清華大學(xué)工程熱力學(xué)課件 第2章(1)

1、作業(yè)作業(yè)2-152-16溫馨提示溫馨提示1.1.答疑時間答疑時間：周六晚周六晚 ？2.2.望大家保管好望大家保管好“水和水蒸氣水和水蒸氣熱力性質(zhì)圖表熱力性質(zhì)圖表( (包含包含5 5個附圖個附圖) )”及及實驗說明復(fù)印頁實驗說明復(fù)印頁，以給他人，以給他人提供方便。提供方便。如有丟失，請按價賠償。如有丟失，請按價賠償。幾種功的關(guān)系幾種功的關(guān)系2t12swcgzwt()tqhwupvw quw ()twpvwwwt(pv)c2/2wsgz做功的源泉做功的源泉(簡單可壓縮系簡單可壓縮系)ws對功對功的小結(jié)的小結(jié)2、開口系，開口系，系統(tǒng)系統(tǒng)與與外界交換的功為外界交換的功為 軸功軸功 ws 一般情況下忽略

2、動、位能的變化一般情況下忽略動、位能的變化1、閉口系，系統(tǒng)閉口系，系統(tǒng)與與外界交換的功為外界交換的功為 容積變化功容積變化功 wwt = ws簡單可壓系簡單可壓系 準(zhǔn)靜態(tài)時準(zhǔn)靜態(tài)時 技術(shù)功技術(shù)功dd()tp vpvw()twpvwd()twpvw準(zhǔn)靜態(tài)準(zhǔn)靜態(tài)dd()d( dd )dtwp vpvp vp v v pv pdtwv p準(zhǔn)靜態(tài)準(zhǔn)靜態(tài)ddqup vddqh v p熱一律解析式之一熱一律解析式之一熱一律解析式之二熱一律解析式之二dtwv p準(zhǔn)靜態(tài)下的準(zhǔn)靜態(tài)下的技術(shù)功在示功圖上的表示技術(shù)功在示功圖上的表示221 12 211ddv pp vpvp vt1 12 2wwpvp vt()ww

3、pv12 1ba12341 140 1a230 2b技術(shù)功為膨脹功與推進功差值的代數(shù)和技術(shù)功為膨脹功與推進功差值的代數(shù)和dp0，對外作功，對外作功2-6 穩(wěn)定流動能量方程應(yīng)用舉例穩(wěn)定流動能量方程應(yīng)用舉例s22/wzgchq熱力學(xué)問題經(jīng)?？珊雎詣?、位能變化熱力學(xué)問題經(jīng)常可忽略動、位能變化例：例：c1 = 1 m/s c2 = 30 m/s (c22 - c12) / 2 = 0.449 kj/ kgz1 = 0 m z2 = 30 mg ( z2 - z1) = 0.3 kj/kg1bar下下, 0 oc水的水的 h1 = 84 kj/kg100 oc水蒸氣水蒸氣的的 h2 = 2676 kj/

4、kgsqhw 動力機械動力機械 能量方程能量方程sqhw 1) 體積不大體積不大2) 流速差不大流速差不大3) 時間短、保溫層時間短、保溫層q 0ws = -h = h1 - h20輸出的軸功是靠焓降轉(zhuǎn)變的輸出的軸功是靠焓降轉(zhuǎn)變的壓縮機械壓縮機械 能量方程能量方程sqhw 1) 體積不大體積不大2) 流速差不大流速差不大3) 保溫層保溫層q 0ws = -h = h1 - h20輸入的軸功轉(zhuǎn)變?yōu)殪噬斎氲妮S功轉(zhuǎn)變?yōu)殪噬龘Q熱設(shè)備換熱設(shè)備 能量方程能量方程熱流體放熱量：熱流體放熱量：沒有作功部件沒有作功部件sqhw 熱流體熱流體冷流體冷流體h1h2s0w 21qhhh h1h2210qhhh 冷流

