发电厂动力部分-第一章 热力学基本概念与基本定律PPT课件

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第二节 热力学第一定律
一、热力学第一定律的实质与表述
说法一：热可以变为功，功也可以变为热。一定 量的热消失时，必产生与之数量相当的功；消耗一 定量的功时，也必出现相应数量的热。
说法二：对于任何一个系统，输入系统的能量减 去输出系统的能量，等于系统储存能量的增加。
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位 1at＝lkgf／cm2＝98067Pa; 1mmHg＝
133.32lPa
1mmH2O＝9．8067Pa
p = pamb + pe ;
p = pamb - pv
(3)比容：单/8 改称质量体积或比体积)，以“ν表示，单位为
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三、状态的改变
(1)过程：系统由其初始平衡态，经过一系列中间 状态而达到菜一新的平衡态的变化过程称为热力 过程，简称过程。 (2)准静态过程；每一中间状态．既离开平衡态， 又无限接近于平衡态， (3)可逆过程：系统完成菜一过程之后，若能够沿 原路径返回其初始平衡态，且系统和外界均不留 下任何宏观的变化痕迹，则称该过程为可逆过程； (4)循环：系统经历了若干不相重复的过程，最后 又回到初始状态所形成的封闭过程叫做热力循环， 简称循环。
(4)状态方程：在平衡状态下，系统的某一参数与独立于它 的另一参数之间有着确定的联系，将这种联系表达出来的数 学方程式就是状态方程，
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2、基本状态参数
(1)温度：“T”，单位为开尔文(K)。热力学温度与摄
氏温度‘之间的关系是： T＝t十273.15(K)
（2）压力：帕斯卡(Pa)。工程上（MPa)作为压力单
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2．稳定流动能量方程
1
Q W m (c2 c2) m (z g z) U
22
1
2
1
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W W p V p V W (p)V
s
22
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s
1
Q U (p)V m c2 m z g W
2
s
1
Q H m c2m z g W
2
s
1
q h c2g zw
热源：热容积很大且在吸收或放出有限量热量时自
身温度及其他热力学参数没有明显改变的物体。向
系统提供热量的热源称为高温热源；接收系统放热
的热源称为低温热源或冷源。
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热力系统： 按照系统与外界之间的关系，可以将系统分为如下 几种类型： （1）封闭系：与外界之间不存在物质交换的系统。 （2）开口系，局外界之间既存在物质交换．也存 在能量交换的系统 （3）绝热系：与外界之间不存在热交换的系统， (4)孤立系：与外界之间既无物质交换，也无能量交 换的系统
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2．卡诺定理 卡诺循环是一种理想循环，实际上定温吸热或
放热和可逆膨胀或压缩都是不可能的。 主要结论如下： (1)在两个不同湿度的恒温热源间工作的一切可
逆循环，均具有相同的热效率，且与工质的性质 无关。
(2)在两个不同温度的恒温热源问工作的任何不 可逆循环，其热效率必低于在两个同样恒温热源 间工作曲可逆循环。
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二、工质的热力学状态及其状态参数
1、基本概念 (1)热力学状态：工质在某一瞬间所呈现的物理状态（P-V，
T-s) (2)平衡状态：在外界条件不变的情况下，即使经历较长时
间，系统的 宏观特性仍不发生变化，
(3)状态参数：热力学参数，是描述系统所处状态的物理量。 一般用两个相互独立的状态参数就可以确定系统的一个状态。 状态参数大致可以分为基本参数和导出参数两种，前者可以 直接测量而得，如温度、压力等，后者一般不能测量，只能 用基本参数依据某种关系推导而得，如内能、比焓、比熵等。
卡诺循环是由两个可逆定温过程和两个可逆绝热 过程所构成的动力循环。
T
1 1
T 2
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卡诺循环的热效率式可得出： (1)循环热效率η决定于高温恒温热源与低温 恒温热源的温度T1和T2；提高η ，提高T1， 降低T2 。 (2)循环热效率η永远小于100％； (3)当T1＝T2时，η＝o。在没有温差存在的体 系中，热能不可能转变为机械功。
二、热力学第一定律解析式
Q1Q2W3Q3W1W2 E2E1
QWE
qwe
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三、热力学能、封闭系的第一定律表达式
Q W U q w u dU dQ dW
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四、焓、开口系的第一定律表达式
1．稳定流动 稳定流动是流动过程的一种特殊情况，它满足以
下条件：流入和流出系统的质量流量不随时间变化； 系统任何一点的参数和流速不随时间变化；系统内的 储存能不随时间变化；单位时间内加入系统的热量和 系统对外所做的功也不随时间改变。很多实际的流动 过程可以作为稳定流动过程处。
第一章 热力学基本 概念与基本定律
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第一节 热力学基本概念
一、工质、热源和热力系统
热机：能将热能转换为机械能的机器。
工质：热能与机械能之间转换是通过一种媒介物质
在热机中 的一系列状态变化过程来实现的，这种
媒介物质称为工质。
介质，简称工质。工质的一般是具有良好流动性和
膨胀性的气体(含水蒸气)。
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二、热力学第二定律、熵增原理
说法一：热不可能自发地、不付代价地从低 温物体传向高温物体。 说法二：只冷却一个热源而连续做功的循环 发动机是造不或功的。
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三、卡诺循环与卡诺定理
卡诺循环与卡诺定律主要解决了如何提高从高温热 源所吸取热量中转变为功的比例，即提高循环热效 率的问题。 1、卡诺循环
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s
H—焓，h—质量焓或比焓
hupv
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第三节 热力学第二定律
一、熵、自然过程的方向性 热力学第一定律，能量之间可以相互转换，以及转
换过程中的数量关系，而没有指明此种能量与他种能 量相互转化的差异。
状态参数熵结出了自然过程方向性的定量描述。
dS dQ T
熵就是在可逆的条件下，传入系统的微元热量dQ与 热源温度T的比值。理论证明了熵确实是一个状态参 数，单位质量熵〔符号s)的单位是kJ／(kg·K)。