工程熱力學課件第1-2章

第一章基本概念BasicConceptsandDefinition1-1熱能和機械能相互轉換過程1-2熱力系統(tǒng)1-3工質的熱力學狀態(tài)及其基本狀態(tài)參數(shù)1-4平衡狀態(tài)1-5工質的狀態(tài)變化過程1-6功和熱量1-7熱力循環(huán)1一、熱能動力裝置(Thermalpowerplant)

定義：從燃料燃燒中獲得熱能并利用熱能得到動力的整套設備。分類燃氣動力裝置(combustiongaspowerplant)

內燃機(internalcombustiongasengine)

燃氣輪機裝置(gasturbinepowerplant)

噴氣發(fā)動機(jetpowerplant)……

蒸氣動力裝置

(steampowerplant)1-1熱能和機械能相互轉換的過程

2熱機工作過程示意圖高溫熱源吸熱Q1熱機作功W機械能放熱Q2低溫熱源鍋爐汽輪機冷凝器水泵冷卻水過熱蒸汽乏汽循環(huán)水發(fā)電機3為使熱能源源不斷地轉化為機械能必須：憑借工質作為媒介物質；工質源源不斷地從高溫熱源吸收熱量；工質熱力學狀態(tài)發(fā)生循環(huán)往復的連續(xù)變化；向溫度較低的熱源排出一部分熱量。4二、工質(workingsubstance;workingmedium)定義：實現(xiàn)熱能和機械能相互轉化的媒介物質。對工質的要求:物質三態(tài)中氣態(tài)最適宜。

1）膨脹性

2）流動性

3）熱容量

4）穩(wěn)定性，安全性

5）對環(huán)境友善

6）價廉，易大量獲取工質是實現(xiàn)能量轉換必不可少的內部條件5三、熱源(heatsource;heatreservoir)

定義：工質從中吸取或向之排出熱能的物質系統(tǒng)。?高溫熱源—熱源

（

heatsource）

低溫熱源—冷源（heatsink）?恒溫熱源(constantheatreservoir)

變溫熱源熱動力裝置工作可以概括為：

工質從高溫熱源吸取熱能，將其中一部分轉化為機械能，把另一部分熱能傳給低溫熱源。61-2熱力系統(tǒng)（熱力系、系統(tǒng)、體系）

外界和邊界?系統(tǒng)(thermodynamicsystem,system)

人為分割出來，作為熱力學研究對象的有限物質系統(tǒng)。?

外界(surrounding)：與體系發(fā)生質、能交換的物系。?邊界(boundary)：系統(tǒng)與外界的分界面（線）。一、定義7二、系統(tǒng)及邊界示例?汽車發(fā)動機8?移動和虛構邊界91.系統(tǒng)與外界的作用都通過邊界，不畫邊界進行熱力學研究無意義。注意：2.熱力系統(tǒng)的選取，取決于所提出的研究任務，但不能小到只包含少量的分子，以至不能遵守統(tǒng)計平均規(guī)律。3.邊界可以是：

a）剛性的或可變形的或有彈性的

b）固定的或可移動的

c）實際的或虛擬的10熱力系統(tǒng)選取的人為性鍋爐汽輪機發(fā)電機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11三、熱力系分類

按組元數(shù)

單元系(onecomponentsystem;puresubstancesystem)

多元系(multicomponentsystem)按相數(shù)單相系(homogeneoussystem)

復相系(heterogeneoussystem)注意：1）不計恒外力場影響；

2）復相系未必不均勻—濕蒸汽；單元系未必均勻—氣液平衡分離狀態(tài)。

1.按組元和相分12

閉口系（closedsystem）

（控制質量CM）

—沒有質量越過邊界

開口系（opensystem）

（控制體積CV）

—通過邊界與外界有質量交換2.按系統(tǒng)與外界質量交換13開口系統(tǒng)的分類：(1)不穩(wěn)定流動開口系統(tǒng)(2)穩(wěn)定流動開口系統(tǒng)穩(wěn)定流動開口系統(tǒng)中的質量及狀態(tài)參數(shù)不隨時間變化。143.按能量交換15注意：1）閉口系與系統(tǒng)內質量不變的區(qū)別；穩(wěn)定流動開口系統(tǒng)2）開口系與絕熱系的關系；3）孤立系與絕熱系的關系。孤立系統(tǒng)=系統(tǒng)+相關外界=各相互作用的子系統(tǒng)之和

