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工程熱力學(xué)基礎(chǔ)知識(工程熱力學(xué)知識點(diǎn)總結(jié))_延邊空氣能代理

一、熱力系統(tǒng)

1、(熱力)系統(tǒng):

系統(tǒng):通常選取一定的工質(zhì)或空間作為研究對象,稱之為熱力系統(tǒng)。

2、外界:與體系發(fā)生質(zhì)、能交換的物系。

3、邊界:系統(tǒng)與外界的分界面(線)。

邊界可實可虛,可定可動。

二、系統(tǒng)的分類

根據(jù)系統(tǒng)和外界之間物質(zhì)、能量的交換情況分:

1、閉口系統(tǒng)(控制質(zhì)量):和外界沒有物質(zhì)交換。

2、開口系統(tǒng)(控制容積、控制體)和外界有物質(zhì)交換。

3、絕熱系統(tǒng):和外界間沒有熱量交換。

4、孤立系統(tǒng):和外界既無能量交換又無物質(zhì)交換。



三、平衡狀態(tài)

(一)定義:無外界影響(重力場除外)的條件下,系統(tǒng)保持狀態(tài)參數(shù)不隨時間而改變的狀態(tài)。

1、熱平衡:在無外界作用的條件下,系統(tǒng)內(nèi)部、系統(tǒng)與外界之間無溫差。

2、力平衡:在無外界作用的條件下,系統(tǒng)內(nèi)部、系統(tǒng)與外界之間無壓差。

3、化學(xué)平衡:在無外界作用的條件下,系統(tǒng)內(nèi)部、系統(tǒng)與外界之間無化學(xué)勢差。

平衡的充要條件:系統(tǒng)同時達(dá)到熱平衡、力平衡、化學(xué)平衡。

(二)平衡狀態(tài)的特點(diǎn):

1、在不受外界影響下,平衡不會自發(fā)的破壞;

2、處于不平衡的系統(tǒng),在不受外界影響時,會自發(fā)的趨于平衡;

3、單相工質(zhì)處于平衡狀態(tài)時,在忽略重力的影響下,其內(nèi)部性質(zhì)均勻一致。

4、平衡必穩(wěn)定,穩(wěn)定未必平衡,平衡可以不均勻。

對于氣液兩相并存的熱力平衡系統(tǒng),氣相和液相密度不同,所以整個系統(tǒng)不是均勻的。

四、狀態(tài)參數(shù)

狀態(tài)確定,狀態(tài)參數(shù)的數(shù)值也確定,反之亦然。非平衡狀態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部存在不平衡勢,因此不能用狀態(tài)參數(shù)來描寫。

(一)狀態(tài)參數(shù)分類:

1、基本狀態(tài)參數(shù):壓力P、比體積v、溫度T(可以直接測量)

導(dǎo)出狀態(tài)參數(shù):內(nèi)能U、焓H、熵S

2、強(qiáng)度參數(shù):參數(shù)與系統(tǒng)質(zhì)量無關(guān),且不可相加。如:P、T

廣延參數(shù):參數(shù)與系統(tǒng)質(zhì)量成正比,且可相加。如:m、V、U、H、S

(二)基本狀態(tài)參數(shù)

1、溫度

攝氏溫度t(℃)與熱力學(xué)溫度T(K)

關(guān)系:t=T-273.15

2、壓力(絕對壓力)p Pa、MPa

(壓強(qiáng))單位面積上的垂直作用力。

絕對壓力p;表壓力pe;真空度pv;環(huán)境壓力pb。



絕對壓力的值不變,表壓力或真空度會隨著環(huán)境壓力的變化而變化。

常用單位:

巴1 bar=100000 Pa;

標(biāo)準(zhǔn)大氣壓1 atm=101325 Pa;

工程大氣壓1 at=98066.5 Pa;10米水柱的壓力

毫米汞柱1 mmHg=133.3224 Pa;

毫米水柱1 mmH2O=9.80665 Pa。

注意:只有絕對壓力p才是狀態(tài)參數(shù),才能直接進(jìn)行熱力計算。

3、比體積及密度v=V/m=1/ρm3/kg

(三)簡單可壓縮系統(tǒng)(只有熱量交換和體積變化功量的交換),只需兩個獨(dú)立的參數(shù)(如p、v,p、T或v、T)便可確定它的平衡狀態(tài)。

