资源描述
热力系统热力系统(热力系、系统热力系、系统)：用界面分：用界面分别出的研讨对象。别出的研讨对象。外界：系统以外的一切物质外界：系统以外的一切物质1、系统与边境、系统与边境边境边境(界面界面)：系统与外界的分界面：系统与外界的分界面系统与外界的作用都经过边境系统与外界的作用都经过边境锅锅炉炉汽轮机汽轮机发电机发电机给水泵给水泵凝凝汽汽器器过热器过热器只交换功只交换功只交换热只交换热既交换功既交换功也交换热也交换热固定、活动固定、活动以系统与外界关系划分：以系统与外界关系划分：有 无能否传质 开口系 闭口系能否传热能否传热 非绝热系非绝热系 绝热系绝热系能否传功能否传功 非绝功系非绝功系 绝功系绝功系能否传热、功、质能否传热、功、质 非孤立系非孤立系 孤立系孤立系1234mQW1 开口系开口系非孤立系相关外界非孤立系相关外界孤立系孤立系1+2 闭口系闭口系1+2+3 绝热闭口系绝热闭口系1+2+3+4 孤立系孤立系 其它分类方式 物理化学性质 均匀系 非均匀系工质种类工质种类多元系多元系单元系单元系相态相态多相多相单相单相最重要的系统最重要的系统 简单可紧缩系统简单可紧缩系统只交换热量和一种准静态的容积变化功只交换热量和一种准静态的容积变化功容积变化功容积变化功紧缩功紧缩功膨胀功膨胀功形状：某一瞬间热力系所呈现的宏观情况形状：某一瞬间热力系所呈现的宏观情况形状参数：描画热力系形状的物理量形状参数：描画热力系形状的物理量形状参数的特征：形状参数的特征：1、形状确定，那么形状参数也确定，反之亦、形状确定，那么形状参数也确定，反之亦然然2、形状参数的积分特征：形状参数的变化量、形状参数的积分特征：形状参数的变化量 与途径无关，只与初终态有关与途径无关，只与初终态有关3、形状参数的微分特征：全微分、形状参数的微分特征：全微分 形状参数变化量与途径无关，只与形状参数变化量与途径无关，只与初终态有关。初终态有关。数学上：数学上：点函数、态函数点函数、态函数1 2ab 0dz212,12,112abzzdzdzdz例：温度变化例：温度变化山高度变化山高度变化设设 z=z(x,y)dz是全微分是全微分yxzzdzdxdyxy充要条件：充要条件：22zzx yy x 可判别能否可判别能否是形状参数是形状参数强度参数：与物质的量无关的参数强度参数：与物质的量无关的参数 如压力如压力 p、温度、温度T广延参数：与物质的量有关的参数广延参数：与物质的量有关的参数可加可加性性 如如 质量质量m、容积、容积 V、内能、内能 U、焓、焓 H、熵熵S比参数：比参数：比容比容VvmUum比内能比内能Hhm比焓比焓Ssm比熵比熵单位：单位：/kg /kmol 具有强度量的性质具有强度量的性质压力压力 p、温度、温度 T、比容、比容 v 容易丈量容易丈量1 1、压力、压力 p p 物理中压强，单位物理中压强，单位:Pa,:Pa,N/m2N/m2常用单位：常用单位：1 bar=105 Pa 1 MPa=106 Pa 1 atm=760 mmHg=1.013105 Pa 1 mmHg=133.3 Pa 1 at=735.6 mmHg=9.80665104 Pa普通是工质绝对压力与环境压力的相对值普通是工质绝对压力与环境压力的相对值 相对压力相对压力留意：只需绝对压力留意：只需绝对压力 p 才是形状参数才是形状参数当当 p pb表压力表压力 peebppp当当 p 有足够时间恢复新平衡有足够时间恢复新平衡 准静态过程准静态过程pV.12.pp外外21mkg工质：工质：W =pdV21WpdV1kg工质：工质：w=pdv21wpdvW 系统阅历某一过程后，假设能使系系统阅历某一过程后，假设能使系统与外界同时恢复到初始形状，而不留统与外界同时恢复到初始形状，而不留下任何痕迹，那么此过程为可逆过程。下任何痕迹，那么此过程为可逆过程。留意：可逆过程只是指能够性，并不留意：可逆过程只是指能够性，并不 是指必需求回到初态的过程。是指必需求回到初态的过程。准静态过程准静态过程 +无耗散效应无耗散效应 =可逆过程可逆过程无不平衡势差无不平衡势差经过摩擦使功经过摩擦使功变热的效应变热的效应(摩阻，电阻，摩阻，电阻，非弹性变性，非弹性变性，磁阻等磁阻等 不平衡势差不平衡势差不可逆根源不可逆根源 耗散效应耗散效应 耗散效应耗散效应 准静态过程是实践过程的理想化过程，准静态过程是实践过程的理想化过程，但并非最优过程，可逆过程是最优过程。