5、體吸熱量：冷流體吸熱量：210qhhh 焓變焓變絕熱節(jié)流絕熱節(jié)流 能量方程能量方程絕熱節(jié)流是絕熱節(jié)流是等等焓過程焓過程？ h1h2sqhw 沒有作功部件沒有作功部件s0w 絕熱絕熱0q 0h12hh絕熱節(jié)流過程，絕熱節(jié)流過程，前后前后h不變，并非處處不變，并非處處h相等相等噴管和擴壓管噴管和擴壓管 能量方程能量方程噴管目的：噴管目的：降低壓力，提高速度降低壓力，提高速度擴壓管目的：擴壓管目的：動能與焓變相互轉(zhuǎn)換動能與焓變相互轉(zhuǎn)換降低速度，升高壓力降低速度，升高壓力動能參與轉(zhuǎn)換，不能忽略動能參與轉(zhuǎn)換，不能忽略s0w 0q s22/wzgchq0gz212ch 第二章第二章 小結(jié)小結(jié) summar

6、y1、熱一律的本質(zhì)熱一律的本質(zhì)： 能量守恒與轉(zhuǎn)換定律在熱過程中的應(yīng)用能量守恒與轉(zhuǎn)換定律在熱過程中的應(yīng)用=進入進入系統(tǒng)系統(tǒng)的的能量能量離開離開系統(tǒng)系統(tǒng)的的能量能量 系統(tǒng)系統(tǒng)能量能量 的的變化變化-第二章第二章 小結(jié)小結(jié) ( (續(xù)續(xù)1)1)2outcvout2innetind/2/2qehcgzmhcgzmw通用式通用式2、熱一律表達(dá)式：熱一律表達(dá)式：2cvoutout2innetind/2 /2qehcgzmhcgzmw第二章第二章 小結(jié)小結(jié) ( (續(xù)續(xù)2)2)穩(wěn)流：穩(wěn)流：mmminoutdecv / = 0s22/wzgchqtqhw 2outcvout2innetind/2/2qehcgzm

7、hcgzmw通用式通用式第二章第二章 小結(jié)小結(jié) ( (續(xù)續(xù)3)3)閉口系：閉口系：outin0mm2outcvout2innetind/2/2qehcgzmhcgzmw通用式通用式netcvd/qewdqew第二章第二章 小結(jié)小結(jié) ( (續(xù)續(xù)4)4) 2outcvout2innetind/2/2qehcgzmhcgzmw通用式通用式循環(huán)循環(huán)decv = 0out = inwq net wq第二章第二章 小結(jié)小結(jié) ( (續(xù)續(xù)5)5)孤立系：孤立系： 2outcvout2innetind/2/2qehcgzmhcgzmw通用式通用式netoutin0qwmmd0isoe第二章第二章 小結(jié)小結(jié) (

8、(續(xù)續(xù)6)6)3、熱力學(xué)第一定律表達(dá)式和適用條件、熱力學(xué)第一定律表達(dá)式和適用條件任意過程，任意工質(zhì)任意過程，任意工質(zhì)quw dqup v 準(zhǔn)靜態(tài)過程，任意工質(zhì)準(zhǔn)靜態(tài)過程，任意工質(zhì)s22/wzgchq穩(wěn)流穩(wěn)流過程，過程， 任意工質(zhì)任意工質(zhì)sqhw 或或tqhw 忽略動、位忽略動、位能變化能變化第二章第二章 小結(jié)小結(jié) ( (續(xù)續(xù)7)7)ddqup v4、準(zhǔn)靜態(tài)下兩個熱力學(xué)微分關(guān)系式準(zhǔn)靜態(tài)下兩個熱力學(xué)微分關(guān)系式 適合于閉口系和穩(wěn)流開口系適合于閉口系和穩(wěn)流開口系后續(xù)很多式子基于此兩式后續(xù)很多式子基于此兩式ddqhv p第二章第二章 小結(jié)小結(jié) ( (續(xù)續(xù)8)8)5、u與與 h u, h 廣延廣延參數(shù)參數(shù)

