工程熱力學(xué)-熱力學(xué)第一定律

1、第二章第二章 能量和熱力學(xué)第一定律能量和熱力學(xué)第一定律第二章第二章 能量和熱力學(xué)第一定律能量和熱力學(xué)第一定律對(duì)于任何熱力系統(tǒng)，各項(xiàng)能量之間的平衡對(duì)于任何熱力系統(tǒng)，各項(xiàng)能量之間的平衡關(guān)系可表示為關(guān)系可表示為 進(jìn)入系統(tǒng)的能量總和進(jìn)入系統(tǒng)的能量總和 離開系統(tǒng)的能量總和離開系統(tǒng)的能量總和系統(tǒng)總能量（儲(chǔ)存能）的變化量系統(tǒng)總能量（儲(chǔ)存能）的變化量1.1.熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)（儲(chǔ)存能）（儲(chǔ)存能）2-1 2-1 熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)及能量熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)及能量系統(tǒng)的總能量系統(tǒng)的總能量（儲(chǔ)存能）（儲(chǔ)存能）2.2.系統(tǒng)的總能量系統(tǒng)的總能量( (儲(chǔ)存能儲(chǔ)存能) )熱力學(xué)能熱力學(xué)能 宏觀動(dòng)能宏

2、觀動(dòng)能宏觀位能宏觀位能UkEPEEkPEUEE即即系統(tǒng)的儲(chǔ)存能系統(tǒng)的儲(chǔ)存能2-1 2-1 熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)及能量熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)及能量宏觀動(dòng)能宏觀動(dòng)能JkpUUU2J2kmcE JpEmgz2 J2mcEUmgz系統(tǒng)的儲(chǔ)存能各項(xiàng)表達(dá)式系統(tǒng)的儲(chǔ)存能各項(xiàng)表達(dá)式2 J/kg2ceugz2-1 2-1 熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)及能量熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)及能量2.2.系統(tǒng)的總能量系統(tǒng)的總能量3.容積功和熱量容積功和熱量) )容積功容積功2-1 2-1 熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)及能量熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)及能量續(xù)73.容積功和熱量容積功和熱量2-1 2-1 熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)和能量熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)和能

3、量1 1L續(xù)72-1 2-1 熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)和能量熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)和能量氣體對(duì)外界做了多少功?3.容積功和熱量容積功和熱量氣體對(duì)外界所做的功相當(dāng)于將重物提升了一定的高度。模擬模擬outpp2-1 2-1 熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)和能量熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)和能量3.容積功和熱量容積功和熱量outWF dLoutpAdLoutpdVoutpp若為可逆過程有若為可逆過程有outppWpdVWWpdVoutWpdV2-1 2-1 熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)和能量熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)和能量3.容積功和熱量容積功和熱量21wpdv*強(qiáng)調(diào)強(qiáng)調(diào)：pv0dv 0ww0dv 0ww0dv 0w可逆過程中容積功在可

4、逆過程中容積功在 圖上的表示圖上的表示2-1 2-1 熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)和能量熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)和能量3.容積功和熱量容積功和熱量b表明體積功是過程量表明體積功是過程量 outoutLWpAdLpppAdLpdVWWp dVoutppLW2-1 2-1 熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)和能量熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)和能量3.容積功和熱量容積功和熱量outLWpAdLpAdLW)熱熱 量量 系統(tǒng)與外界之間依靠溫差傳遞的能量稱為熱量系統(tǒng)與外界之間依靠溫差傳遞的能量稱為熱量Q單位單位 或或 kJ 熱量的符號(hào)熱量的符號(hào)比熱量比熱量Qqm單位單位 /kg 或或 kJ/kg 用熱容量用熱容量 Cx計(jì)算熱量計(jì)算熱量xQ

5、C dT用比熱容用比熱容cx計(jì)算比熱量計(jì)算比熱量xxqc dTc dt可逆過程中的熱量可逆過程中的熱量QTdSqTds或或2-1 2-1 熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)和能量熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)和能量qdsT稱稱 s為熵為熵,單位單位 J/(kg.K); 總熵總熵 S=ms J/K)3.容積功和熱量容積功和熱量21qTds* *強(qiáng)調(diào)：強(qiáng)調(diào)：Ts0ds 0q0ds 0q0ds 0q 。可逆過程中熱量在圖上的表示s2-1 2-1 熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)和能量熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)和能量3.容積功和熱量容積功和熱量b表明熱量是過程量表明熱量是過程量QW2dEQQWW21EEQEW QWQUW EE2E1QdUWq

