工程热力学第三章.ppt

例题3－3 一储气罐从压缩空气总管充气，总管内压缩空气参数恒定，分别为p1＝1MPa，T1＝300K，储气罐与总管相连的管段上配有配气阀门。充气前，阀门关闭，储气罐内真空，阀门开启后，压缩空气进入罐内，直到罐内压力与总管压力相等。如果罐壁绝热，压缩空气看作是理想气体，充气过程中罐内气体状态均匀变化，求充气后储气罐内压缩空气的温度。 第三十页，共五十二页，2022年，8月28日 例题3－3 没有气流流出 储气罐绝热 没有轴功 忽略动能、位能变化 第三十一页，共五十二页，2022年，8月28日 例题 1.5MPa 320℃ 气轮机 0.6m3 如图所示，一个大储气罐里储存温度为320℃，压力为1.5MPa，比焓为3081.9kJ/kg的水蒸气，通过一个阀门与气轮机和体积为0.6m3起初被抽真空的小容器相连。打开阀门，小容器被充以水蒸气，直至压力为1.5MPa，温度为400℃时阀门关闭，此时的比热力学能为2951.3kJ/kg，比体积为0.203m3/kg，整个过程绝热，且动、位能变化可忽略，求气轮机输出的功。 第三十二页，共五十二页，2022年，8月28日 例题 大储气罐蒸汽状态稳定，管道内的蒸汽量可忽略。 绝热，忽略动、位能，没有质量流出。 第三十三页，共五十二页，2022年，8月28日 开口系统稳态稳流能量方程 稳态稳流工况：工质以恒定的流量连续不断地进出系统，系统内部及界面上各点工质的状态参数和宏观运动参数都保持一定，不随时间变化。 恒定流量 恒定参数 流过系统任何断面的质量相等 进入的能量与离开的能量相等 第三十四页，共五十二页，2022年，8月28日 开口系统稳态稳流能量方程 稳态稳流 单位质量工质 第三十五页，共五十二页，2022年，8月28日 技术功（Technical work） 动能 轴功 机械能 位能 工程技术上可以直接利用 第三十六页，共五十二页，2022年，8月28日 单位质量工质的开口与闭口 稳流开口系(1kg) 闭口系(1kg) 容积变化功 等价 技术功 1 1 2 2 Ws Q 第三十七页，共五十二页，2022年，8月28日 工程热力学第三章 第一页，共五十二页，2022年，8月28日 作业 习题3－2，3－6，3－7，3－8 第二页，共五十二页，2022年，8月28日 第三章 热力学第一定律 热力学第一定律的实质 热力学能与总能 系统与外界传递的能量 闭口系统能量方程 开口系统能量方程 开口系统稳态稳流能量方程 稳态稳流能量方程的应用 第三页，共五十二页，2022年，8月28日 热力学第一定律 热力学第一定律（The First Law of Thermodynamics）： “热是能的一种，机械能变热能，或热能变机械能的时候，它们间的比值是一定的。” “热可变为功，功也可变为热，一定量的热消失时，必产生一定量的功，消耗一定量的功时，必出现与之相应的一定量的热。” 热功当量 功 热 第四页，共五十二页，2022年，8月28日 热一律的理论基础与实质 热能的本质：热能是组成物质的分子、原子等微粒的杂乱运动的能量，微粒的杂乱运动叫做热运动。 既然热能和机械能都是物质的运动，那么热能和机械能的相互转化实质上是物质由一种运动形态转变为另一种运动形态，转化时的总能量守恒则是理所当然的。 热力学第一定律的实质： 热力学第一定律是能量守恒与转化定律在热现象上的应用。 第五页，共五十二页，2022年，8月28日 热功当量 热功当量表明热能和机械能相互转化时的当量关系，与能量转化时的条件无关，仅仅决定于热和功所用的单位。 热量单位 J kcal kJ kJ kcal kcal 功的单位 J kgf·m kwh hph kwh hph 热功当量 1 1/427 3600 2646 860 632 注意单位 第六页，共五十二页，2022年，8月28日 热力学能和总能 系统储存能 内部储存能 外部储存能 取决于系统本身的状态，与分子结构与微观运动形式有关(核能、化学能、内热能) 与外力场的相互作用（位能），宏观运动能量（宏观动能） 热力学能 总能 第七页，共五十二页，2022年，8月28日 热力学能的导出 考察闭口系热力循环1-a-2-c-1， 循环过程中工质从外界吸收热量，对外界输出功，完成循环后又回复到初态，根据热力学第一定律： 状态参数的积分特征 积分是否与路径无关 第八页，共五十二页，2022年，8月28日 热力学能是状态参数 对循环1-a-2-c-1，有： 对循环1-b-2-c-1，有： 与路径无关 是某状态函数的全微分 用dU表示 第九页，共五十二页，2022年，8月28日 热力学能的物理意义 dU = ? Q - ?