=一切熱力系統(tǒng)連同相互作用的外界孤立系統(tǒng)一定是閉口系；反之則不然。孤立系統(tǒng)一定是絕熱系統(tǒng)；絕熱系統(tǒng)不一定是孤立系統(tǒng)。16四、熱力系示例

1．剛性絕熱氣缸-活塞系統(tǒng)，B側設有電熱絲

紅線內——閉口絕熱系黃線內不包含電熱絲——閉口系黃線內包含電熱絲——閉口絕熱系蘭線內——孤立系17閉口系2．剛性絕熱噴管取紅線為系統(tǒng)—取噴管為系統(tǒng)—開口系絕熱系181-3工質的熱力學狀態(tài)和基本狀態(tài)參數(shù)

熱力學狀態(tài)（stateofthermodynamicsystem）

—系統(tǒng)宏觀物理狀況的綜合

狀態(tài)參數(shù)（stateproperties）

—描述物系所處狀態(tài)的宏觀物理量

1．狀態(tài)參數(shù)是宏觀量，是大量粒子的統(tǒng)計平均效應，只有平衡態(tài)才有狀態(tài)參數(shù)，系統(tǒng)有多個狀態(tài)參數(shù)，如一、熱力學狀態(tài)和狀態(tài)參數(shù)二、狀態(tài)參數(shù)的特性和分類192．狀態(tài)的單值函數(shù)物理上—與過程無關；數(shù)學上—其微量是全微分。狀態(tài)參數(shù)的微分特征設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)203．狀態(tài)參數(shù)分類

(1)廣延量（extensiveproperty）:

與系統(tǒng)的量有關，有可加性；如體積、熱力學能等；

(2)強度量（intensiveproperty

）：

與系統(tǒng)的量無關，無可加性，如溫度、壓力等。

又：廣延量的比性質具有強度量特性，如比體積工程熱力學約定用小寫字母表示單位質量參數(shù)。21三、系統(tǒng)狀態(tài)相同的充分必要條件

系統(tǒng)兩個狀態(tài)相同的充要條件：

所有狀態(tài)參數(shù)一一對應相等簡單可壓縮系兩狀態(tài)相同的充要條件：

兩個獨立的狀態(tài)參數(shù)對應相等22四、基本狀態(tài)參數(shù)

工程熱力學中常用的狀態(tài)參數(shù)有壓力、溫度、比體積、比熱力學能、比焓、比熵等，其中可以直接測量的狀態(tài)參數(shù)有壓力、溫度、比體積，稱為基本狀態(tài)參數(shù)。

23（一）溫度和溫標（temperatureandtemperaturescale）

溫度是反映物體冷熱程度的物理量。溫度的高低反映物體內部微觀粒子熱運動的強弱。

當兩個溫度不同的物體相互接觸時，它們之間將發(fā)生熱量傳遞，如果沒有其它物體影響，這兩個物體的溫度將逐漸趨于一致，最終將達到熱平衡（即溫度相等）。所以溫度是熱平衡的判據(jù)。（1）溫度的物理意義溫度相等

熱平衡

24（2）熱力學第零定律：

(zerothlawofthermodynamics)

如果兩個物體中的每一個都分別與第三個物體處于熱平衡，則這兩個物體彼此也必處于熱平衡。熱力學第零定律是溫度測量的理論依據(jù)。ABC溫度：可以確定一個系統(tǒng)是否與其他系統(tǒng)處于熱平衡的物理量。是一個強度量。25（3）溫標：溫度的數(shù)值表示法。