6、duwqduwqwqdupdvqupdv 續(xù)290du 例題例題過過 程程 熱量熱量 Q/ kJ功功 W/ kJ內(nèi)能變化量?jī)?nèi)能變化量U /kJ12233441210180-210200-190-300-2304030-410110270QUW UQW 閉口系能量方程為閉口系能量方程為 將將(2)(2)、(3)(3) 代入代入(1)(1)式，有式，有對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于1212和和2121兩過程有兩過程有例題系統(tǒng)經(jīng)一熱力過程，放熱例題系統(tǒng)經(jīng)一熱力過程，放熱9kJ9kJ，對(duì)外做功，對(duì)外做功27kJ27kJ。為使其返。為使其返 回原態(tài)，若對(duì)系統(tǒng)加熱回原態(tài)，若對(duì)系統(tǒng)加熱6kJ6kJ，問需對(duì)系統(tǒng)作功多少？，問需

7、對(duì)系統(tǒng)作功多少？解解 方法方法 因內(nèi)能是狀態(tài)參數(shù)因內(nèi)能是狀態(tài)參數(shù), ,其變化量其變化量12211221()UUUUUU QUW 121212121212QUWUQW 212121212121QUWUQW (1)(1)(2)(2)(3)(3)12122121()QWQW 21121221( 927)630kJWQWQ 或或例題負(fù)號(hào)表明外界對(duì)系統(tǒng)作功。負(fù)號(hào)表明外界對(duì)系統(tǒng)作功。QW1-a-1-a-b-b-組成一循環(huán)，對(duì)于此循環(huán)有組成一循環(huán)，對(duì)于此循環(huán)有方法方法 122 11 22 11 2( 9)62730kJbabaWQQW pv續(xù)32ab1 22 11 22 1ababQQWW即即負(fù)號(hào)表明外界對(duì)

8、系統(tǒng)作功。負(fù)號(hào)表明外界對(duì)系統(tǒng)作功。 有限過程有限過程0.1250.460.585QdUWdtdtdt例例 某物質(zhì)的熱力學(xué)能某物質(zhì)的熱力學(xué)能U125+0.125t kJ, 溫度由溫度由t1=100, 變到變到 t=200，溫度每變化溫度每變化1所作得功所作得功解解 方法方法閉口系能量方程閉口系能量方程其中內(nèi)能其中內(nèi)能則傳熱量則傳熱量12.5+46=58.5 kJ方法方法 微微元過程能量方程可寫成元過程能量方程可寫成21210.5850.585()ttQQdttt0.585(200 100)58.5kJQUW 2121(1250.125 )(1250.125 )UUUtt210.1250.125(

9、200100)12.5kJtt2001000.46dt0.46(200100)46kJW /0.46kJ/Wdt。求傳熱量。求傳熱量容積功容積功開口系平衡狀態(tài)的概念圖開口系平衡狀態(tài)的概念圖開口系平衡狀態(tài)的概念圖開口系平衡狀態(tài)的概念圖 熱力系熱力系（控制體）（控制體）111111 111 1FLp ALpVm p v11,p v(進(jìn)氣功) 熱力系熱力系（控制體（控制體）22222F Lp A L22222p Vm p v推動(dòng)功模擬圖（系統(tǒng)對(duì)外界作功推動(dòng)功模擬圖（系統(tǒng)對(duì)外界作功(排氣功)netWQ11 1()ep v2222()ep W表示與外界交換的凈功量。表示與外界交換的凈功量。說明：說明：時(shí)

10、間內(nèi)系統(tǒng)的吸熱量、對(duì)外做功量為時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)的吸熱量、對(duì)外做功量為netW1.和和Q開口熱力系統(tǒng)能量分析模開口熱力系統(tǒng)能量分析模型圖型圖1m dE netWQ11 11()ep vm2222()ep vm222211 11()()netQdEep vmep vmWdE d內(nèi)11 112222()()netQep vmep vmWdE222211 11()()netQdEep vmep vmW2222222()2cdEup vgzmHhupvmHUpV2111 111()2netcup vgzmW22222()2cQdEhgzm21111()2netchgz dmW22ceugz22222()2cQ