9、 u, h 比參數(shù)比參數(shù) u 系統(tǒng)本身具有的內(nèi)部能量系統(tǒng)本身具有的內(nèi)部能量h 不是系統(tǒng)本身具有的能量，不是系統(tǒng)本身具有的能量， 是開口系中隨工質(zhì)流動而攜帶的，是開口系中隨工質(zhì)流動而攜帶的， 取決于狀態(tài)參數(shù)的能量取決于狀態(tài)參數(shù)的能量 第二章第二章 小結(jié)小結(jié) ( (續(xù)續(xù)9)9)6、四種功的關(guān)系四種功的關(guān)系 準(zhǔn)靜態(tài)過程準(zhǔn)靜態(tài)過程2t12swcgzw()twpvwdtwv pdwp v第二章第二章 討論課討論課 discussion判斷對誤判斷對誤 工質(zhì)膨脹是否一定對外作功工質(zhì)膨脹是否一定對外作功 ？做功對象和做功部件做功對象和做功部件定容過程是否一定不作功定容過程是否一定不作功 ？開口系，技術(shù)功開口

10、系，技術(shù)功定溫過程是否一定不傳熱？定溫過程是否一定不傳熱？相變過程（冰融化，水汽化）相變過程（冰融化，水汽化）dtwv p如水輪機如水輪機第二章第二章 討論課討論課 ( (續(xù)續(xù)1)1)氣體被壓縮時一定消耗外功氣體被壓縮時一定消耗外功 ?熱力學(xué)功指有用功熱力學(xué)功指有用功p00ddwp vp v對外作功指有用功對外作功指有用功第二章第二章 討論課討論課 ( (續(xù)續(xù)2)2)氣體邊膨脹邊放氣體邊膨脹邊放熱可能的嗎？熱可能的嗎？tqh w工質(zhì)吸熱，其溫度反而降低，工質(zhì)吸熱，其溫度反而降低，這種情況不可能，對否？這種情況不可能，對否？qu w000循環(huán)循環(huán)121 2 auu121 2aww1 21 21

11、2aaaquw121212quw思考題思考題4附圖附圖121 2aqq121 2 tt aww121 2 ahh121212tqhw1 21 21 2aat aqhw twwq 0 u 0 h第二章第二章 討論課討論課 ( (續(xù)續(xù)3)3)w q 習(xí)題習(xí)題2-2-14147m671mmm1m7771166m hm qm hm hw充氣問題與取系統(tǒng)充氣問題與取系統(tǒng)習(xí)題習(xí)題2-9 儲氣罐原有氣體儲氣罐原有氣體m0, u0輸氣管狀態(tài)不變，輸氣管狀態(tài)不變，h不變不變經(jīng)經(jīng) 時間充時間充氣后，關(guān)閥，氣后，關(guān)閥，儲氣罐中氣體為儲氣罐中氣體為m求：求：儲氣罐中氣體儲氣罐中氣體內(nèi)能內(nèi)能u 忽略動、位能變化，且管路

12、、忽略動、位能變化，且管路、儲氣罐、閥門均絕熱儲氣罐、閥門均絕熱m0 u0h四種可取系統(tǒng)四種可取系統(tǒng)1）取儲氣罐為系統(tǒng)取儲氣罐為系統(tǒng)開口系開口系2）取最終罐中氣體為系統(tǒng)取最終罐中氣體為系統(tǒng)閉口系閉口系3）取將進入儲氣罐的氣體為系統(tǒng)取將進入儲氣罐的氣體為系統(tǒng)m0 u0h閉口系閉口系4）取儲氣罐原有氣體為系統(tǒng)取儲氣罐原有氣體為系統(tǒng)閉口系閉口系1)1)取取儲氣罐為儲氣罐為系統(tǒng)系統(tǒng)( (開口系開口系) )忽略動位能變化忽略動位能變化hcvnet2outout2inind /2 /2qewhcgzmhcgzm絕熱絕熱無作功部件無作功部件無離開氣體無離開氣體cvind0eh mcvinduh m1)1)取

13、取儲氣罐為儲氣罐為系統(tǒng)系統(tǒng)( (開口系開口系) )( (續(xù)續(xù)) )經(jīng)經(jīng) 時間充氣，積分概念時間充氣，積分概念hh是常數(shù)是常數(shù)cvinduh m00 0cvin0dmum mm uuh m000()mum uh mm000()h mmm uum四種可取系統(tǒng)四種可取系統(tǒng) 2）1）取儲氣罐為系統(tǒng)取儲氣罐為系統(tǒng)開口系開口系2）取最終罐中氣體為系統(tǒng)取最終罐中氣體為系統(tǒng)閉口系閉口系3）取將進入儲氣罐的氣體為系統(tǒng)取將進入儲氣罐的氣體為系統(tǒng)m0 u0h閉口系閉口系4）取儲氣罐原有氣體為系統(tǒng)取儲氣罐原有氣體為系統(tǒng)閉口系閉口系2 2）取最終罐中氣體為系統(tǒng)）取最終罐中氣體為系統(tǒng)( (閉口系閉口系)hm0m-m0qu

