朱明善清华大学工程热力学全集ppt课件

燃烧过程 ：喷油嘴喷油，燃料燃烧， 气体压力和温度急剧升高
（燃料的化学能转换为热能）。 膨胀过程 ：高温高压气体推动活塞下
行，曲轴向外输出机械功。 排气过程 ：活塞接近下死点时，排气
门开，在压差的作用下废气 流出气缸。 随后，活塞上行，将残余气体推出气 缸。 重复上述过程，将热能转换为机械能。
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1-3 热力状态参数
一、定义：用于描述热力系状态的宏观特性量。
二、特点
1、与状态一一对应，完全取决于状态。
2、状态变化时，状态参数只取决于初、终两态， 与变化路径无关。
三、分类
1、强度参数：与质量无关，且不可相加的状态 参数。如压力P、温度T、密度ρ、比焓h、比熵 s、比容ν、比内能u
2、广延参数：与质量成正比且可以相加的状态 参数。如容积V、内能U、熵S
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四、基本状态参数 （一）压力 1、定义：单位面积上承受的垂直作用力。即 P Fn 该公式计算的是工质的真正压力，也称绝对压力。 A 微观上看：工质的压力是物质微观粒子对器壁撞击的
主 0-2 热能转换装置的工
要
作过程
内
0-3 工程热力学的研究
容
对象及其主要内容
0-4 热力学的研究方法
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0-1 热能及其利用
风 能
燃
水 力 能
化 学 能
核 能
地 热 能
太
一次能源
阳 (天然存在)
能
料 电 池
风 车
水水 轮车 机
燃 烧
聚裂 变变
热
供 光转 光 暖 热换 电
转 能 90% 换
机械能
发电 电动
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第一章 基本概念
1-1 热力系统
主
1-2 状态 平衡状态 1-3 热力状态参数
要 1-4 状态方程、状态参数坐标图
内 1-5 准静态过程和可逆过程
容
1-6 功和热量 1-7 热力循环
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1-1 热力系统
一、系统、外界与边界
热力系统(热力系、系统)：人为地研究对象 外界：系统以外的所有物质 边界(界面)：系统与外界的分界面
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0-3 工程热力学的研究内容
1、能量转换的基本定律
2、工质的基本性质与热力过程
3、热功转换设备、工作原理 4、化学热力学基础
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0-4 工程热力学研究方法
1、宏观方法：连续体，用宏观物理量 描述其状态，其基本规律是无数经验的 总结。
特点：可靠，普Biblioteka Baidu，不能任意推广
√ 经典 （宏观）热力学
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工程热力学研究方法
无 闭口系 绝热系 绝功系 孤立系
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1
m
Q W
4
1 开口系
1+2 闭口系
1+2+3 绝热闭口系
2
1+2+3+4 孤立系
3 非孤立系＋相关外界
＝孤立系
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热力系统其它分类方式
其它分类方式
均匀系 物理化学性质
非均匀系
工质种类
单元系 多元系
单相 相态
. 多相
简单可压缩系统
最重要的系统 简单可压缩系统 只交换热量和一种准静态的容积变化功
容积变化功
压缩功 膨胀功
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1-2 状态 平衡状态
一、状态与状态参数 状态：某一瞬间热力系所呈现的宏观状况 状态参数：描述系统所处状态的宏观物理量。
二、平衡状态与非平衡状态 平衡状态：热力系宏观性质不随时间变化。 非平衡状态：热力系宏观性质随时间变化。
三、平衡状态的判据 1、力平衡 2、热平衡 3、相平衡 4、化学平衡
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边界特性
固定、活动 真实、虚构
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二、热力系的分类
以系统与外界关系划分：
•封闭热力系（闭口系） • 只与外界有能量交换而无物质交换
•开口热力系(开口系) • 与外界既有能量交换又有物质交换
•孤立系 • 与外界既无能量交换又无物质交换
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归纳：
是否传质 是否传热 是否传功 是否传热、功、质
有 开口系 非绝热系 非绝功系 非孤立系
热机
直接利用
二次能源
机机
电
能
能源转换利用. 的关系
风力发电
.
水力发电
.
火力发电
.
江苏田湾核电站
.
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0-2 热能转换装置的工作过程
一、蒸汽动力装置的工作原理
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火力发电装置基本特点
过热器
锅 炉
汽轮机
发电机 凝 汽 器
1、热源，冷源 2、工质（水，蒸
汽） 3、膨胀做功 4、循环 (加压、加热、 膨胀做功、放热)
2、微观方法：从微观粒子的运动及相 互作用角度研究热现象及规律
特点：揭示本质，模型近似 微观（统计）热力学
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工程热力学的学习方法
抓住主线 理论联系实际 重视基本技能训练
– 分析计算能力、实验技能 – 认真完成作业
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绪论 完
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第一章 基本概念
1-1 热力系统 1-2 状态 平衡状态 1-3 热力状态参数 1-4 状态方程、状态参数坐标图 1-5 准静态过程和可逆过程 1-6 功和热量 1-7 热力循环
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内燃机装置
空气、油
废气
吸气
压缩 点火
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膨胀
排气
内燃机装置基本特点
1、热源，冷源 2、工质（燃气） 3、膨胀做功 4、循环
(加压、加热、 膨胀做功、放热)
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四、蒸汽压缩制冷装置
压气机 — 吸入来自蒸发器 的低压蒸汽，将其压缩 ( 耗 功 ) 产生高温高压的蒸汽。
冷凝器 — 使气体冷凝，得 到常温高压的液体。
朱明善
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教材与参考书
教 材：《工程热力学》朱明善等编
参考书：《工程热力学》（第二版） 庞麓鸣等编
《工程热力学》（第四版 ） 沈维道编 2007年
《工程热力学》严家騄编 2007年
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绪论
工程热力学是重要的专业基础课
工程热力学
是一门研究热能有效利用及 热能和其它形式能量转换规律 的科学
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0-1 热能及其利用
给水泵
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二、燃气轮机装置的工作原理
压气机 — 从大气环境吸
气，并将其压缩，使得其压
力和温度得以提高。
燃烧室 — 空气和燃料在
其中混合并燃烧，得到高温
高压的燃气。
涡轮机 — 高温高压的燃
燃烧室
气推动涡轮机叶轮旋转对外
输出机械功。
工质（空气、燃气）在装置内周而复始地循环，进
而实现将热能转换为机械能的任务。
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燃气装置基本特点
燃 料
燃烧室
压
燃
气
气
机
轮
空
机
气
1、热源，冷源 2、工质（燃气） 3、膨胀做功 4、循环 (加压、加热、 膨胀做功、放热)
废 气
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三、内燃机的工作原理
进气过程 ：进气阀开，排气阀关，活 塞下行，将空气吸入气 缸。
压缩过程 ：进、排气门关，活塞上行 压缩空气，使其温度和 压力得以升高。
节流阀 — 使液体降压，产 生低压低温的液体。
蒸发器 — 工质吸收冷藏库 内的热量，汽化为低压气 体，使冷 库降温。
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制冷空调装置基本特点
1、热源，冷源 2、工质（制冷剂） 3、得到容积变化功 4、循环
(加压、放热、 膨胀、吸热)
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热力装置共同基本特点
1、热源，冷源 2、工质 3、容积变化功 4、循环