11、dEhgzm21111()2netchgzmW22110dEEE12mmmm常量21QQ常量21netnetWW常量穩(wěn)定流動(dòng)條件穩(wěn)定流動(dòng)條件22212211()()22netccQhgz mhgz mW22212121()()()2netccQhh mmzz gmW22212netccqhg zw 穩(wěn)定流動(dòng)能量方程穩(wěn)定流動(dòng)能量方程shaft22212121()()()2shccQhh mmzz gmW22212121()()()2shccqhhzz gw222121()()2tshccWmzz gmW222121()()2tshccwzz gwtWtwnetwshWshw技術(shù)功22212121

12、()()()2shccQhh mmzz gmW22212121()()()2shccqhhzz gw222121()()2tshccWmzz gmW222121()()2tshccwzz gwtqhw 22()()22outioutiinjinjshccQmhgzmhgzW22212121()()2shccQHHmzz gmWQUW 2221()()2shtccWpVmmg zWpVW 2221()()2shtccwpvg zwpvw 222121()()()2shccUpVmzz gmW 幾種功之間的關(guān)系幾種功之間的關(guān)系()tWWpV12pv0()twwpv圖上曲線左側(cè)的面積代表技術(shù)功；圖上

13、曲線左側(cè)的面積代表技術(shù)功；21wpdv1 1p v21twvdp 技術(shù)功為零。技術(shù)功為零。技術(shù)功為負(fù)；技術(shù)功為負(fù)； 技術(shù)功為正技術(shù)功為正； 0dp 0dp 0dp pv21 1221pdvp vp v2221 11()pdvp vp v強(qiáng)調(diào)：強(qiáng)調(diào)：22p v可逆過程技術(shù)功在可逆過程技術(shù)功在p-vp-v圖圖上的表示上的表示21vdp 12233441wwwww可逆過程技術(shù)功在可逆過程技術(shù)功在p-vp-v圖圖上的表示上的表示123400www12341w矩形面積12233441tttttwwwww234100ttwww12341tw矩形面積twwqp12v04322212121()()()2shc

14、cQhh mmzz gmW22212121()()()2shccqhhzz gw股物流進(jìn)、出系統(tǒng)的穩(wěn)定流動(dòng)股物流進(jìn)、出系統(tǒng)的穩(wěn)定流動(dòng)P24 例題例題2-121kJQHH21kJ/kgqhh22212121()()()2shccQhh mmzz gmW222121()0;()0;02shcczz gW12kJshWHH12kJ/kgshwhh22212121()()()2shccQhh mmzz gmW222121()0;()0;02cczz gQ21kJshWHH21kJ/kgshwhh22212121()()()2shccQhh mmzz gmW222121()0;()0;02cczz gQ

15、家用熱水器燃?xì)忮仩t燃油燃?xì)忮仩t燃油燃?xì)忮仩t內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖來自汽輪機(jī)的水蒸汽來自汽輪機(jī)的水蒸汽去水泵的凝結(jié)水去水泵的凝結(jié)水冷卻水冷卻水冷卻水冷卻水1狀態(tài)狀態(tài)2狀態(tài)狀態(tài)冷凝器示意圖冷凝器示意圖冷流體入口冷流體入口1冷流體出口冷流體出口2熱流體入口熱流體入口熱流體出口熱流體出口套管式換熱器示意圖套管式換熱器示意圖熱流體熱流體冷流體入口1冷流體出口冷流體出口1熱流體熱流體列管式換熱器示意圖列管式換熱器示意圖來自水泵來自水泵過熱器過熱器爐墻爐墻蒸發(fā)管蒸發(fā)管去汽輪機(jī)去汽輪機(jī)問題：?jiǎn)栴}：水從水從1 1狀態(tài)變化到狀態(tài)變化到2 2狀態(tài)的過程狀態(tài)的過程中吸收了多少熱量？中吸收了多少熱量？2狀態(tài)狀態(tài)1狀態(tài)狀態(tài)鍋爐示意圖

