)程/定溫過(guò)程/定容過(guò)程/定熵過(guò)程/多變過(guò)程在系統(tǒng)內(nèi)外的不平衡勢(shì)（如壓力差、溫度差等）較小、過(guò)程進(jìn)行較慢8功量與示功圖膨脹功W對(duì)于微元可逆過(guò)程，對(duì)于可逆過(guò)程1～2：?jiǎn)挝毁|(zhì)量工質(zhì)做功示功圖功是過(guò)程量而不是狀態(tài)量。功的正負(fù)規(guī)定：系統(tǒng)對(duì)外界做功為正；外界對(duì)系統(tǒng)做功為負(fù)。功量與示功圖膨脹功W對(duì)于微元可逆過(guò)程，對(duì)于可逆過(guò)程1～2：?jiǎn)?熱量與示熱圖系統(tǒng)與外界之間依靠溫差傳遞的能量稱(chēng)為熱量。符號(hào)：Q；單位：J或kJ。單位質(zhì)量工質(zhì)所傳遞的熱量用q表示，單位為J/kg或kJ/kg。熱量正負(fù)的規(guī)定：系統(tǒng)吸熱：q>0;系統(tǒng)放熱：q<0。熱量和功量都是系統(tǒng)與外界在相互作用的過(guò)程中所傳遞的能量，都是過(guò)程量而不是狀態(tài)量。熱量的計(jì)算公式與功格式一致。比熵的定義式可逆過(guò)程比熵的單位為J/(kg·K)或kJ/(kg·K)。比熵同比體積v一樣是工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)。熱量與示熱圖系統(tǒng)與外界之間依靠溫差傳遞的能量稱(chēng)為熱量。符號(hào)：10根據(jù)熵的變化判斷一個(gè)可逆過(guò)程中系統(tǒng)與外界之間熱量交換的方向：

系統(tǒng)吸熱系統(tǒng)放熱系統(tǒng)絕熱（定熵過(guò)程）

溫熵圖（示熱圖）根據(jù)熵的變化判斷一個(gè)可逆過(guò)程中系統(tǒng)與外界之間熱量交換的方11熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律實(shí)質(zhì)就是熱力過(guò)程中的能量守恒和轉(zhuǎn)換定律，可表述為：在熱能與其它形式能的互相轉(zhuǎn)換過(guò)程中，能的總量始終不變。不花費(fèi)能量就可以產(chǎn)生功的第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)是不可能制造成功的。

進(jìn)入系統(tǒng)的能量－離開(kāi)系統(tǒng)的能量=系統(tǒng)儲(chǔ)存能量的變化

QWΔU熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律實(shí)質(zhì)就是熱力過(guò)程中的能量守12開(kāi)口系統(tǒng)示意圖焓的定義式：比焓是狀態(tài)參數(shù)；對(duì)于流動(dòng)工質(zhì)，比焓表示每千克工質(zhì)沿流動(dòng)方向向前傳遞的總能量中取決于熱力狀態(tài)的部分。熱交換器動(dòng)力機(jī)械絕熱節(jié)流開(kāi)口系統(tǒng)示意圖焓的定義式：比焓是狀態(tài)參數(shù)；對(duì)于流動(dòng)工質(zhì)，比焓13問(wèn)題3：工質(zhì)（WorkingFluid）熱機(jī)的工質(zhì)通常采用氣態(tài)物質(zhì)：水、氣體或蒸氣（汽）。