建立溫標的三個要素：a.選擇溫度的固定點，規(guī)定其數(shù)值；b.確定溫度標尺的分度方法和單位；c.選擇某隨溫度變化的物性作為溫度測量的依據(jù)。26熱力學第零定律熱力學第零定律1931年T熱力學第一定律18401850年E熱力學第二定律18541855年

S熱力學第三定律1906年

S基準27攝氏溫標:

在標準大氣壓下，純水的冰點溫度為0℃

，純水的沸點溫度為100℃，純水的三相點（固、液、汽三相平衡共存的狀態(tài)點）溫度為0.01℃。

瑞典天文學家攝爾修斯（Celsius）于1742年建立。用攝氏溫標確定的溫度稱為攝氏溫度，用符號t表示，單位為℃。

選擇水銀的體積作為溫度測量的物性，認為其隨溫度線性變化，并將0℃

和100℃溫度下的體積差均分100份，每份對應1℃。

28華氏溫標：

1714年，德國物理學家華倫海特將水銀密封在管子中，利用水銀隨溫度的漲縮做為指示器，并在管子上設一個等級刻度表，使溫度可以定量地讀出。用符號

他把在實驗室所得到的最低溫度設為零，這是由鹽和水的混合液測量得到的，而后他將純水的冰點設為32度，沸點設為212度。

有兩個好處：第一、水的液態(tài)范圍為180度，很自然和度聯(lián)想在一起，因為半圓恰好是180度。第二、人體的溫度精確值為98.6華氏度，約接近100華氏度。29

用熱力學溫標確定的溫度稱為熱力學溫度，用符號T表示，單位為K（開）。

熱力學溫標（絕對溫標）:

英國物理學家開爾文（Kelvin)在熱力學第二定律基礎上建立，也稱開爾文溫標。

熱力學溫標取水的三相點為基準點，并定義其溫度為273.16K。溫差1K相當于水的三相點溫度的1/273.16。

熱力學溫標與攝氏溫標的關系：溫差:1K=1℃t=T

–273.15K30

國際單位制（SI）采用熱力學溫T度作為基本狀態(tài)參數(shù)。(4)溫度的測量a.接觸式:水銀溫度計、酒精溫度計熱電偶、電阻溫度計等。b.非接觸式:光學輻射高溫計激光全息干涉儀CARS（相干反斯托克斯喇曼光譜）法31

極寒－40℃或低于此值奇寒－35～－39.9℃

酷寒－30～－34.9℃

嚴寒－20～－29.9℃

深寒－15～－19.9℃

大寒－10～－14.9℃

小寒－5～－9.9℃

輕寒－4.9～0℃

微寒0～4.9℃

涼5～9.9℃

溫涼10～11.9℃

微溫涼12～13.9℃

溫和14～15.9℃

微溫和16～17.9℃

溫暖18～19.9℃

暖20～21.9℃

熱22～24.9℃

炎熱25～27.9℃

暑熱28～29.9℃

酷熱30～34.9℃

奇熱35～39℃

極熱高于40℃科學家給地球上的氣溫劃分了等級32定義：單位面積上所受到的垂直作用力（即壓強）

（二）壓力(pressure)單位

:Pa（帕），1Pa=1N/m2，1MPa=103

kPa=106Pa常用壓力單位：

1bar（巴）=105Pa

1atm（標準大氣壓）

=1.013

105Pa

1at（工程大氣壓）

=0.981

105Pa

1mmH2O（毫米水柱）

=9.81Pa1mmHg（毫米汞柱）

=133.3Pa

33壓力p測量示意圖一般是工質絕對壓力與環(huán)境壓力的相對值

——相對壓力注意：只有絕對壓力p

才是狀態(tài)參數(shù)34絕對壓力p(absolutepressure)表壓力pe（pg）(gaugepressure;manometerpressure)真空度pv(vacuum;vacuumpressure)當?shù)卮髿鈮簆b(localatmosphericpressure)35（三）比體積和密度比體積(specificvolume)單位質量工質的體積密度(density)單位體積工質的質量兩者關系:比體積和密度二者相關，通常以比體積作為狀態(tài)參數(shù)。361-4平衡狀態(tài)一、平衡狀態(tài)（thermodynamicequilibriumstate）1、定義：

