各种热力系统
热力系统的特性和分类
状态方程
简单可压缩系统：N = n + 1 = 2
绝热简单可压缩系统 N = ?
状态方程 基本状态参数（p,v,T)之间 的关系
v f ( p,T) f ( p,v,T) 0
状态方程的具体形式
状态方程的具体形式取决于工质的性质 理想气体的状态方程
pv RT pV mRT
实际工质的状态方程？？？
压缩功 膨胀功
§1-2 状态和状态参数
状态：某一瞬间热力系所呈现的宏观状况 状态参数：描述热力系状态的物理量 状态参数的特征：
1、状态确定，则状态参数也确定，反之亦然 2、状态参数的积分特征：状态参数的变化量
与路径无关，只与初终态有关 3、状态参数的微分特征：全微分
状态参数的微分特征
设 z =z (x , y)
要实现连续作功，必须构成循环
定义：
热力系统经过一系列变化回到初 态，这一系列变化过程称为热力循环。
分类：
过程
可逆 不可逆
可逆循环 循环
不可逆循环
正循环
正循环：顺时针方向
p1
T
2
2 V 净效应：对外作功
1
S 净效应：吸热
逆循环
逆循环：逆时针方向
p1
T
2
2 V 净效应：对内作功
1
S 净效应：放热
热力循环的评价指标
引入可逆过程的意义
准静态过程是实际过程的理想化过程， 但并非最优过程，可逆过程是最优过程。
可逆过程的功与热完全可用系统内工质 的状态参数表达，可不考虑系统与外界 的复杂关系，易分析。
实际过程不是可逆过程，但为了研究方 便，先按理想情况（可逆过程）处理， 用系统参数加以分析，然后考虑不可逆 因素加以修正。
原则性热力系统
原则性热力系统与全面性热力系统发电厂热力系统图发电厂热力系统图按照应用的目的和编制方法不同，分成原则性热力系统和全面性热力系统。
以规定的符号来表示工质按某种热力循环顺序流经的各种热力设备之间联系的线路图，称为发电厂的原则性热力系统图。
表示工质的能量转换及其热量利用的过程，反映了发电厂能量转换过程的技术完善程度和发电厂热经济性的好坏。
以规定的符号表明全厂主辅热力设备，包括运行的和备用的，以及按照电能生产过程连接这些热力设备的汽水管道和附件整体系统图，称为发电厂的全面性热力系统图。
原则性热力系统作用：用来计算和确定各设备、管道的汽水流量，发电厂的热经济指标。
又称为计算热力系统。
组成：锅炉、汽轮、主蒸汽及再热蒸汽管道和凝汽设备的连接系统、给水回热加热器、除氧器和给水箱系统、补充水系统、锅炉连续排污及热量利用系统、对外供热系统及各种水泵等。
类型和容量相同时，原则性热力系统也可能不尽相同。
不同的连接方式所获得的经济效果也不同编制发电厂原则性热力系统的主要步骤（一）确定发电厂的型式及规划容量根据电网结构及其发展规划，燃料资源及供应状况，供水条件、交通运输、地质地形、地震及占地拆迁，水文气象，废渣处理、施工条件及环境保护要求和资金来源等，通过综合分析比较确定电厂规划容量、分期建设容量及建成期限。
涉外工程要考虑供货方或订货方所在国的有关情况。
（二）选择汽轮机凝汽式发电厂选用凝汽式机组，其单位容量应根据系统规划容量、负荷增长速度和电网结构等因素进行选择。
各汽轮机制造厂生产的汽轮机型式、单机容量及其蒸汽参数，是通过综合的技术经济比较或优化确定的。
（三）绘发电厂原则性热力系统图汽轮机型式和单机容量确定后，即可根据汽轮机制造厂提供的该机组本体汽水系统，和选定的锅炉型式来绘制原则性热力系统图。
（四）发电厂原则性热力系统计算进行几个典型工况的原则性热力计算，及其全厂热经济指标计算，详见本章第三、四节。
（五）选择锅炉选择锅炉应符合现行的SD268‐1988《燃煤电站锅炉技术条件》的规定，必须适应燃用煤种的煤质特性及现行规定中的煤质允许变化范围。
工程热力学名词解释
工程热力学名词解释专题注：参考哈工大的工程热力学和西交大的工程热力学第一章——基本概念1、闭口系统：热力系与外界无物质交换的系统。
2、开口系统：热力系与外界有物质交换的系统。
3、绝热系统：热力系与外界无热量交换的系统。
4、孤立系统：热力系与外界有热量交换的系统。
5、热力平衡状态：热力系在没有外界作用的情况下其宏观性质不随时间变化的状态。
6、准静态过程：如果造成系统状态改变的不平衡势差无限小，以致该系统在任意时刻均无限接近于某个平衡态，这样的过程称为准静态过程7、热力循环：热力系从某一状态开始，经历一系列中间状态后，又回复到原来状态。