理想氣體在自然界并不存在，但常溫下，壓力不超過(guò)5

MPa，的O2、N2、H2、CO等實(shí)際氣體及其混合物都可以近似為理想氣體。另外，大氣或燃?xì)庵猩倭康姆謮毫艿偷乃魵庖部勺鳛槔硐霘怏w處理。

理想氣體狀態(tài)方程式比熱容c熱力學(xué)能u焓h熵s混合氣體與道爾頓分壓力定律問(wèn)題3：工質(zhì)（WorkingFluid）熱機(jī)的工質(zhì)通常采用14理想氣體的基本熱力過(guò)程定容過(guò)程定壓過(guò)程定溫過(guò)程定熵過(guò)程多變過(guò)程定容過(guò)程定壓過(guò)程理想氣體的基本熱力過(guò)程定容過(guò)程定容過(guò)程定壓過(guò)程15定溫過(guò)程定熵過(guò)程定溫過(guò)程定熵過(guò)程16各種熱力過(guò)程的計(jì)算公式各種熱力過(guò)程的計(jì)算公式17蒸氣由液體汽化而產(chǎn)生的。汽化兩種方法：蒸發(fā)和沸騰pts飽和液體飽和蒸氣飽和狀態(tài)飽和壓力飽和壓力水蒸氣：ps＝0.101325MPa，ts=100oCpt<tsv0ptsv'ptsvxptsv''pt>tsv未飽和水a(chǎn)飽和水b濕飽和蒸氣c干飽和蒸氣d過(guò)熱蒸氣e蒸氣由液體汽化而產(chǎn)生的。汽化兩種方法：蒸發(fā)和沸騰pts飽和18汽化潛熱r濕飽和蒸氣（濕蒸氣）的干度x飽和水線飽和蒸汽線臨界點(diǎn)水蒸氣的狀態(tài)參數(shù)一般情況下，水蒸氣的性質(zhì)與理想氣體差別很大,為了便于工程計(jì)算，將不同溫度和不壓力下的未飽和水、飽和水、干飽和蒸汽和過(guò)熱蒸汽的狀態(tài)參數(shù)列成表或繪成線算圖。汽化潛熱r飽和水線飽和蒸汽線臨界點(diǎn)水蒸氣的狀態(tài)參數(shù)19第二講熱工基礎(chǔ)課件20水蒸氣的焓熵圖水蒸氣的基本熱力過(guò)程定壓定熵水蒸氣的焓熵圖水蒸氣的基本熱力過(guò)程定壓定熵21問(wèn)題4：熱力循環(huán)（Thermodynamiccycle）熱力學(xué)第二定律揭示了熱力過(guò)程發(fā)生的方向、條件和限度。自發(fā)過(guò)程：不需要任何外界作用而自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程。自發(fā)過(guò)程是不可逆的．熱力學(xué)第二定律有多種表述方式，并且彼此是等效的?？藙谛匏贡硎觯翰豢赡軐釓牡蜏匚矬w傳至高溫物體而不引起其它變化。開(kāi)爾文－普朗克表述：不可能從單一熱源取熱，并使之完全轉(zhuǎn)變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其它影響。熱力循環(huán)：工質(zhì)經(jīng)過(guò)一系列的狀態(tài)變化，重新回復(fù)到原來(lái)狀態(tài)的全部過(guò)程?？赡嫜h(huán)：全部由可逆過(guò)程組成的循環(huán)不可逆循環(huán)：循環(huán)中有部分過(guò)程或全部過(guò)程是不可逆過(guò)程的循環(huán)。pv問(wèn)題4：熱力循環(huán)（Thermodynamiccycle）熱22正向循環(huán)：將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的循環(huán)，也稱(chēng)為動(dòng)力循環(huán)或熱機(jī)循環(huán)。逆向循環(huán)：消耗功將熱量從低溫?zé)嵩崔D(zhuǎn)移到高溫?zé)嵩吹难h(huán)，如制冷裝置循環(huán)或熱泵循環(huán)。正向循環(huán)示意圖高溫?zé)嵩次鼰酫1熱機(jī)Wnet放熱Q2低溫?zé)嵩囱h(huán)熱效率正向循環(huán)：將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的循環(huán)，也稱(chēng)為動(dòng)力循環(huán)或熱機(jī)循環(huán)23逆向循環(huán)高溫?zé)嵩捶艧酫1熱泵Wnet吸熱Q2低溫?zé)嵩粗评湎禂?shù)供熱系數(shù)逆向循環(huán)高溫?zé)嵩捶艧酫1熱泵Wnet吸熱Q2低溫?zé)嵩粗评湎禂?shù)24是法國(guó)工程師卡諾（S.Carnot）于1824年提出的一種理想熱機(jī)工作循環(huán)，它由兩個(gè)可逆定溫過(guò)程和兩個(gè)可逆絕熱過(guò)程組成。

卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)熱效率卡諾制冷循環(huán)：制冷系數(shù)供熱系數(shù)卡諾定理１：在相同的高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩撮g工作的一切可逆熱機(jī)具有相同的熱效率，與工質(zhì)的性質(zhì)無(wú)關(guān)?？ㄖZ定理２：在相同高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩撮g工作的任何不可逆熱機(jī)的熱效率都小于可逆熱機(jī)的熱效率。是法國(guó)工程師卡諾（S.Carnot）于1824年提出的一種25蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)鍋爐汽輪機(jī)冷凝器水泵冷卻水過(guò)熱蒸汽乏汽循環(huán)水發(fā)電機(jī)熱能動(dòng)力裝置：將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的設(shè)備，也稱(chēng)為熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)熱機(jī)。

研究熱機(jī)循環(huán)的目的：分析其熱能利用的經(jīng)濟(jì)性（即熱效率）、影響熱效率的因素、尋找提高熱效率的途徑。

朗肯循環(huán)：是一個(gè)簡(jiǎn)化的理想蒸汽動(dòng)力循環(huán)，由4個(gè)理想化的可逆過(guò)程組成：絕熱壓縮過(guò)程，定壓加熱過(guò)程，絕熱膨脹過(guò)程，定壓放熱過(guò)程蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)鍋爐汽輪機(jī)冷凝器水泵冷卻水過(guò)熱蒸汽乏汽循環(huán)水26熱電聯(lián)供：背壓式汽輪機(jī)熱電聯(lián)供循環(huán)抽汽式汽輪機(jī)熱電聯(lián)供循環(huán)熱電聯(lián)供：背壓式汽輪機(jī)熱電聯(lián)供循環(huán)抽汽式汽輪機(jī)熱電聯(lián)供循環(huán)27問(wèn)題５：基本傳熱方式熱傳導(dǎo)thermalconduction熱對(duì)流thermalconvection熱輻射thermalradiation熱量傳遞三種基本方式:熱傳導(dǎo)：在物體內(nèi)部或相互接觸的物體表面之間，由于分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的熱量傳遞現(xiàn)象。導(dǎo)熱現(xiàn)象發(fā)生在固體內(nèi)部，也可發(fā)生在靜止的液體和氣體之中。大平壁的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱

0xt

tw2

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——材料的熱導(dǎo)率（導(dǎo)熱系數(shù)）表明材料的導(dǎo)熱能力，W/(m·K)。問(wèn)題５：基本傳熱方式熱傳導(dǎo)thermalconducti28國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，溫度低于350℃時(shí)熱導(dǎo)率小于0.12

W/(mK)的材料稱(chēng)為保溫材料。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，溫度低于350℃時(shí)熱導(dǎo)率小于0.12W/(m29熱對(duì)流：由于流體的宏觀運(yùn)動(dòng)使不同溫度的流體相對(duì)位移而產(chǎn)生的熱量傳遞現(xiàn)象。熱對(duì)流只發(fā)生在流體之中，并伴隨有微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的導(dǎo)熱。對(duì)流換熱:流體與相互接觸的固體表面之間的熱量傳遞現(xiàn)象，是導(dǎo)熱和熱對(duì)流兩種基本傳熱方式共同作用的結(jié)果。牛頓冷卻公式:h稱(chēng)為對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)（習(xí)慣稱(chēng)為對(duì)流換熱系數(shù)）單位為W/(m2K)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的影響因素：h的大小反映對(duì)流換熱的強(qiáng)弱，與以下因素有關(guān)：（1）流體的物性（熱導(dǎo)率、粘度、密度、比熱容等）；（2）流體流動(dòng)的形態(tài)（層流、紊流）；（3）流動(dòng)的成因（自然對(duì)流或受迫對(duì)流）；（4）物體表面的形狀、尺寸；（5）換熱時(shí)流體有無(wú)相變（沸騰或凝結(jié)）。熱對(duì)流：由于流體的宏觀運(yùn)動(dòng)使不同溫度的流體相對(duì)位移而產(chǎn)生的熱30