在不受外界影響的條件下（重力場除外），如果系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)不隨時間變化，則該系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。

溫差

—熱不平衡勢

壓差

—力不平衡勢

化學反應

—化學不平衡勢平衡的本質：不存在不平衡勢37平衡與穩(wěn)定穩(wěn)定：參數(shù)不隨時間變化穩(wěn)定但存在不平衡勢差去掉外界影響，則狀態(tài)變化若以（熱源+銅棒+冷源）為系統(tǒng)，又如何？穩(wěn)定不一定平衡，但平衡一定穩(wěn)定38平衡與均勻平衡：時間上均勻：空間上平衡不一定均勻，單相平衡態(tài)則一定是均勻的39為什么引入平衡概念？

如果系統(tǒng)平衡，可用一組確切的參數(shù)（壓力、溫度）描述但平衡狀態(tài)是死態(tài)，沒有能量交換能量交換狀態(tài)變化破壞平衡如何描述40二、狀態(tài)方程、坐標圖平衡狀態(tài)可用一組狀態(tài)參數(shù)描述其狀態(tài)狀態(tài)公理：獨立狀態(tài)參數(shù)個數(shù)N=n+1想確切描述某個熱力系，是否需要所有狀態(tài)參數(shù)？41狀態(tài)公理（statepostulate）N—系統(tǒng)獨立的狀態(tài)參數(shù)數(shù)；n—系統(tǒng)與外界交換功形式數(shù)。簡單可壓縮系與外界僅有容積變化功一種形式

N=n+1

N=1+1=242狀態(tài)方程簡單可壓縮系統(tǒng)：N

=n

+1=2狀態(tài)方程

基本狀態(tài)參數(shù)（p,v,T)之間的關系狀態(tài)方程的具體形式取決于工質的性質如：理想氣體狀態(tài)方程為：43狀態(tài)參數(shù)坐標圖（parametriccoordinates）簡單可壓縮系只有兩個獨立參數(shù)，所以可用平面坐標上一點確定其狀態(tài)，反之任一狀態(tài)可在平面坐標上找到對應點，如：pv1）系統(tǒng)任何平衡態(tài)可表示在坐標圖上說明：2）過程線中任意一點為平衡態(tài)3）不平衡態(tài)無法在圖上用實線表示常見p-v圖和T-s圖2144一、準靜態(tài)過程(quasi-staticprocess;quasi-equilibriumprocess)1-5工質的狀態(tài)變化過程平衡狀態(tài)狀態(tài)不變化能量不能轉換非平衡狀態(tài)無法簡單描述熱力學引入準靜態(tài)（準平衡）過程45一般過程p1

=p0+重物p，Tp0T1

=T0突然去掉重物最終p2

=

p0T2

=

T0pv12..46準靜態(tài)過程p1

=

p0+重物p，Tp0T1=

T0假如重物有無限多層每次只去掉無限薄一層pv12...系統(tǒng)隨時接近于平衡態(tài)47準靜態(tài)過程有實際意義嗎？既是平衡，又是變化既可以用狀態(tài)參數(shù)描述，又可進行熱功轉換疑問：理論上準靜態(tài)應無限緩慢，工程上怎樣處理？48準靜態(tài)過程的工程條件破壞平衡所需時間（外部作用時間）恢復平衡所需時間（馳豫時間）>>有足夠時間恢復新平衡

準靜態(tài)過程49二、可逆過程(reversibleprocess)

