还剩26页未读,继续阅读
本资源只提供10页预览,全部文档请下载后查看!喜欢就下载吧,查找使用更方便
文本内容:
《工程热力学》课件•工程热力学概述目录•热力学第一定律CONTENTS•热力学第二定律•气体性质与理想气体状态方程•热力过程与热力循环•工程热力学中的能量转换与利用01CHAPTER工程热力学概述定义与特点定义工程热力学是一门研究热能与机械能相互转换的学科,主要探讨热力系统中的能量转化和传递规律特点工程热力学具有理论性强、实践应用广泛、与多个工程领域密切相关等特点它为各种热力设备的设计、优化和改进提供了理论基础,是能源、动力、化工等领域的重要支撑工程热力学的应用领域能源利用化工生产工程热力学在能源开发与利用方面发挥着重要作用,如燃在化工生产过程中,工程热力学为反应过程、分离过程、煤、燃气、燃油等热力发电,地热能、太阳能等新能源的热力过程等提供了理论支持,如合成氨、石油化工等开发利用交通运输建筑环境内燃机、燃气轮机、蒸汽机等热力发动机的设计与优化,工程热力学在建筑节能、暖通空调、供热供冷等领域有广以及车辆热管理等方面都涉及到工程热力学知识泛应用,如建筑保温、空调系统能效提升等工程热力学的基本概念热力系统热力状态热力过程指在热力学研究中为了便于分析描述热力系统在某一时刻所处的指热力系统在某一过程中所经历而人为划分的有限大的宏观系统状况,常用状态参数如温度、压的一系列状态变化,可以通过状根据需要,可划分为孤立系统、力、体积等来描述态参数的变化来描述封闭系统和开放系统等02CHAPTER热力学第一定律热力学第一定律的表述热力学第一定律的表述是能量守恒定律在封闭系统中的具体表现它指出系统能量的增加量等于进入系统的能量减去离开系统的能量具体来说,热力学第一定律可以表述为ΔU=Q+W,其中ΔU表示系统能量的变化量,Q表示传递给系统的热量,W表示系统对外做的功热力学第一定律的实质热力学第一定律的实质是能量守恒定律在热力学中的具体表现它表明能量不能从无中生出,也不能消失,只能从一种形式转化为另一种形式在封闭系统中,系统能量的增加或减少必然伴随着其他形式能量的减少或增加,即系统能量的变化等于进入系统的能量与系统对外做功之和热力学第一定律的应用热力学第一定律在工程实践中有着广例如,在制冷技术中,通过应用热力泛的应用,如能源转换、制冷技术、学第一定律可以分析制冷循环的效率,热力发电等通过应用热力学第一定优化制冷剂的选择和循环过程的设计,律,可以分析各种能量转换过程的效提高制冷效果和节能减排在热力发率,优化能源利用,提高能源利用效VS电中,应用热力学第一定律可以分析率发电过程的效率,优化锅炉、汽轮机等设备的设计和运行,提高发电效率03CHAPTER热力学第二定律热力学第二定律的表述热力学第二定律的表述是不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响;不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功而不产生其他影响热力学第二定律的表述也可以表述为热量不可能自发地从低温物体传到高温物体,而不引起其他变化热力学第二定律的另一种表述是不可能制造出从单一热源吸热使之完全变为机械功而不引起外界变化的机器热力学第二定律的实质热力学第二定律的实质是揭示了热量转移和机械功转换过程中的方向性,即热量只能自发的从高温物体传递到低温物体,机械功可以全部转化为热量,但反过来则不行热力学第二定律的实质在于它揭示了自然界的宏观过程都具有方向性,即自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行,或者说自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行热力学第二定律的应用热力学第二定律在能源利用和环境保护方面有着广泛的应用,例如在发电厂中,利用煤、石油或天然气等燃料燃烧产生的热量来加热蒸汽,蒸汽再推动发电机发电,发电过程中会产生大量的废热,这些废热可以通过循环冷却水等方式回收利用,以提高能源利用效率在制冷技术中,热力学第二定律也是必不可少的,例如在空调制冷系统中,通过制冷剂的循环流动,将室内热量传递到室外,从而实现室内降温的目的,这个过程中制冷剂的循环流动需要消耗电能等外部能量04CHAPTER气体性质与理想气体状态方程气体性质可压缩性气体在压力作用下体积发生变化的性质粘性气体在运动过程中,由于分子间的内摩擦力而产生的阻力热传导性气体传递热量的性质,与气体分子的平均自由程和温度梯度有关扩散性气体中不同组分的分子在运动过程中,由于速度不同而产生的扩散现象理想气体状态方程理想气体假设气体分子之间无相互作用力,分子体积可忽略不1计,分子运动速度极高且均匀分布状态方程PV=nRT,其中P表示压力,V表示体积,n表示2摩尔数,R表示气体常数,T表示温度适用范围理想气体状态方程适用于低压、高温、气体分子3间距离较大的情况实际气体状态方程对应态原理不同气体在相同的压力和温度下,如果它们的密度范德华方程相同,则它们的状态方程相同一种描述实际气体行为的方程,考虑了分子间的相互作用力和分子本身的体积状态方程的近似形式对于某些特定气体,可以通过实验数据和经验公式得到其状态方程的近似形式05CHAPTER热力过程与热力循环热力过程定义特点热力过程中工质的状态变化以热力过程是工程热力学中研究及与外界交换热量的情况的基本过程之一,它涉及到工质的状态变化和能量转换分类应用等温过程、绝热过程、多变过在各种热力设备中,如内燃机、程等蒸汽机、燃气轮机等,热力过程都有广泛的应用热力循环定义分类由一系列热力过程组成的闭合系统根据循环中使用的工质不同,可以分为蒸汽循环、燃气循环、内燃机循环等特点应用热力循环是实现能量转换和利用的基在能源利用领域,如发电厂、发动机、本单元,通过循环可以实现能量的转制冷系统等,热力循环都有广泛的应换和利用用热力循环效率计算公式提高效率的方法$eta=优化循环过程、改善工质性质、frac{W_{out}}{Q_{in}}$改进循环结构等定义影响因素应用热力循环输出的有用功与输入循环过程、工质性质、循环结在能源利用领域,提高热力循的总功的比值构等都会影响循环效率环效率是节能减排的重要手段之一06CHAPTER工程热力学中的能量转换与利用燃烧与燃料燃烧燃烧是物质与氧气反应释放热量的过程,是能量转换的重要方式之一燃料燃料是能够提供能量的物质,如煤、石油、天然气等,它们通过燃烧产生热量和能量内燃机的工作原理内燃机内燃机是一种将燃料燃烧产生的热能转化为机械能的装置工作原理内燃机通过吸入空气、喷入燃料、压缩、点火和膨胀等步骤,将热能转化为机械能,驱动活塞运动,从而产生动力燃气轮机的工作原理燃气轮机燃气轮机是一种以燃气为工质的热力发动机,它将燃料燃烧产生的热能转化为机械能工作原理燃气轮机通过吸入空气、燃料喷射、燃烧、排气等步骤,将热能转化为机械能,驱动涡轮旋转,从而产生动力蒸汽轮机的工作原理蒸汽轮机工作原理蒸汽轮机是一种以蒸汽为工质的热力发动机,蒸汽轮机通过加热蒸汽、蒸汽膨胀、冷凝和它将蒸汽的热能转化为机械能抽吸等步骤,将热能转化为机械能,驱动涡轮旋转,从而产生动力THANKS谢谢。