對(duì)流換熱類(lèi)型表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)

hW/(m2K)空氣自然對(duì)流換熱1～10

水自然對(duì)流換熱200～1000

空氣強(qiáng)迫對(duì)流換熱10～100

水強(qiáng)迫對(duì)流換熱100～15000

水沸騰2500～35000

水蒸氣凝結(jié)5000～25000一些表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的數(shù)值范圍：對(duì)流換熱類(lèi)型表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)hW/(m231熱輻射電磁波的波譜：熱輻射：由于物體內(nèi)部微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而使物體向外發(fā)射輻射能的現(xiàn)象。熱輻射的波長(zhǎng)主要在0.1m至100m之間,包括部分紫外線、可見(jiàn)光和部分紅外線三個(gè)波段。

熱輻射的主要特點(diǎn)：（1）所有溫度大于0K的物體都具有發(fā)射熱輻射的能力，溫度愈高，發(fā)射熱輻射的能力愈強(qiáng)。（2）熱輻射不依靠中間媒介，可以在真空中傳播；（3）物體間以熱輻射的方式進(jìn)行的熱量傳遞是雙向的。熱輻射電磁波的波譜：熱輻射：由于物體內(nèi)部微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而使32輻射換熱：以熱輻射的方式進(jìn)行的熱量交換。輻射換熱的主要影響因素：（1）物體本身的溫度、表面輻射特性；（2）物體的大小、幾何形狀及相對(duì)位置。

要點(diǎn)：（1）熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射三種熱量傳遞基本方式往往不是單獨(dú)出現(xiàn)的；

（2）分析傳熱問(wèn)題時(shí)首先應(yīng)該弄清楚有那些傳熱方式在起作用，然后再按照每一種傳熱方式的規(guī)律進(jìn)行計(jì)算。

（3）如果某一種傳熱方式與其他傳熱方式相比作用非常小，往往可以忽略。

輻射換熱：以熱輻射的方式進(jìn)行的熱量交換。輻射換熱的主要影響因33傳熱過(guò)程：指熱量從固體壁面一側(cè)的流體通過(guò)固體壁面?zhèn)鬟f到另一側(cè)流體的過(guò)程。

高溫流體低溫流體固體壁

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傳熱系數(shù)式中

單位：W/(m2·K)傳熱過(guò)程：指熱量從固體壁面一側(cè)的流體通過(guò)固體壁面?zhèn)鬟f到另一側(cè)34謝謝！謝謝！35內(nèi)容:問(wèn)題1：什么是熱工問(wèn)題2：基本概念問(wèn)題3：工質(zhì)（理想氣體、水蒸氣、濕空氣）問(wèn)題4：熱力循環(huán)問(wèn)題5：基本傳熱方式問(wèn)題6：傳熱過(guò)程內(nèi)容:36

熱工基礎(chǔ)（熱工理論基礎(chǔ)）工程熱力學(xué)EngineeringThermodynamics傳熱學(xué)HeatTransfer熱工基礎(chǔ)主要研究熱能利用的基本規(guī)律以及熱能利用過(guò)程及其它熱現(xiàn)象中熱量傳遞的基本規(guī)律。

問(wèn)題1：什么是熱工（ThermalEngineering）？工程熱力學(xué)主要研究熱能和機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律及提高能量轉(zhuǎn)換經(jīng)濟(jì)性的途徑和技術(shù)措施。傳熱學(xué)主要研究熱量傳遞的規(guī)律。熱工基礎(chǔ)工程熱力學(xué)EngineeringT37能量的利用過(guò)程，實(shí)質(zhì)上是能量的傳遞與轉(zhuǎn)換過(guò)程。