14、w 絕熱絕熱000()umum umm u0()wmmpv 0000()()0mum umm ummpv000()0mum umm h000()h mmm uumm-m0四種可取系統(tǒng)四種可取系統(tǒng)3)3)1）取儲氣罐為系統(tǒng)取儲氣罐為系統(tǒng)開口系開口系2）取最終罐中氣體為系統(tǒng)取最終罐中氣體為系統(tǒng)閉口系閉口系3）取將進入儲氣罐的氣體為系統(tǒng)取將進入儲氣罐的氣體為系統(tǒng)m0 u0h閉口系閉口系4）取儲氣罐原有氣體為系統(tǒng)取儲氣罐原有氣體為系統(tǒng)閉口系閉口系3) 將進入儲氣罐的氣體為系統(tǒng)將進入儲氣罐的氣體為系統(tǒng)( (閉口系閉口系)m0hm-m0quw m-m0 與與m0有溫差傳熱有溫差傳熱q100() ()umm

15、 umm u01()wmmpvw m-m0對對m0作功作功w110001() ()()qmm umm ummpvw1001() ()qmm umm hw?m-m0四種可取系統(tǒng)四種可取系統(tǒng) 4)4)1）取儲氣罐為系統(tǒng)取儲氣罐為系統(tǒng)開口系開口系2）取最終罐中氣體為系統(tǒng)取最終罐中氣體為系統(tǒng)閉口系閉口系3）取將進入儲氣罐的氣體為系統(tǒng)取將進入儲氣罐的氣體為系統(tǒng)m0 u0h閉口系閉口系4）取儲氣罐原有氣體為系統(tǒng)取儲氣罐原有氣體為系統(tǒng)閉口系閉口系4 4）取儲氣罐）取儲氣罐原有原有氣體為系統(tǒng)氣體為系統(tǒng)( (閉口系閉口系)m0hm-m0quw m0與與m-m0有溫差傳熱有溫差傳熱q1000um um um0得得

16、m-m0作功的作功的w110001qm um uw1001() ()qmm umm hw?11qq 11ww 4)4)取儲氣罐取儲氣罐原有原有氣體為系統(tǒng)氣體為系統(tǒng)( (閉口系閉口系) ( (續(xù)續(xù)) )m0hm-m010001qm um uw1001() ()qmm umm hw11qq 11ww 1111()qwqw 00000() ()()mm umm hm um u 000()mum umm h000()h mmm uum四種可取系統(tǒng)四種可取系統(tǒng)1）取儲氣罐為系統(tǒng)取儲氣罐為系統(tǒng)開口系開口系2）取最終罐中氣體為系統(tǒng)取最終罐中氣體為系統(tǒng)閉口系閉口系3）取將進入儲氣罐的氣體為系統(tǒng)取將進入儲氣罐的氣體為系統(tǒng)m0 u0h閉口系閉口系4）取儲氣罐原有氣體為系統(tǒng)取儲氣罐原有氣體為系統(tǒng)閉口系閉口系利用熱一律的文字表達(dá)式利用熱一律的文字表達(dá)式進進 出出 內(nèi)能變化內(nèi)能變化h內(nèi)能變化：內(nèi)能變化：0()mm h000()h mmm uum取儲氣罐為系統(tǒng)取儲氣罐為系統(tǒng)( (開口系開口系) )進：進：出：出：000mum um0 u0總結(jié)總結(jié)1）系統(tǒng)不同，但結(jié)果相同，系統(tǒng)不同，但結(jié)果相同， 取得巧，易處理。取得巧，易處理。開口系開口系反映為反映為質(zhì)量質(zhì)量攜帶攜帶焓焓2）若若m00，m0 u0h閉口系閉口系反映為作反映為作功功000