16、鍋爐示意圖21kJQHH21kJ/kgqhh換熱器的能量分析模型換熱器的能量分析模型22212121()()()2sccQhh mmzz gmW222121()0;()0;02scczz gWQE21kJQHH21kJ/kgqhh換熱器的能量分析模型換熱器的能量分析模型電廠汽機(jī)車間電廠汽輪機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)外貌汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)安裝圖（去凝汽器）（去凝汽器）調(diào)速器調(diào)速器（來自鍋爐）（來自鍋爐）靜葉靜葉 動(dòng)葉動(dòng)葉 機(jī)殼機(jī)殼蒸汽蒸汽乏汽乏汽問題：?jiǎn)栴}：mkgkg的水蒸氣從進(jìn)入至離的水蒸氣從進(jìn)入至離開氣輪機(jī)的過程中對(duì)氣輪機(jī)做開氣輪機(jī)的過程中對(duì)氣輪機(jī)做了多少功？了多少功？2狀態(tài)狀態(tài)1狀態(tài)狀態(tài)汽輪機(jī)示意汽輪機(jī)示意圖

17、圖12kJsWHH12kJ/kgswhh換熱器的能量分析模型換熱器的能量分析模型22212121()()()2sccQhh mmzz gmW222121()0;()0;02cczz gQsE 12kJsWHH12kJ/kgswhh熱力發(fā)動(dòng)機(jī)熱力發(fā)動(dòng)機(jī)汽輪機(jī)汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)的能量分析模型及簡(jiǎn)化能量燃?xì)廨啓C(jī)的能量分析模型及簡(jiǎn)化能量方程方程壓氣機(jī)圖擴(kuò)壓管進(jìn)氣室進(jìn)氣室進(jìn)氣口進(jìn)氣口葉葉 輪輪蝸殼蝸殼出氣口出氣口出口擴(kuò)壓器出口擴(kuò)壓器主軸主軸出口擴(kuò)壓器出口擴(kuò)壓器2狀態(tài)狀態(tài)1狀態(tài)狀態(tài)離心式壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖離心式壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖水泵圖空調(diào)泵圖問題：?jiǎn)栴}：mkgkg的水從的水從1 1狀態(tài)變成狀態(tài)的過程中，外狀態(tài)變

18、成狀態(tài)的過程中，外 界需對(duì)其做多少功？界需對(duì)其做多少功？1狀態(tài)狀態(tài)2狀態(tài)狀態(tài)水泵示意圖水泵示意圖21kJsWHH21kJ/kgswhh換熱器的能量分析模型換熱器的能量分析模型22212121()()()2sccQhh mmzz gmW222121()0;()0;02cczz gQsE21kJsWHH21kJ/kgswhh泵與風(fēng)機(jī)的簡(jiǎn)化能量分析模型泵與風(fēng)機(jī)的簡(jiǎn)化能量分析模型及簡(jiǎn)及簡(jiǎn)化能量方程化能量方程噴管）噴管）流體出口流體出口流體入口流體入口2 2狀態(tài)狀態(tài)1 1狀態(tài)狀態(tài)噴管示意圖噴管示意圖換熱器的能量分析模型換熱器的能量分析模型22212121()()()2sccQhh mmzz gmW21(

19、)0;0;0szz gQW22212102cchh穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式的應(yīng)用穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式的應(yīng)用Ek221（噴管的能量分析模型噴管的能量分析模型）Ek11122J/kgkkHEHE簡(jiǎn)化能量方程簡(jiǎn)化能量方程對(duì)對(duì)1kg1kg工質(zhì)有工質(zhì)有221212J/kg22cchh噴管的能量分析模型及簡(jiǎn)噴管的能量分析模型及簡(jiǎn)化能量方程化能量方程二、多二、多股物流進(jìn)、出系統(tǒng)的穩(wěn)定流動(dòng)股物流進(jìn)、出系統(tǒng)的穩(wěn)定流動(dòng)2211()()22nmoutioutiinjinjsijccQmhgzmhgzW進(jìn)入系統(tǒng)的總能量進(jìn)入系統(tǒng)的總能量離開系統(tǒng)的總能量離開系統(tǒng)的總能量= =系統(tǒng)儲(chǔ)存能量的變化量系統(tǒng)儲(chǔ)存能量的變化量多多股物流進(jìn)、

20、出系統(tǒng)的穩(wěn)定流動(dòng)能量方股物流進(jìn)、出系統(tǒng)的穩(wěn)定流動(dòng)能量方程程流體2流體1+流體2流體11狀態(tài)狀態(tài)狀態(tài)狀態(tài)2狀態(tài)狀態(tài)三通混合元件示意圖三通混合元件示意圖2211()()22nmoutioutiinjinjsijccQmhgzmhgzW方法1 直接套用公式331 1220()m hm hm h利用能量方程得簡(jiǎn)化能量方程由質(zhì)量守恒原理可知123mmm(1)(2)將(2)代入(1)式有1231 1220()()mm hm hm h建立三通混合元件的能量方程建立三通混合元件的能量方程31H2E123HHH簡(jiǎn)化能量方程1 12233m hm hm h方法2 根據(jù)能量守恒原理直接建立能量方程建立三通混合元件的