系統(tǒng)經(jīng)歷某一過程后，如果能使系統(tǒng)與外界同時恢復到初始狀態(tài)，而不留下任何痕跡，則此過程為可逆過程。(1)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。(2)可逆過程是一個理想過程。實際過程都是不可逆過程，如傳熱、混合、擴散、滲透、溶解、燃燒、電加熱等。注意：50可逆過程的實現(xiàn)準靜態(tài)過程+無耗散效應=可逆過程無不平衡勢差通過摩擦使功變熱的效應(摩阻，電阻，非彈性變性，磁阻等）不平衡勢差

不可逆根源

耗散效應

耗散效應

準靜態(tài)著眼于系統(tǒng)內部平衡，可逆著眼于系統(tǒng)內部及系統(tǒng)與外界作用的總效果51引入可逆過程的意義(1)準靜態(tài)過程是實際過程的理想化過程,但并非最優(yōu)過程，可逆過程是最優(yōu)過程。

(2)可逆過程的功與熱完全可用系統(tǒng)內工質的狀態(tài)參數(shù)表達，可不考慮系統(tǒng)與外界的復雜關系，易分析。

(3)實際過程不是可逆過程，但為了研究方便，先按理想情況（可逆過程）處理，用系統(tǒng)參數(shù)加以分析，然后考慮不可逆因素加以修正。52一、功(work)的定義和可逆過程的功

1．功的力學定義:力×在力的方向上的位移

2．功的熱力學定義：通過邊界傳遞的能量其全部效果可表現(xiàn)為舉起重物。3．可逆過程功的計算▲功是過程量▲功可以用p-V圖上過程線與v軸包圍的面積表示1-6功和熱量

53

系統(tǒng)對外作功為“+”

外界對系統(tǒng)作功為“-”5．功和功率的單位：附：4．功的符號約定：單位質量工質所作的功，用w表示，單位：J/kg546．討論有用功(usefulwork)概念其中:

W—膨脹功(compression/expansionwork)；

Wl—摩擦耗功；

Wp＿排斥大氣功。pbf55用外部參數(shù)計算不可逆過程的功?56二、廣義功(generalizedwork)簡介彈性力功表面張力功

電極化功及磁化功等57三、熱量（heat）1．定義：僅僅由于溫差而通過邊界傳遞的能量。2．符號約定：系統(tǒng)吸熱“+”；放熱“-”3．單位：

4．計算式及狀態(tài)參數(shù)圖熱量是過程量（T-S圖上）表示58熵的初步了解：過程量可逆過程公式過程推動力過程標志W(wǎng)pdVQTdSP，T為強度量，V廣延量熵S為廣延量，單位：J/K比熵s，單位：J/(kg·K）熵的定義式：59四、熱量與功的異同：

1.均為通過邊界傳遞的能量；

3.功傳遞由壓力差推動，體積變化是作功標志；熱量傳遞由溫差推動，熵變化是傳熱的標志；

4.功是物系間通過宏觀運動發(fā)生相互作用傳遞的能量；熱是物系間通過紊亂的微粒運動發(fā)生相互作用而傳遞的能量。功2.均為過程量；熱是無條件的；熱功是有條件、限度的。60思考題：容器為剛性絕熱，抽去隔板，重又平衡，過程性質。逐個抽去隔板，又如何？611-7熱力循環(huán)要實現(xiàn)連續(xù)作功，必須構成循環(huán)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)。不可逆循環(huán)分類：可逆過程不可逆循環(huán)可逆循環(huán)封閉的熱力過程，特性：一切狀態(tài)參數(shù)恢復原值，即62正向循環(huán)pVTS凈效應：對外作功凈效應：吸熱正向循環(huán)：順時針方向211263逆向循環(huán)pVTS凈效應：對內作功凈效應：放熱逆向循環(huán)：逆時針方向211264熱力循環(huán)的評價指標正向循環(huán)：凈效應（對外作功，吸熱）WT1Q1Q2T2動力循環(huán)：熱效率數(shù)值范圍：65熱力循環(huán)的評價指標逆向循環(huán)：凈效應（對內作功，放熱）WT0Q1Q2T2制冷循環(huán)：制冷系數(shù)數(shù)值：>066熱力循環(huán)的評價指標逆向循環(huán)：凈效應（對內作功，放熱）WT1Q1Q2T0制熱循環(huán)：供熱系數(shù)或熱泵系數(shù)數(shù)值：>167

