工程热力学 00概论

工程热力学EngineeringThermodynamics工程热力学是研究什么的？WhattheEngineeringThermodynamicsstudyfor?我们为什么要学习工程热力学？WhywestudyEngineeringThermodynamics?绪论Introduction第一节热能及其利用第二节热能在热机中的转化过程第三节工程热力学的研究对象、内容和方法第一节热能及其利用•热能的直接利用•热能的动力利用直接利用：烘干、蒸煮、采暖、溶化等。间接利用：热能→其他形式的能量（如：机械能、电能——热力发电厂、以及车辆、船舶、飞机等的动力装置）热能的间接利用中，能量的转换是能量利用的前提。热动力装置工作的实质（热能动力过程的任务）：热能→机械能（电能）历史上，蒸汽机的应用，引起了历史上著名的“工业革命”。现代社会中，所消耗的机械能（电能）绝大多数是由热能转换而来的（热力发电厂、核电厂、汽轮机、内燃机、燃气轮机以及火箭发动机等）。第二节热能在热机中的转换过程一、热能动力装置中热能转换为机械能的过程热能动力装置气体动力装置蒸汽动力装置热能动力装置(Thermalpowerplant)定义：从燃料燃烧中获得热能并利用热能得到动力的整套设备。内燃机燃气轮机喷气式发动机1.内燃动力装置燃气进口排入大气内燃动力装置进气过程：进气阀开，排气阀关，活塞下行，将空气吸入气缸。压缩过程：进、排气门关，活塞上行压缩空气，使其温度和压力得以升高。燃烧过程：喷油嘴喷油，燃料燃烧，气体压力和温度急剧升高（燃料的化学能转换为热能）。膨胀过程：高温高压气体推动活塞下行，曲轴向外输出机械功。排气过程：活塞接近下死点时，排气门开，在压差的作用下废气流出气缸。随后，活塞左行，将残余气体推出气缸。重复上述过程，将热能转换为机械能。四冲程内燃机工作过程(four-strokecycleengine)进气排气内燃机（汽油机）工作物质：•燃气燃气热能机械能燃料化学能排入大气压缩燃烧、膨胀吸气排气工作过程：能量转换：燃气轮机装置示意图喷气发动机涡扇喷气发动机2.蒸汽动力装置550C0过热器锅炉给水泵冷凝器冷却水汽轮机发电机QQ12W20C0高温高压蒸汽Wp锅炉—产生蒸汽（将燃料的化学能转换为热能并传递给工质）。汽轮机—将蒸汽的热能转换为机械能。冷凝器—将乏汽冷凝成水。水泵—使得工作介质循环（保证系统内部的高压）。工质（水、蒸汽）周而复始地循环，进而实现将热能转换为机械能的任务。热能机械能电能原理，构造均不同。但是共同本质：由媒介物通过吸热—膨胀作功—排热1相同的能量转换形式化学能热能机械能2工质3排热二、制冷装置中热量从低温处传递到高温处的过程制冷：以消耗机械功或其它形式的能量为代价，使物体获得低于环境的温度并维持该低温。蒸发器q2压缩机q1w冷凝器膨胀阀1234压缩机—吸入来自蒸发器的低压蒸汽，将其压缩(耗功)产生高温高压的蒸汽。冷凝器—使气体冷凝，得到常温高压的液体。节流阀—使液体降压，产生低压低温的液体（含少量汽体）。蒸发器—工质吸收冷藏库内的热量，汽化为低压气体，使冷库降温或保持低温。工质（气态或液态制冷剂）在压气机的作用下周而复始地循环，进而实现了制冷的任务。工质(workingsubstance;workingmedium)对工质的要求:1）膨胀性2）流动性3）热容量4）稳定性，安全性5）对环境友善6）价廉，易大量获取物质三态中气态最适宜。定义：实现热能和机械能相互转换的媒介物质。第三节工程热力学的研究对象、内容和方法研究对象：热能与机械能相互转换的规律和方法以及提高转换效率的途径。基本内容：1）基本概念和定律；2）工质的性质和过程；3）工程应用。方法：1）宏观方法；(宏观热力学或经典热力学)2）微观方法；(微观热力学或统计热力学)宏观方法:即不考虑物质的微观结构，而是从宏观现象出发来描述客观规律。用宏观物理量（状态参数）来描述物质所处的状态。优点是直观、可靠。统计热力学采用微观方法，优点是物理概念清楚。热力学（经典热力学）：研究能量（特别是热能）性质及其转换规律的科学。工程热力学：热力学的一个分支，着重研究热能与机械能相互转换（热功转换）的规律及工程应用。具体的工程应用节能潜力的评估露点及控制油船中剩余舱容的确定