21、能量方程建立三通混合元件的能量方程氣相流體出口氣相流體出口2液相流體出口液相流體出口3汽汽-液混合物入口液混合物入口1汽汽液分離器示意圖液分離器示意圖狀態(tài)狀態(tài)21狀態(tài)狀態(tài)狀態(tài)狀態(tài)汽汽液分離器示意圖液分離器示意圖氣相流體出口氣相流體出口2液相流體出口液相流體出口3汽汽-液混合物入口液混合物入口1汽汽液分離器示意圖液分離器示意圖同上2211()()22nmoutioutiinjinjsijccQmhgzmhgzW方法1 直接套用公式33221 10m hm hm h利用能量方程得簡(jiǎn)化能量方程由質(zhì)量守恒原理可知123mmm(1)(2)將(2)代入(1)式有33222310()m hm hmm h建立

22、汽液分離器的能量方程31（汽（汽液分離器的能量分析模型）液分離器的能量分析模型）H2123kJHHH1 12233kJm hm hm h0E建立汽液分離器的能量方程水蒸汽疏水箱來水冷凝水1 1m h22m h33m h除氧器除氧水箱除氧水44m h除氧器圖氣罐和管道氣罐和管道三、充、放氣過程的能量方程三、充、放氣過程的能量方程氣罐和管道示氣罐和管道示意圖意圖0, T0, h0熱力系熱力系充氣過程示意圖示意圖充氣過程示意圖示意圖0, T0, h0充氣過程示意圖示意圖充氣過程示意圖示意圖熱力系熱力系0Qh dmdU0h dmQdEdU00()QdUh dmd umh dm. 充氣過程的能量方程充氣

23、過程的能量方程2211021()Qu mu mh mm22110210()u mu mh mm1=02202u mh m20uh2220111()Qd umh dm00()QdUh dmd umh dm建立有限充氣過程的能量方程建立有限充氣過程的能量方程2211021()Qu mu mh mm20, 0, sdmW2221,222111()()22c vsccQdEhgzmhgz dmW,00c vQdEh dmQdUh dm2220111QdUh dm放氣過程示意圖放氣過程示意圖QhdmQdUhdmdEdU建立微元放氣過程的能量方程建立微元放氣過程的能量方程QdUhdm222111QdUhd

24、m2211222111QUUhdmQu mu mhdm2221110u mu mhdm建立有限充氣過程的能量方程建立有限充氣過程的能量方程222111Qu mu mhdm10, 0, sdmW2221,222111()()22c vsccQdEhgzmhgz dmW, c vQdEhdmQdUhdm222111QdUhdm21QTdS22cEUmmgz2211xQQmc dT21outwpdv21wpdv22tscwgzw21wvdp 22,221()()22c vnetccQdEhgzmhgz dmW22,222100()()22c vnetccQEhgzdmhgzdmW ,21; 0; =

25、0; =Wc vnetEUdmdmW QUW 22,222100()()22c vnetccQEhgzdmhgzdmW ,21s0; =; =c vnetEdmdmdm WW2222(); () =22cchgzhgz常數(shù)常數(shù)222121212sccQhh mmg zzW0; 0; outnetindmWh常數(shù)221 100Qm umuh m021mmm22,00()()22c voutoutininnetccQEhgzdmhgzdmW 22,00()()22c voutoutininnetccQEhgzdmhgzdmW 10; 0; netdmW221 10outQm umuhdm20 0,

26、 ,sQdmWGdLpdV，2221,222111()()22c vsccQdEhgzmhgz dmW12222 0, inUUm um u,010c vsdEh dmW,020200c vinindUh dmpdVUh mpV例題例題 燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組如圖所示，燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組如圖所示， kg空氣空氣1進(jìn)入壓氣機(jī)升壓至進(jìn)入壓氣機(jī)升壓至2，然后進(jìn)入回?zé)崞?，吸收從燃?xì)廨啓C(jī)排出的廢熱中的一部分熱量至然后進(jìn)入回?zé)崞?，吸收從燃?xì)廨啓C(jī)排出的廢熱中的一部分熱量至3后后進(jìn)入燃燒室。在燃燒室中與油泵送來的進(jìn)入燃燒室。在燃燒室中與油泵送來的 kg油混合、燃燒，燃?xì)鉁囟扔突旌?、燃燒，燃?xì)鉁囟壬咧辽咧?,再進(jìn)入燃?xì)?/p>