(四)狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖

①一簡單可壓縮系只需兩個獨(dú)立參數(shù)就可以確定其平衡狀態(tài)

②圖上每一點(diǎn)都代表一個平衡狀態(tài)。

③不平衡態(tài)無法在坐標(biāo)圖上表示

五、功量

容積變化功的計算:

功是過程量,可以用p-v圖上過程線與v軸包圍的面積表示

功的符號約定:系統(tǒng)對外作功(膨脹)為“+”,W>0

外界對系統(tǒng)作功(壓縮)為“-”,W<0

功和功率的單位:J或KJ,W或KW

示功圖:

工程熱力學(xué)基礎(chǔ)知識(工程熱力學(xué)知識點(diǎn)總結(jié))



六、熱量

定義:僅僅由于溫差而通過邊界傳遞的能量。

計算式



符號約定:系統(tǒng)吸熱“+”,系統(tǒng)放熱“—”

ds>0:吸熱;ds<0:放熱;ds=0:絕熱

單位:J或KJ

熱量也是過程量,示熱圖



功與熱量的異同:

1、均為通過邊界傳遞的能量;

2、均為過程量;

3、功傳遞由壓力差推動,比體積變化是作功標(biāo)志;

熱量傳遞由溫差推動,比熵變化是傳熱的標(biāo)志;

4、功是系統(tǒng)與外界之間,在力的推動下,通過宏觀有序運(yùn)動而傳遞的能量;

熱是系統(tǒng)與外界之間,在溫度的推動下,通過微觀無序運(yùn)動而傳遞的能量;

功轉(zhuǎn)化為熱是無條件的;熱轉(zhuǎn)化為功是有條件、限度的。

七、熱力過程和熱力循環(huán)

熱力循環(huán)分類:

1、按性質(zhì)分:可逆循環(huán);不可逆循

2、按目的分:正向循環(huán);逆向循環(huán)

(一)正向循環(huán)(動力循環(huán))特點(diǎn):

1、輸出凈功;

2、在p-v圖及T-s圖上順時針進(jìn)行;

3、從高溫?zé)嵩次鼰?,向低溫?zé)嵩捶艧幔瑫r向外輸出功。



(二)逆向循環(huán)特點(diǎn):(制冷循環(huán)、熱泵循環(huán))

1、輸入凈功;

2、在p-v圖及T-s圖上逆時針進(jìn)行;

3、從低溫?zé)嵩次鼰?,向高溫?zé)嵩捶艧幔⑾墓α俊?


(三)循環(huán)經(jīng)濟(jì)性評價指標(biāo):



八、準(zhǔn)靜態(tài)過程、可逆過程與不可逆過程

(一)準(zhǔn)靜態(tài)定義:所經(jīng)歷的每一個狀態(tài)都無限地接近平衡狀態(tài)的過程??梢钥闯捎幸幌盗衅胶鈶B(tài)組成。

準(zhǔn)靜態(tài)實現(xiàn)條件:

1、在系統(tǒng)內(nèi)外的不平衡勢(如壓力差、溫度差等)較小。

2、過程進(jìn)行緩慢、弛豫時間非常短。

3、工質(zhì)有恢復(fù)平衡能力。

(二)可逆過程

定義:系統(tǒng)經(jīng)歷某一過程后,經(jīng)原途徑返回原來狀態(tài),使系統(tǒng)與外界同時恢復(fù)到初始狀態(tài),而不留下任何痕跡的過程,沒有耗散效應(yīng)的準(zhǔn)靜態(tài)過程。

可逆過程與準(zhǔn)靜態(tài)過程的關(guān)系:

1、可逆過程與準(zhǔn)靜態(tài)過程的差別就是有無耗散效應(yīng)。

2、準(zhǔn)靜態(tài)過程是實際過程理想化,可逆過程是絕對理想的過程

3、可逆過程一定是準(zhǔn)靜態(tài)過程,準(zhǔn)靜態(tài)過程不一定是可逆過程。

(三)注意點(diǎn):

1、可逆=準(zhǔn)靜態(tài)+沒有耗散效應(yīng)。

2、準(zhǔn)靜態(tài)著眼于系統(tǒng)內(nèi)部平衡,可逆著眼于系統(tǒng)內(nèi)部及系統(tǒng)與外界作用的總效果。

3、一切實際過程不可逆。

4、可逆過程可用狀態(tài)參數(shù)圖上實線表示。

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