工程熱力學(xué)緒論lm

1、Thermodynamics人機與環(huán)境工程系（505教研室）邢玉明、謝永奇、卜雪琴、袁衛(wèi)星、劉猛主要研究方向：制冷與低溫工程、人機環(huán)境工程辦公室：北航新主樓C座5層電 話：82338081Email：總成績（100）平時成績（20）考試成績（80）出勤（10）作業(yè)（10）期末考試（80）是一門研究是一門研究熱能熱能有效利用及有效利用及 熱能熱能和其和其它形式它形式能量能量轉(zhuǎn)換規(guī)律的科學(xué)轉(zhuǎn)換規(guī)律的科學(xué)g/KWh一次能源一次能源電能電能機械能機械能熱能熱能問題：下面哪些是熱機，哪些不是？燃氣輪機、蒸氣機、汽車發(fā)動機、燃料電池、制冷機、發(fā)電機、電動機工程熱力學(xué)從工程的觀點出發(fā)，研究物質(zhì)的熱力性質(zhì)、能

2、量轉(zhuǎn)化以及熱能的直接利用等問題。它是設(shè)計和分析各種動力裝置、制冷機、熱泵空調(diào)機組、鍋爐及各種熱交換器的理論基礎(chǔ)。熱力學(xué)的研究內(nèi)容熱力學(xué)的研究內(nèi)容工質(zhì)的熱物理性質(zhì)工質(zhì)的熱物理性質(zhì)能量品質(zhì)評價能量品質(zhì)評價能源轉(zhuǎn)換的量的規(guī)律能源轉(zhuǎn)換的量的規(guī)律能量轉(zhuǎn)換的方向與程度能量轉(zhuǎn)換的方向與程度實際的動力、制冷循環(huán)實際的動力、制冷循環(huán)基本理論基本理論的應(yīng)用 熱熱 機機 種種 類類 發(fā)電（火力、核能）發(fā)電（火力、核能） 40% 車輛發(fā)動機（內(nèi)燃機）車輛發(fā)動機（內(nèi)燃機） 2535% 輪船發(fā)動機輪船發(fā)動機 2535% 航空發(fā)動機航空發(fā)動機 2030% 制冷空調(diào)制冷空調(diào)(非熱機，同理）非熱機，同理） 200% 能量利用率

3、能量利用率heat engineEnergy efficiency鍋鍋爐爐汽輪機汽輪機 發(fā)電機發(fā)電機 給水泵給水泵 凝凝汽汽器器過熱器過熱器 1、熱源，冷源熱源，冷源2、工質(zhì)（水蒸汽）工質(zhì)（水蒸汽）3、膨脹做功膨脹做功4、循環(huán)循環(huán) ( (加壓、加熱、加壓、加熱、膨脹做功、放熱膨脹做功、放熱) )1、熱源，冷源熱源，冷源2、工質(zhì)（燃氣）工質(zhì)（燃氣） 3、膨脹做功膨脹做功4、循環(huán)循環(huán) ( (加壓、加熱、加壓、加熱、膨脹做功、放熱膨脹做功、放熱) )壓壓氣氣機機燃燃氣氣輪輪機機燃燒室燃燒室空空氣氣廢廢氣氣空氣、油空氣、油廢氣廢氣吸氣吸氣壓縮點火壓縮點火膨脹膨脹排氣排氣internal combust

4、ion engine內(nèi)燃機內(nèi)燃機裝置裝置基本特點基本特點1、熱源，冷源熱源，冷源2、工質(zhì)（燃氣）工質(zhì)（燃氣）3、膨脹做功膨脹做功4、循環(huán)循環(huán) (加壓、加熱、加壓、加熱、 膨脹做功、放熱膨脹做功、放熱)制冷空調(diào)制冷空調(diào)裝置裝置基本特點基本特點1、熱源，冷源熱源，冷源2、工質(zhì)（制冷劑）工質(zhì)（制冷劑）3、得到容積變化功得到容積變化功4、循環(huán)循環(huán) (加壓、放熱、加壓、放熱、 膨脹、吸熱膨脹、吸熱)熱力熱力裝置裝置共同基本特點共同基本特點 1、熱源，冷源熱源，冷源 heat reservoir 2、工質(zhì)工質(zhì) medium, working substance 3、容積變化功容積變化功 moving bo

5、undary work 4、循環(huán)循環(huán) cycle熱機熱機 高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩?低溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩?Q1Q2W1WQ收 益代 價動力循環(huán)簡圖動力循環(huán)簡圖熱效率熱效率 Thermal efficiency1、宏觀方法：宏觀方法：把物質(zhì)看作是連續(xù)的整體把物質(zhì)看作是連續(xù)的整體(continuum) ，從宏觀現(xiàn)象出發(fā)，對熱現(xiàn)象進行直，從宏觀現(xiàn)象出發(fā)，對熱現(xiàn)象進行直接觀察和試驗，從而總結(jié)出一些普遍的規(guī)律，在接觀察和試驗，從而總結(jié)出一些普遍的規(guī)律，在此基礎(chǔ)上演繹推論出高度普遍性的結(jié)論。此基礎(chǔ)上演繹推論出高度普遍性的結(jié)論。 特點特點：可靠，普遍，不能解釋熱現(xiàn)象本質(zhì)可靠，普遍，不能解釋熱現(xiàn)象本質(zhì) 經(jīng)典經(jīng)典 （宏觀宏

6、觀,平衡平衡）熱力學(xué)熱力學(xué)classical (macroscopic, equilibrium) thermodynamics2、微觀方法：微觀方法：從物質(zhì)內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)，借助物從物質(zhì)內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)，借助物質(zhì)的原子模型及描述物質(zhì)微觀行為的量子力學(xué)，質(zhì)的原子模型及描述物質(zhì)微觀行為的量子力學(xué)，利用統(tǒng)計方法去研究大量隨機運動的粒子，從而利用統(tǒng)計方法去研究大量隨機運動的粒子，從而得到物質(zhì)的統(tǒng)計平均性質(zhì)，并得出熱現(xiàn)象的基本得到物質(zhì)的統(tǒng)計平均性質(zhì)，并得出熱現(xiàn)象的基本規(guī)律。規(guī)律。 特點：特點：揭示本質(zhì)，模型近似，不如宏觀方法可揭示本質(zhì)，模型近似，不如宏觀方法可靠靠 微觀微觀（統(tǒng)計統(tǒng)計）熱力學(xué)熱力學(xué) microscopic (statistical) thermodynamics熱力學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域熱力學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域能源、