但并非最优过程，可逆过程是最优过程。可逆过程的功与热完全可用系统内工质可逆过程的功与热完全可用系统内工质 的形状参数表达，可不思索系统与外界的形状参数表达，可不思索系统与外界 的复杂关系，易分析。的复杂关系，易分析。实践过程不是可逆过程，但为了研讨方实践过程不是可逆过程，但为了研讨方 便，先按理想情况可逆过程处置，便，先按理想情况可逆过程处置，用系统参数加以分析，然后思索不可逆用系统参数加以分析，然后思索不可逆 要素加以修正。要素加以修正。完全可逆完全可逆可逆可逆 内部可逆，外部不可逆内部可逆，外部不可逆 外部可逆，内部不可逆外部可逆，内部不可逆 常见常见90 0 例：例：内可逆内可逆外不可逆外不可逆1 1、力学定义、力学定义:力力 在力方向上的位移在力方向上的位移2、热力学定义、热力学定义(外文参考书外文参考书 a、当热力系与外界发生能量传、当热力系与外界发生能量传送时，假设对外界的独一效果可归结送时，假设对外界的独一效果可归结为取起重物，此即为热力系对外作功。为取起重物，此即为热力系对外作功。b b、功是系统与外界相互作用的一、功是系统与外界相互作用的一种方式，在力的推进下，经过有序运种方式，在力的推进下，经过有序运动方式传送的能量。动方式传送的能量。锅锅炉炉汽轮机汽轮机发电机发电机给水泵给水泵凝凝汽汽器器过热器过热器功的普通表达式功的普通表达式Fdxw Fdxw热力学最常见的功热力学最常见的功 容积变化功容积变化功 pdvwpdvw其他准静态功：拉伸功，外表张力功，电功等其他准静态功：拉伸功，外表张力功，电功等1 1、热量定义：、热量定义：热力系经过边境与外界的交换的能热力系经过边境与外界的交换的能量中，除了功的部分不确切。量中，除了功的部分不确切。另一定义：热量是热力系与外界另一定义：热量是热力系与外界相互作用的另一种方式，在温度的推相互作用的另一种方式，在温度的推进下，以微观无序运动方式传送的能进下，以微观无序运动方式传送的能量。量。热量能否可以用类似于功的式子热量能否可以用类似于功的式子表示？表示？引入引入“熵熵能量传送方式能量传送方式 容积变化功容积变化功 传热量传热量性质性质 过程量过程量 过程量过程量推进力推进力 压力压力 p 温度温度 T标志标志 dV,dv dS,ds公式公式pdvw Tdsq pdvw Tdsq条件条件 准静态或可逆准静态或可逆 可逆可逆revQdSTreversible熵的简单引入熵的简单引入revqdsT比参数比参数 kJ/kg.Kds:可逆过程可逆过程 qrev除以传热时的除以传热时的T所所得的商得的商 清华大学刘仙洲教授命名为清华大学刘仙洲教授命名为“熵熵广延量广延量 kJ/K1 1、熵是形状参数、熵是形状参数 3、熵的物理意义：熵表达了可逆过程、熵的物理意义：熵表达了可逆过程 传热的大小与方向传热的大小与方向2、符号规定、符号规定系统吸热时为正系统吸热时为正 Q 0 dS 0系统放热时为负系统放热时为负 Q 0 dS 04、用途：判别热量方向、用途：判别热量方向 计算可逆过程的传热量计算可逆过程的传热量pVWTSQ 示功图示功图温熵温熵(示热示热)图图pdVWTdSQ要实现延续作功，必需构成循环要实现延续作功，必需构成循环定义：定义：热力系统经过一系列变化回到初热力系统经过一系列变化回到初态，这一系列变化过程称为热力循环。态，这一系列变化过程称为热力循环。不可逆循环不可逆循环分类：分类：可逆可逆过程过程不可逆不可逆循环循环可逆循环可逆循环pVTS净效应：对外作功净效应：对外作功净效应：吸热净效应：吸热正循环：顺时针方向正循环：顺时针方向2112pVTS净效应：对内作功净效应：对内作功净效应：放热净效应：放热逆循环：逆时针方向逆循环：逆时针方向2112正循环：净效应对外作功，吸热正循环：净效应对外作功，吸热1WQ收 益代 价净 功吸 热WT1Q1Q2T2动力循环：热效率动力循环：热效率逆循环：净效应对内作功，放热逆循环：净效应对内作功，放热2QW收 益代 价吸 热耗 功WT0Q1Q2T2制冷循环：制冷系数制冷循环：制冷系数逆循环：净效应对内作功，放热逆循环：净效应对内作功，放热1QW收 益代 价放 热耗 功WT1Q1Q2T0制热循环：制热系数制热循环：制热系数
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