氫、酒精等二次能源

燃料電池

電能機(jī)械能輻射能熱能風(fēng)能、水能、海洋能

機(jī)械機(jī)械能直接利用發(fā)電機(jī)煤、石油、天然氣

熱能熱機(jī)直接利用核能核反應(yīng)太陽(yáng)能光合作用生物質(zhì)能燃燒食物利用集熱器光電池90％燃燒能量的利用過(guò)程，實(shí)質(zhì)上是能量的傳遞與轉(zhuǎn)換過(guò)程。氫、酒精等二38問(wèn)題2：基本概念熱機(jī)：能將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的機(jī)器。如蒸汽機(jī)、蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)和噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等。工質(zhì)：實(shí)現(xiàn)熱能和機(jī)械能之間轉(zhuǎn)換的媒介物質(zhì)。

熱源：本身熱容量很大，且在放出或吸收有限量熱量時(shí)自身溫度及其它熱力學(xué)參數(shù)沒(méi)有明顯變化的物體。高溫?zé)嵩?低溫?zé)嵩礋崃ο到y(tǒng)：在工程熱力學(xué)中，通常選取一定的工質(zhì)或空間作為研究的對(duì)象，簡(jiǎn)稱(chēng)系統(tǒng)。系統(tǒng)以外的物體稱(chēng)為外界或環(huán)境。系統(tǒng)與外界之間的分界面稱(chēng)為邊界。閉口系統(tǒng)：與外界無(wú)物質(zhì)交換的系統(tǒng)。系統(tǒng)的質(zhì)量始終保持恒定，也稱(chēng)為控制質(zhì)量系統(tǒng)。邊界閉口系統(tǒng)外界問(wèn)題2：基本概念熱機(jī)：能將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的機(jī)器。如蒸汽機(jī)、39開(kāi)口系統(tǒng)：與外界有物質(zhì)交換的系統(tǒng)。系統(tǒng)的容積始終保持不變，也稱(chēng)為控制容積系統(tǒng)。進(jìn)口出口絕熱系統(tǒng)：與外界沒(méi)有熱量交換的系統(tǒng)。孤立系統(tǒng)：與外界既無(wú)能量（功、熱量）交換又無(wú)物質(zhì)交換的系統(tǒng)熱力狀態(tài)：系統(tǒng)在某一瞬間所呈現(xiàn)的宏觀物理狀況稱(chēng)為系統(tǒng)的熱力狀態(tài)，簡(jiǎn)稱(chēng)狀態(tài)。平衡狀態(tài)：系統(tǒng)內(nèi)部各處的宏觀性質(zhì)均勻一致、不隨時(shí)間而變化的狀態(tài)。熱平衡狀態(tài)狀態(tài)參數(shù)：用于描述系統(tǒng)平衡狀態(tài)的物理量。狀態(tài)方程式：表示狀態(tài)參數(shù)之間關(guān)系的方程式。如：f(p,t,v)=0基本狀態(tài)參數(shù)——溫度、壓力、比體積開(kāi)口系統(tǒng)：與外界有物質(zhì)交換的系統(tǒng)。系統(tǒng)的容積始終保持不變，也40（1）壓力單位面積上所受到的垂直作用力（即壓強(qiáng)）絕對(duì)壓力p、大氣壓力pb、表壓力pe、真空度pv常用壓力單位：1bar（巴）=105Pa1atm（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）=1.013105Pa1at（工程大氣壓）=0.981105Pa1mmH2O（毫米水柱）=9.81Pa1mmHg（毫米汞柱）=133.3Pa

