《熱力學基礎(chǔ)與溫度計量》課件

熱力學基礎(chǔ)與溫度計量本課程旨在介紹熱力學基礎(chǔ)知識和溫度計量技術(shù)，并探討其在工業(yè)生產(chǎn)、科學研究以及日常生活中的應用。by課程導言課程目標了解熱力學基本概念和定律，掌握溫度計量方法，并能運用相關(guān)知識解決實際問題。課程內(nèi)容包括熱力學基礎(chǔ)、溫度測量原理、溫度傳感器、溫度計量誤差分析、溫度計量儀器校準、溫度監(jiān)測系統(tǒng)、熱工過程分析與優(yōu)化、熱能利用等內(nèi)容。熱力學基本概念熱力學系統(tǒng)指與外界有能量交換的物質(zhì)或物體集合。熱力學狀態(tài)指系統(tǒng)所處的物理狀態(tài)，由溫度、壓強、體積等參數(shù)決定。熱力學過程指系統(tǒng)從一個狀態(tài)變化到另一個狀態(tài)的過程。熱力學平衡指系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，其狀態(tài)參數(shù)不再隨時間變化。熱力學第一定律能量守恒系統(tǒng)內(nèi)能的改變等于外界對系統(tǒng)所做的功和系統(tǒng)吸收的熱量之和。能量轉(zhuǎn)換能量可以從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式，但總量保持不變。熱量傳遞熱量可以通過傳導、對流和輻射三種方式傳遞。熱功轉(zhuǎn)換1熱機2熱力循環(huán)3熱效率4功5熱量理想氣體1狀態(tài)方程描述理想氣體狀態(tài)參數(shù)之間關(guān)系的方程。2熱容指單位質(zhì)量氣體溫度升高1度所需的熱量。3比熱容指單位質(zhì)量氣體溫度升高1度所需的熱量。熱流方程1傅里葉定律描述熱量通過導熱方式傳遞的規(guī)律。2牛頓冷卻定律描述熱量通過對流方式傳遞的規(guī)律。3斯特藩-玻耳茲曼定律描述熱量通過輻射方式傳遞的規(guī)律。無量綱分析無量綱數(shù)反映物理量之間相對大小的無量綱量。相似性原理根據(jù)無量綱數(shù)判斷不同條件下物理現(xiàn)象的相似性。傳熱模式傳導熱量通過物質(zhì)內(nèi)部傳遞，需要溫度梯度。對流熱量通過流體運動傳遞，需要溫度梯度和流體運動。輻射熱量通過電磁波傳遞，不需要介質(zhì)。傳熱系數(shù)計算1導熱系數(shù)反映物質(zhì)導熱能力的物理量。2對流換熱系數(shù)反映流體對流換熱能力的物理量。3輻射換熱系數(shù)反映物體輻射換熱能力的物理量。溫度測量原理熱電偶塞貝克效應兩種不同金屬導體形成回路，當兩端溫度不同時會產(chǎn)生電動勢。類型根據(jù)所用金屬材料的不同，熱電偶分為多種類型。熱電阻溫度計電阻變化金屬材料的電阻隨溫度變化而變化。靈敏度高適用于精確溫度測量。穩(wěn)定性好可長期穩(wěn)定工作。光溫度計輻射測量通過測量物體輻射的能量來測量溫度。非接觸式無需接觸物體即可進行測量。測溫儀表誤差分析系統(tǒng)誤差由儀器本身缺陷導致的誤差。隨機誤差由不可預測因素導致的誤差。環(huán)境誤差由環(huán)境因素變化導致的誤差。校準及其方法1標準儀器使用已知精度的標準儀器進行校準。2對比測量將待校儀器與標準儀器進行對比測量。3誤差修正根據(jù)校準結(jié)果對儀器進行誤差修正。溫度傳感器選型熱電偶適用于高溫測量，價格低廉。熱電阻適用于高精度溫度測量，穩(wěn)定性好。光溫度計適用于非接觸式溫度測量，響應速度快。在線溫度監(jiān)測系統(tǒng)傳感器實時采集溫度數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集器將傳感器數(shù)據(jù)進行采集和處理。數(shù)據(jù)傳輸將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。監(jiān)控中心對數(shù)據(jù)進行分析和顯示，并進行報警。熱工過程分析與優(yōu)化1熱平衡分析2熱損失分析3工藝參數(shù)優(yōu)化4能量效率提升余熱回收利用1余熱源如工業(yè)廢氣、廢水、廢渣等。2回收設(shè)備如熱交換器、蒸汽發(fā)生器等。3利用方式如供暖、發(fā)電、蒸汽生產(chǎn)等。隔熱材料應用1建筑節(jié)能減少建筑物熱量損失，降低能源消耗。2工業(yè)設(shè)備減少設(shè)備熱量損失，提高能量效率。3高溫設(shè)備保護設(shè)備，延長設(shè)備使用壽命。鍋爐熱效率提高燃燒優(yōu)化調(diào)整燃燒參數(shù)，提高燃燒效率。熱損失控制降低鍋爐熱量損失，提高熱效率。窯爐能量優(yōu)化1保溫隔熱降低窯爐熱量損失，提高能量效率。2燃燒優(yōu)化調(diào)整燃燒參數(shù)，提高燃燒效率。3熱風循環(huán)回收熱風，降低燃料消耗。電池熱管理溫度控制控制電池溫度在最佳工作范圍內(nèi)，延長電池壽命。散熱設(shè)計通過熱管、風冷、液冷等方式散熱。芯片熱設(shè)計熱量產(chǎn)生芯片運行過程中產(chǎn)生熱量。熱量傳遞熱量從芯片傳遞到散熱器。熱量散失熱量通過空氣或液體進行散失。液氮制冷技術(shù)1液氮制冷利用液氮的低溫特性進行制冷。2應用領(lǐng)域如電子設(shè)備降溫、生物樣本保存等。太陽能熱利用太陽能熱水器利用太陽能加熱水。太陽能發(fā)電利用太陽能發(fā)電。熱電發(fā)電原理塞貝克效應兩種不同材料形成回路，當兩端溫度不同時會產(chǎn)生電動勢。熱電材料具有高塞貝克系數(shù)的材料。應用領(lǐng)域如廢熱回收、微型電源等。半導體制冷技術(shù)珀耳帖效應電流通過兩種不同類型的半導體材料形