動力循環(huán)：熱效率(thermalefficiency)逆向循環(huán)：制冷系數(shù)(coefficientofperformancefortherefrigerationcycle)供熱系數(shù)(coefficientofperformancefortheheat-pumpcycle)循環(huán)經(jīng)濟性指標：上面的式子對工質的種類和循環(huán)是否可逆沒有要求68

匹數(shù)指的是電器消耗功率，1匹=1馬力=735W，匹并不指制冷量。平時所說的空調是多少匹，是根據(jù)空調消耗功率估算出空調的制冷量。一般習慣用1匹等于2500W的制冷量(也就是25機型)，1.5匹約等于3500的量(也就是35機型)。其余機型可以根據(jù)制冷量來估算匹數(shù)，比如50機型為兩匹。

1匹=1馬力=735W，一小時用電0.735度。1.5匹=1102.5W,一小時用電1.102度。69

能效等級是表示空調產品能效高低差別的一種分級方法，按照國家標準相關規(guī)定，將空調的能效比分為1、2、3、4、5五個級別。1級最節(jié)能，5級能效最低，低于5級的產品不允許上市銷售。

能效標識能耗等級

2.6～2.8五級能耗

2.8～3.0四級能耗

3.0～3.2三級能耗

3.2～3.4二級能耗

3.4及以上一級能耗70

第二章熱力學第一定律

Firstlawofthermodynamics2–1熱力學第一定律的實質2-2熱力學能和總能2–3熱力學第一定律基本表達式2–4穩(wěn)定流動能量方程式的應用712–1

熱力學第一定律的實質一、第一定律的實質

能量守恒與轉換定律在熱現(xiàn)象中的應用。能量守恒與轉換定律:

自然界中一切物質都具有能量。能量既不可能被創(chuàng)造，也不可能被消滅，而只能從一種形式轉變成另一種形式。在轉換的過程中，能的總量保持不變。是十九世紀的三大發(fā)現(xiàn)之一，是辯證唯物主義的科學基礎之一。72二、第一定律的表述熱是能的一種，機械能變熱能，或熱能變機械能的時候，他們之間的比值是一定的?；颍簾峥梢宰?yōu)楣?，功也可以變?yōu)闊?；一定量的熱消失時必定產生相應量的功；消耗一定量的功時，必出現(xiàn)與之相應量的熱。不花費能量就可以產生功的第一類永動機是不可能制造成功的。732–2熱力學能和總能一、熱力學能(internalenergy)Uch－化學能Unu－原子核能UthUk

平移動能轉動動能振動動能Up—

在無化學反應及原子核反應的過程中，化學能和原子核能都不變化，可以不考慮，熱力學能的變化只是內位能和內動能的變化。內位能74熱力學能的說明

熱力學能是狀態(tài)量stateproperty

U

:

廣延參數(shù)[kJ]

u:

比參數(shù)

[kJ/kg]－比熱力學能

熱力學能總以變化量出現(xiàn)，其零點人為定對于循環(huán)：75二、外部儲存能（macroscopicformsofenergy）

外部儲存能包括宏觀動能和重力位能，它們的大小要借助在系統(tǒng)外的參考坐標系測得的參數(shù)來表示。2.