（1）壓力單位面積上所受到的垂直作用力（即壓強(qiáng)）絕對(duì)壓力p、41（２）溫度溫標(biāo)：溫度的數(shù)值表示法。攝氏溫標(biāo)——用符號(hào)t表示，單位為℃。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，純水的冰點(diǎn)溫度為0℃，純水的沸點(diǎn)溫度為100℃，純水的三相點(diǎn)（固、液、汽三相平衡共存的狀態(tài)點(diǎn)）溫度為0.01℃。熱力學(xué)溫標(biāo)（絕對(duì)溫標(biāo)/開(kāi)氏溫標(biāo)）——用符號(hào)T表示，單位為K（開(kāi)）。熱力學(xué)溫標(biāo)取水的三相點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，并定義其溫度為273.16K。溫差1K相當(dāng)于水的三相點(diǎn)溫度的1/273.16。t=T–273.15K溫度的測(cè)量：接觸式——水銀溫度計(jì)、酒精溫度計(jì)、熱電偶、電阻溫度計(jì)等。非接觸式——光學(xué)輻射高溫計(jì)、激光全息干涉儀（２）溫度溫標(biāo)：溫度的數(shù)值表示法。t=T–273.42在系統(tǒng)內(nèi)外的不平衡勢(shì)（如壓力差、溫度差等）較小、過(guò)程進(jìn)行較慢、弛豫時(shí)間非常短的情況下，可以將實(shí)際過(guò)程近似地看作為準(zhǔn)平衡過(guò)程。在狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上，準(zhǔn)平衡過(guò)程可以近似地用連續(xù)的實(shí)線表示。準(zhǔn)平衡過(guò)程（準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程）：所經(jīng)歷的每一個(gè)狀態(tài)都無(wú)限地接近平衡狀態(tài)的過(guò)程。熱力過(guò)程：系統(tǒng)由一個(gè)狀態(tài)到達(dá)另一個(gè)狀態(tài)的變化過(guò)程。pv12可逆過(guò)程:如果系統(tǒng)完成了某一過(guò)程之后可以沿原路逆行回復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，并且不給外界留下任何變化。定壓過(guò)程/定溫過(guò)程/定容過(guò)程/定熵過(guò)程/多變過(guò)程在系統(tǒng)內(nèi)外的不平衡勢(shì)（如壓力差、溫度差等）較小、過(guò)程進(jìn)行較慢43功量與示功圖膨脹功W對(duì)于微元可逆過(guò)程，對(duì)于可逆過(guò)程1～2：?jiǎn)挝毁|(zhì)量工質(zhì)做功示功圖功是過(guò)程量而不是狀態(tài)量。功的正負(fù)規(guī)定：系統(tǒng)對(duì)外界做功為正；外界對(duì)系統(tǒng)做功為負(fù)。功量與示功圖膨脹功W對(duì)于微元可逆過(guò)程，對(duì)于可逆過(guò)程1～2：?jiǎn)?4熱量與示熱圖系統(tǒng)與外界之間依靠溫差傳遞的能量稱(chēng)為熱量。符號(hào)：Q；單位：J或kJ。單位質(zhì)量工質(zhì)所傳遞的熱量用q表示，單位為J/kg或kJ/kg。熱量正負(fù)的規(guī)定：系統(tǒng)吸熱：q>0;系統(tǒng)放熱：q<0。熱量和功量都是系統(tǒng)與外界在相互作用的過(guò)程中所傳遞的能量，都是過(guò)程量而不是狀態(tài)量。熱量的計(jì)算公式與功格式一致。比熵的定義式可逆過(guò)程比熵的單位為J/(kg·K)或kJ/(kg·K)。比熵同比體積v一樣是工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)。熱量與示熱圖系統(tǒng)與外界之間依靠溫差傳遞的能量稱(chēng)為熱量。符號(hào)：45根據(jù)熵的變化判斷一個(gè)可逆過(guò)程中系統(tǒng)與外界之間熱量交換的方向：

系統(tǒng)吸熱系統(tǒng)放熱系統(tǒng)絕熱（定熵過(guò)程）

溫熵圖（示熱圖）根據(jù)熵的變化判斷一個(gè)可逆過(guò)程中系統(tǒng)與外界之間熱量交換的方46熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律實(shí)質(zhì)就是熱力過(guò)程中的能量守恒和轉(zhuǎn)換定律，可表述為：在熱能與其它形式能的互相轉(zhuǎn)換過(guò)程中，能的總量始終不變。不花費(fèi)能量就可以產(chǎn)生功的第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)是不可能制造成功的。