8、系统储存能：是指热力学能、宏观动能、和重力位能的总和。
9、热力系统：根据所研究问题的需要，把用某种表面包围的特定物质和空间作为具体指定的热力学的研究对象，称之为热力系统。
第二章——热力学第一定律1、热力学第一定律：当热能与其他形式的能量相互转换时，能的总量保持不变。
或者，第一类永动机是不可能制成的。
2、焓：可以理解为由于工质流动而携带的、并取决于热力状态参数的能量，即热力学能与推动功的总和。
3、技术功：技术上可资利用的功，是稳定流动系统中系统动能、位能的增量与轴功三项之和4、稳态稳流：稳定流动时指流道中任何位置上的流体的流速及其他状态参数都不随时间而变化流动。
第三章——热力学第二定律1、可逆过程：系统经过一个过程后，如果使热力系沿原过程的路线反向进行并恢复到原状态，将不会给外界留下任何影响。
2、热力学第二定律：克劳修斯表述：不可能把热从低温物体转移到高温物体而不引起其他变化。
开尔文普朗克表述：不可能从单一热源吸热而使之全部转变为功。
3、可用能与不可用能：可以转变为机械功的那部分热能称为可用能，不能转变为机械功的那部分热能称为不可用能。
4、熵流：热力系和外界交换热量而导致的熵的流动量5、熵产：由热力系内部的热产引起的熵的产生。
6、卡诺定理:工作再两个恒温热源（1T 和2T ）之间的循环，不管采用什么工质，如果是可逆的，其热效率均为121T T ，如果不是可逆的，其热效率恒小于121T T 。
热力系统分类
热力系统分类热力系统是指由热源、传热介质、传热设备、传热管道、热负荷和控制系统等组成的热力学系统。
根据不同的分类标准，热力系统可以分为多种类型。
按照热源的不同，热力系统可以分为燃烧热力系统和非燃烧热力系统。
燃烧热力系统是指以燃料为热源的系统，如燃煤锅炉、燃气锅炉等。
非燃烧热力系统则是指以电能、太阳能、地热能等为热源的系统，如电锅炉、太阳能热水器等。
按照传热介质的不同，热力系统可以分为水热力系统和蒸汽热力系统。
水热力系统是指以水为传热介质的系统，如地暖系统、空调系统等。
蒸汽热力系统则是指以蒸汽为传热介质的系统，如蒸汽锅炉、蒸汽发生器等。
按照传热设备的不同，热力系统可以分为换热器热力系统和直接加热热力系统。
换热器热力系统是指通过换热器将热源的热量传递给传热介质的系统，如热水器、空调系统等。
直接加热热力系统则是指直接将热源的热量传递给传热介质的系统，如电热水器、电锅炉等。
按照传热管道的不同，热力系统可以分为集中供热系统和分户供热系统。
集中供热系统是指通过管道将热源的热量传递给多个用户的系统，如城市热力管网。
分户供热系统则是指将热源的热量直接传递给单个用户的系统，如家庭热水器、电锅炉等。
按照热负荷的不同，热力系统可以分为恒温热力系统和变温热力系统。
恒温热力系统是指传热介质的温度保持不变的系统，如恒温水暖气系统。
变温热力系统则是指传热介质的温度随着热负荷的变化而变化的系统，如空调系统。
按照控制系统的不同，热力系统可以分为手动控制热力系统和自动控制热力系统。
手动控制热力系统是指通过人工调节阀门、开关等手动控制系统的运行的系统，如手动调节的暖气系统。
自动控制热力系统则是指通过自动控制器、传感器等自动控制系统的运行的系统，如自动调节的空调系统。
热力系统的分类是多种多样的，不同的分类标准可以帮助我们更好地理解和应用热力系统。
在实际应用中，我们需要根据具体情况选择合适的热力系统类型，以满足不同的热负荷需求。
热力学系统的性质与特征
热力学系统的性质与特征热力学是研究能量转化与传递规律的学科，它的基本概念和原理被广泛应用于各个领域。
热力学系统是研究对象，它具有以下性质与特征。
性质1. 热力学平衡性热力学系统在达到平衡状态时，具有物理上的稳定性和无需外界干预的特点。
在平衡状态下，系统的宏观性质不随时间变化，各个部分之间不存在宏观宏观垂直的能量交换。
2. 热力学过程性热力学系统的性质与特征不仅与其平衡状态有关，还与其从一个平衡态到另一个平衡态之间的变化过程有关。
这些过程可以是可逆的、不可逆的或准静态的。
不同的过程会导致系统的不同性质和特征。
3. 热力学参量性热力学系统的性质与特征可以通过几个热力学参量来描述。