重力位能：Ep

，單位為J或kJ

1.宏觀動能：Ek

，單位為J或kJ

cf和z是力學參數(shù)，處于同一熱力狀態(tài)的物體，選用不同的坐標系可以有不同的值，cf和z是獨立于熱力系統(tǒng)內部的參數(shù)。宏觀動能和重力位能是有序能（機械能）。注意：76總能熱力學能，內部儲存能外部儲存能宏觀動能重力位能三、總（儲存）能(totalstoredenergyofsystem)比總能e還可寫成：772–3熱力學第一定律基本表達式對任何系統(tǒng)，各項能量之間的平衡關系可表示為：

加入系統(tǒng)的能量總和－熱力系統(tǒng)輸出的能量總和=熱力系總儲存能的增量用熱力學第一定律分析熱力學問題的步驟：確定所研究的系統(tǒng)，建立坐標系；分析過程中系統(tǒng)本身的能量變化及與外界交換的能量；列出平衡方程；(包括能量的、質量的）求解。78一、閉口系統(tǒng)的熱力學第一定律表達式

QWΔU對于微元過程：

取封閉氣缸中的工質為研究對象，忽略系統(tǒng)動能和位能的變化，則：根據(jù)能量平衡方程：熱力學第一定律解析式79注意：1.表達式中Q、W、ΔU都是代數(shù)值，規(guī)定：系統(tǒng)吸熱Q為正值，系統(tǒng)對外作功W為正，反之則為負。系統(tǒng)的熱力學能增大時，ΔU為正，反之為負。3.對于可逆過程：2.對于單位質量工質：4.對于單位質量工質可逆過程：5.動能位能變化不能忽略時：806.對于循環(huán)過程：7.

熱力學第一定律解析式的適用條件：①閉口系統(tǒng)；②任何工質；③任何過程81例自由膨脹如圖，解：取氣體為熱力系

—閉口系？開口系？強調：功是通過邊界傳遞的能量。抽去隔板，求?82二、開口系統(tǒng)能量方程

工質流進（出）開口系統(tǒng)時，必將其本身所具有的各種形式的能量，帶入（出）開口系統(tǒng)。因此，開口系統(tǒng)除了通過作功與傳熱的方式傳遞能量外，還可以借助物質的流動來轉移能量。分析開口系統(tǒng)時，除了能量平衡外，還必須考慮質量平衡：進入系統(tǒng)的質量－離開系統(tǒng)的質量＝系統(tǒng)質量的變化831.推動功（Flowwork）pApVl

W推=p

A

l=pV

w推=pv注意：不是

pdv

v

沒有變化因工質出、入開口系統(tǒng)而傳遞的功，叫推動功（推進功）。84對推動功的說明1、與宏觀流動有關，流動停止，推動功不存在；2、作用過程中，工質僅發(fā)生位置變化，無狀態(tài)變化；3、w推＝pv與所處狀態(tài)有關，是狀態(tài)量；4、并非工質本身的能量（動能、位能）變化引起，而由外界（泵與風機）做出，流動工質所攜帶的能量?？衫斫鉃椋河捎诠べ|的進出，外界與系統(tǒng)之間所傳遞的一種機械功，表現(xiàn)為流動工質進出系統(tǒng)時所攜帶和所傳遞的一種能量。852.

穩(wěn)定流動能量方程(steady-flowenergyequation)

穩(wěn)定流動特征：注意：區(qū)分各截面間參數(shù)可不同。1）各截面上參數(shù)不隨時間變化。2）ΔECV=0，ΔSCV=0，ΔmCV

=0?···

3)系統(tǒng)與外界交換的能量不隨時間變化。86

設在τ時間段內有m1千克工質流進系統(tǒng)，同時m2千克的工質流出系統(tǒng)。在

時間段內進入系統(tǒng)的能量

在

時間段內離開系統(tǒng)的能量

87根據(jù)熱力學第一定律可得：令，h

稱為比焓，單位J/kg。

在

時間段內系統(tǒng)的能量變化為：

88上式可整理成

令：，稱為焓，單位J，上式改成對于單位質量工質，

以上兩式稱為開口系統(tǒng)的穩(wěn)定流動能量方程。注意m的意義89注意：q和wi分別是1kg工質進入系統(tǒng)后，系統(tǒng)從外界吸入的熱量和在系統(tǒng)內部所作的功。除的m不是系統(tǒng)的質量。對于式：

對于微元過程，穩(wěn)定流動能量方程寫成903.焓焓：H=U+pV

，單位：J或kJ比焓：h=u+pv