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文檔簡介

熱力學(xué)第一定律

1-1熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)1-2熱力學(xué)能(內(nèi)能)和總能1-3熱力學(xué)第一定律的基本表達(dá)式1-4閉口系基本能量方程式1-5開口系能量方程式1–1

熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)一、第一定律的實(shí)質(zhì)

能量守恒與轉(zhuǎn)換定律在熱現(xiàn)象中的應(yīng)用。

自然界中的一切物質(zhì)都具有能量,能量不可能被創(chuàng)造也不可能被消滅,但可以從一種形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形態(tài),在轉(zhuǎn)化過程中能量的總量保持不變。1–2熱力學(xué)能(內(nèi)能)和總能一、熱力學(xué)能UchUnuUthUk平移動能轉(zhuǎn)動動能振動動能Up(分子間相互作用力)二、總(儲存)能總能熱力學(xué)能,內(nèi)部儲存能外部儲存能宏觀動能宏觀位能(維持一定分子結(jié)構(gòu)的化學(xué)能)原子核內(nèi)部的原子能)氣體分子運(yùn)動說

測量p、V、T可求出四、熱力學(xué)能單位

五、工程中關(guān)心宏觀動能與內(nèi)動能的區(qū)別三、熱力學(xué)能是狀態(tài)參數(shù)1–3熱力學(xué)第一定律基本表達(dá)式

加入系統(tǒng)的能量總和-離開系統(tǒng)的能量總和=熱力系總儲存能的增量EE+dE流入:流出:總能的增量:dE或EE+dE1–4閉口系基本能量方程式

閉口系忽略宏觀動能Ek和位能Ep第一定律第一解析式熱功的基本表達(dá)式討論:1)對于可逆過程2)對于循環(huán)3)對于定量工質(zhì)吸熱與升溫關(guān)系,還取決于W的“+”、“–”、數(shù)值大小。例1自由膨脹如圖,解:取氣體為熱力系

—閉口系?開口系?抽去隔板,求?例2:門窗緊閉房間用電冰箱降溫以房間為系統(tǒng)

絕熱閉口系閉口系能量方程T電冰箱例3:門窗緊閉房間用空調(diào)降溫以房間為系統(tǒng)

閉口系閉口系能量方程T空調(diào)Q1–5開口系能量方程一、推動功和流動功

推動功:系統(tǒng)引進(jìn)或排除工質(zhì)傳遞的功量。pvp1v11o流動功:系統(tǒng)維持流動所花費(fèi)的代價。流動功在p-v圖上:二、焓定義:H=U+pV

h=u+pv單位:J(kJ)J/kg(kJ/kg)焓是狀態(tài)參數(shù)。物理意義:引進(jìn)或排出工質(zhì)而輸入或排出系統(tǒng)的能量。三、穩(wěn)定流動能量方程穩(wěn)定流動特征:注意:區(qū)分各截面間參數(shù)可不同。1)各截面上參數(shù)不隨時間變化。2)ΔECV=0,ΔSCV=0,ΔmCV=0···

流入系統(tǒng)的能量:流出系統(tǒng)的能量:系統(tǒng)內(nèi)部儲能增量:ΔECV–=考慮到穩(wěn)流特征:ΔECV=0qm1=qm2=qm;及h=u+pv

討論:1)改寫式(B)為式(C)熱能轉(zhuǎn)變成功部分輸出軸功流動功機(jī)械能增量(C)2)技術(shù)功)—技術(shù)上可資利用的功wt由式(C)可逆過程3)第一定律第二解析式1)通過膨脹,由熱能2)第一定律兩解析式可相互導(dǎo)出,但只有在開系中能量方程才用焓。4)兩個解析式的關(guān)系功,w=q–Δu總之:可逆穩(wěn)流開口與閉口的能量方程容積變化功w技術(shù)功wt閉口穩(wěn)流開口等價軸功ws流動功(pv)幾種功的關(guān)系?幾種功的關(guān)系wwt△(pv)△c2/2wsg△z做功的根源ws四、穩(wěn)定流動能量方程式的應(yīng)用簡化原則:滿足工程需要,略去次要因素。1.葉輪機(jī)械、噴管、節(jié)流閥等,作絕熱處理。q=0a.表面經(jīng)絕熱化處理、有效傳熱面積小;b.工質(zhì)流速快來不及換熱。2.除去噴管、擴(kuò)壓管這類使氣流速度改變比較劇烈的設(shè)備外,一般設(shè)備中氣流進(jìn)出口3.對于簡單可壓縮系,設(shè)備中若無活塞、軸類這些做功部件,則閉口系中W=0,開口系中Ws=0,如鍋爐換熱器等。

透平機(jī)械(蒸汽輪機(jī)、氣輪機(jī)等)壓縮機(jī)械(壓氣機(jī),水泵類)換熱器類(鍋爐、加熱器等)熱流體冷流體h1h2h1’h2’絕熱節(jié)流管道閥門、毛細(xì)管膨脹閥絕熱節(jié)流過程,前后h不變,但h不是處處相等h1h2例題4:典型充氣問題儲氣罐原有氣體m0,u0輸氣管狀態(tài)不變,h經(jīng)時間充氣,關(guān)閥儲氣罐中氣體m求:儲氣罐中氣體內(nèi)能u’忽略儲氣罐、閥門均絕熱m0,u0h利用熱一律的數(shù)學(xué)表達(dá)式(四種可取系統(tǒng))1)取儲氣罐為系統(tǒng)開口系2)取最終罐中氣體為系統(tǒng)閉口系3)取將進(jìn)入儲氣罐的氣體為系統(tǒng)m0,u0h閉口系4)取儲氣罐原有氣體為系統(tǒng)閉口系利用熱一律的文字表達(dá)式1)取儲氣罐為系統(tǒng)(開口系)忽略動位能變化h絕熱無作功部件無離開氣體經(jīng)時間充氣,積分概念hh是

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