常见的热力学参量包括温度、压力、体积、能量等。
这些参量之间存在关系，通过它们的变化可以描述系统的状态和过程。
热力学参量是描述系统宏观特征的重要工具。
特征1. 物理性质热力学系统的特征与其物理性质密切相关。
物理性质包括系统的质量、形状、密度等。
这些物理性质不仅会影响系统的热力学行为，还与系统的宏观特征和性质有关。
2. 热力学函数热力学系统的特征可以通过热力学函数来描述。
热力学函数是系统热力学参量的函数关系，例如内能、焓、熵等。
这些函数描述了系统内部的能量转化和传递过程，是研究系统性质与特征的重要工具。
3. 状态方程热力学系统的特征还可以通过状态方程来描述。
状态方程是热力学参量之间的关系式，例如理想气体状态方程PV=nRT。
通过状态方程，可以描述系统在不同条件下的状态和性质。
综上所述，热力学系统具有热力学平衡性、热力学过程性和热力学参量性等性质，同时还与物理性质、热力学函数和状态方程等特征紧密相关。
研究热力学系统的性质与特征可以深入理解能量转化和传递的规律，为各个领域的应用提供基础支持。
工程热力学
实现平衡的充要条件： 系统内部及系统与外界之间的一切不平衡 势差（力差、温差、化学势差）消失是系统实 现热力平衡状态的充要条件。
热力平衡状态满足： 热平衡：组成热力系统的各部分之间没有热量的 传递。 力平衡：组成热力系统的各部分之间没有相对位 移。
自然界的物质实际上都处于非平衡状态， 平衡只是一种极限的理想状态。 工程热力学通常只研究平衡状态。
1 2 Ek mc 2
E p mgz
系统的总储存能（简称总能）
热力学能 宏观动能
U
系统的储存能
Ek
即
宏观位能 系统的储存能
EP
E
E U Ek EP
1 2 e u c gz 2
1kg工质的总能为比总能：
二. 闭口系统的热力学第一定律表达式
能量平衡关系式： 输入系统的能量-输出系统的能量=系统总储存能
二、容积功
气缸
可逆过程的容积功在p—v图中的表示
飞轮 续41
热 源
左止点 右止点
p
1
2
w pdv
1
2
v
p 1
ｐ
21. p v 图上曲线下面的面积代表容积功 2. dv 0 有 w 0 w 称为膨胀功
dv 0 有 w 0 w 称为压缩功
q2 wnet
q1 热泵循环的经济性－热泵系数： wnet
热源
Q1
热机
W Q1 Q2
Q2
冷源
第二章 热力学第一定律
2.1 循环过程、热力学第一定律 2.2 闭口系的热力学第一定律表达式
2.3 开口系统的热力学第一定律表达式
2.1
循环过程、热力学第一定律
热力系统分类
热力系统分类
①、开口系：系统与外界既有物质交换又有能量交换的热力系统。
开口系统中能量和质量都可以变化，但这种变化通常在某一划定的范围内进行，故又称为控制容积，或控制体积系统。
②、闭口系：系统与外界只有能量交换而无物质交换的热力系统。
闭口系内的质量保持恒定不变，故又称为控制质量系统。
③、绝热系：系统与外界无热量交换的热力系统。
无论系统是开口系还是闭口系，只要没有热量越过边界（系统与外界无热量交换），就是绝热系。
④、孤立系：系统与外界既无能量交换又无物质交换的热力系统。
孤立系统的一切相互作用都发生在系统内部，完全不受外界的影响。
自然界中不存在孤立系统，孤立系统是热力学研究的抽象概念。
简述热力学系统的分类及定义
简述热力学系统的分类及定义
热力学系统是指由物质和能量组成的系统，根据系统的特性可以将其分为封闭系统、开放系统和孤立系统。
封闭系统是指物质不能穿过系统的边界，但能量可以自由进出系统的系统，例如热水瓶。
开放系统是指物质和能量都可以自由进出系统的系统，例如人体。
孤立系统是指既不能进入也不能出去物质和能量的系统，例如宇宙。
热力学系统的定义也可以根据系统内能量的状态进行分类，分别为平衡态、非平衡态和混合态。
平衡态是指系统能量分布均匀、热力学性质稳定的状态，例如静止的水。
非平衡态是指系统内各种能量分布不均、热力学性质不稳定的状态，例如燃烧的火柴。
混合态是指系统内部分处于平衡态，部分处于非平衡态的状态，例如水和油的混合物。
这些分类可以帮助我们更好地理解热力学系统的性质和特点，进而为热力学领域的研究和应用提供基础。
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