進(jìn)入系統(tǒng)的能量－離開(kāi)系統(tǒng)的能量=系統(tǒng)儲(chǔ)存能量的變化

QWΔU熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律實(shí)質(zhì)就是熱力過(guò)程中的能量守47開(kāi)口系統(tǒng)示意圖焓的定義式：比焓是狀態(tài)參數(shù)；對(duì)于流動(dòng)工質(zhì)，比焓表示每千克工質(zhì)沿流動(dòng)方向向前傳遞的總能量中取決于熱力狀態(tài)的部分。熱交換器動(dòng)力機(jī)械絕熱節(jié)流開(kāi)口系統(tǒng)示意圖焓的定義式：比焓是狀態(tài)參數(shù)；對(duì)于流動(dòng)工質(zhì)，比焓48問(wèn)題3：工質(zhì)（WorkingFluid）熱機(jī)的工質(zhì)通常采用氣態(tài)物質(zhì)：水、氣體或蒸氣（汽）。

理想氣體在自然界并不存在，但常溫下，壓力不超過(guò)5

MPa，的O2、N2、H2、CO等實(shí)際氣體及其混合物都可以近似為理想氣體。另外，大氣或燃?xì)庵猩倭康姆謮毫艿偷乃魵庖部勺鳛槔硐霘怏w處理。

理想氣體狀態(tài)方程式比熱容c熱力學(xué)能u焓h熵s混合氣體與道爾頓分壓力定律問(wèn)題3：工質(zhì)（WorkingFluid）熱機(jī)的工質(zhì)通常采用49理想氣體的基本熱力過(guò)程定容過(guò)程定壓過(guò)程定溫過(guò)程定熵過(guò)程多變過(guò)程定容過(guò)程定壓過(guò)程理想氣體的基本熱力過(guò)程定容過(guò)程定容過(guò)程定壓過(guò)程50定溫過(guò)程定熵過(guò)程定溫過(guò)程定熵過(guò)程51各種熱力過(guò)程的計(jì)算公式各種熱力過(guò)程的計(jì)算公式52蒸氣由液體汽化而產(chǎn)生的。汽化兩種方法：蒸發(fā)和沸騰pts飽和液體飽和蒸氣飽和狀態(tài)飽和壓力飽和壓力水蒸氣：ps＝0.101325MPa，ts=100oCpt<tsv0ptsv'ptsvxptsv''pt>tsv未飽和水a(chǎn)飽和水b濕飽和蒸氣c干飽和蒸氣d過(guò)熱蒸氣e蒸氣由液體汽化而產(chǎn)生的。汽化兩種方法：蒸發(fā)和沸騰pts飽和53汽化潛熱r濕飽和蒸氣（濕蒸氣）的干度x飽和水線飽和蒸汽線臨界點(diǎn)水蒸氣的狀態(tài)參數(shù)一般情況下，水蒸氣的性質(zhì)與理想氣體差別很大,為了便于工程計(jì)算，將不同溫度和不壓力下的未飽和水、飽和水、干飽和蒸汽和過(guò)熱蒸汽的狀態(tài)參數(shù)列成表或繪成線算圖。汽化潛熱r飽和水線飽和蒸汽線臨界點(diǎn)水蒸氣的狀態(tài)參數(shù)54第二講熱工基礎(chǔ)課件55水蒸氣的焓熵圖水蒸氣的基本熱力過(guò)程定壓定熵水蒸氣的焓熵圖水蒸氣的基本熱力過(guò)程定壓定熵56問(wèn)題4：熱力循環(huán)（Thermodynamiccycle）熱力學(xué)第二定律揭示了熱力過(guò)程發(fā)生的方向、條件和限度。自發(fā)過(guò)程：不需要任何外界作用而自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程。自發(fā)過(guò)程是不可逆的．熱力學(xué)第二定律有多種表述方式，并且彼此是等效的?？藙谛匏贡硎觯翰豢赡軐釓牡蜏匚矬w傳至高溫物體而不引起其它變化。開(kāi)爾文－普朗克表述：不可能從單一熱源取熱，并使之完全轉(zhuǎn)變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其它影響。熱力循環(huán)：工質(zhì)經(jīng)過(guò)一系列的狀態(tài)變化，重新回復(fù)到原來(lái)狀態(tài)的全部過(guò)程?？赡嫜h(huán)：全部由可逆過(guò)程組成的循環(huán)不可逆循環(huán)：循環(huán)中有部分過(guò)程或全部過(guò)程是不可逆過(guò)程的循環(huán)。pv問(wèn)題4：熱力循環(huán)（Thermodynamiccycle）熱57正向循環(huán)：將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的循環(huán)，也稱(chēng)為動(dòng)力循環(huán)或熱機(jī)循環(huán)。逆向循環(huán)：消耗功將熱量從低溫?zé)嵩崔D(zhuǎn)移到高溫?zé)嵩吹难h(huán)，如制冷裝置循環(huán)或熱泵循環(huán)。正向循環(huán)示意圖高溫?zé)嵩次鼰酫1熱機(jī)Wnet放熱Q2低溫?zé)嵩囱h(huán)熱效率正向循環(huán)：將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的循環(huán)，也稱(chēng)為動(dòng)力循環(huán)或熱機(jī)循環(huán)58逆向循環(huán)高溫?zé)嵩捶艧酫1熱泵Wnet吸熱Q2低溫?zé)嵩粗评湎禂?shù)供熱系數(shù)逆向循環(huán)高溫?zé)嵩捶艧酫1熱泵Wnet吸熱Q2低溫?zé)嵩粗评湎禂?shù)59是法國(guó)工程師卡諾（S.Carnot）于1824年提出的一種理想熱機(jī)工作循環(huán)，它由兩個(gè)可逆定溫過(guò)程和兩個(gè)可逆絕熱過(guò)程組成。

卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)熱效率卡諾制冷循環(huán)：制冷系數(shù)供熱系數(shù)卡諾定理１：在相同的高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩撮g工作的一切可逆熱機(jī)具有相同的熱效率，與工質(zhì)的性質(zhì)無(wú)關(guān)?？ㄖZ定理２：在相同高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩撮g工作的任何不可逆熱機(jī)的熱效率都小于可逆熱機(jī)的熱效率。是法國(guó)工程師卡諾（S.Carnot）于1824年提出的一種60蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)鍋爐汽輪機(jī)冷凝器水泵冷卻水過(guò)熱蒸汽乏汽循環(huán)水發(fā)電機(jī)熱能動(dòng)力裝置：將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的設(shè)備，也稱(chēng)為熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)熱機(jī)。

研究熱機(jī)循環(huán)的目的：分析其熱能利用的經(jīng)濟(jì)性（即熱效率）、影響熱效率的因素、尋找提高熱效率的途徑。

朗肯循環(huán)：是一個(gè)簡(jiǎn)化的理想蒸汽動(dòng)力循環(huán)，由4個(gè)理想化的可逆過(guò)程組成：絕熱壓縮過(guò)程，定壓加熱過(guò)程，絕熱膨脹過(guò)程，定壓放熱過(guò)程蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)鍋爐汽輪機(jī)冷凝器水泵冷卻水過(guò)熱蒸汽乏汽循環(huán)水61熱電聯(lián)供：背壓式汽輪機(jī)熱電聯(lián)供循環(huán)抽汽式汽輪機(jī)熱電聯(lián)供循環(huán)熱電聯(lián)供：背壓式汽輪機(jī)熱電聯(lián)供循環(huán)抽汽式汽輪機(jī)熱電聯(lián)供循環(huán)62問(wèn)題５：基本傳熱方式熱傳導(dǎo)thermalconduction熱對(duì)流thermalconvection熱輻射thermalradiation熱量傳遞三種基本方式:熱傳導(dǎo)：在物體內(nèi)部或相互接觸的物體表面之間，由于分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的熱量傳遞現(xiàn)象。導(dǎo)熱現(xiàn)象發(fā)生在固體內(nèi)部，也可發(fā)生在靜止的液體和氣體之中。大平壁的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱

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——材料的熱導(dǎo)率（導(dǎo)熱系數(shù)）表明材料的導(dǎo)熱能力，W/(m·K)。問(wèn)題５：基本傳熱方式熱傳導(dǎo)thermalconducti63國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，溫度低于350℃時(shí)熱導(dǎo)率小于0.12

W/(mK)的材料稱(chēng)為保溫材料。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，溫度低于35