27、輪機(jī)做功。排出的廢氣由再進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)做功。排出的廢氣由5送入回?zé)崞?，最后由送入回?zé)崞?，最后?排至大氣。其中壓氣機(jī)、油泵、發(fā)電機(jī)均由燃?xì)廨啓C(jī)帶動(dòng)。排至大氣。其中壓氣機(jī)、油泵、發(fā)電機(jī)均由燃?xì)廨啓C(jī)帶動(dòng)。1) 建立該機(jī)組的能量平衡方程；建立該機(jī)組的能量平衡方程； 2) 建立各設(shè)備的能量平衡方程。建立各設(shè)備的能量平衡方程。amymfm例題 amfm要求：要求：1.1.掌握熱力學(xué)第一定律的普遍式。掌握熱力學(xué)第一定律的普遍式。2.2.了解容積功、流動(dòng)功、軸功、技術(shù)功及了解容積功、流動(dòng)功、軸功、技術(shù)功及 它們之間的關(guān)系。它們之間的關(guān)系。3.3.會(huì)建立各種熱力系統(tǒng)的能量平衡方程。會(huì)建立各種熱力系統(tǒng)的能量平衡方

28、程。 第二章第二章 能量和熱力學(xué)第一定律能量和熱力學(xué)第一定律 閉口系能量方程為閉口系能量方程為 將將(2) (3)(2) (3)整理后代入整理后代入(1)(1)式，有式，有對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于1212和和2121兩過程有兩過程有習(xí)題2-2 系統(tǒng)經(jīng)一熱力過程，放熱系統(tǒng)經(jīng)一熱力過程，放熱9kJ9kJ，對(duì)外做功，對(duì)外做功27kJ27kJ。為使其。為使其 返回原態(tài)，若對(duì)系統(tǒng)加熱返回原態(tài)，若對(duì)系統(tǒng)加熱6kJ6kJ，問需對(duì)系統(tǒng)作功多少？，問需對(duì)系統(tǒng)作功多少？解解 方法方法 因內(nèi)能是一狀態(tài)參數(shù)因內(nèi)能是一狀態(tài)參數(shù), ,其變化量其變化量12211221()UUUUUU QUW 121212121212QUWUQW 21

29、2121212121QUWUQW (1)(2)(3)12122121()QWQW 21121221( 927)630WQWQ 或或kJ負(fù)號(hào)表示外界對(duì)系統(tǒng)作功負(fù)號(hào)表示外界對(duì)系統(tǒng)作功- - -組成一循環(huán)，對(duì)于循環(huán)有組成一循環(huán)，對(duì)于循環(huán)有方法方法 1221122112WQQWpv12211221QWQQWW即即( 9)62730kJ 將將(2) (3)(2) (3)整理后代入整理后代入(1)(1)式，有式，有習(xí)題2-2 系統(tǒng)經(jīng)一熱力過程，放熱系統(tǒng)經(jīng)一熱力過程，放熱9kJ9kJ，對(duì)外做功，對(duì)外做功27kJ27kJ。為使其返。為使其返 回原態(tài)，若對(duì)系統(tǒng)加熱回原態(tài)，若對(duì)系統(tǒng)加熱6kJ6kJ，問需對(duì)系統(tǒng)作功

30、多少？，問需對(duì)系統(tǒng)作功多少？解解 方法方法 212112120QWQW或或12Q12W21Q21W0E21121221WQWQ21927630kJW在能量方程中各項(xiàng)取的是代數(shù)值在能量方程中各項(xiàng)取的是代數(shù)值, ,而在此各項(xiàng)取絕對(duì)值。而在此各項(xiàng)取絕對(duì)值。 習(xí)題習(xí)題2.32.3循環(huán)循環(huán)-2-3-1,各過程中有各過程中有 123pvab解解因循環(huán)凈功因循環(huán)凈功而而所以所以1250kJ,U3313223,100kPa,0.2m ,0.025mVVpVV求：循環(huán)凈功和凈熱求：循環(huán)凈功和凈熱0122331WWWW1212120 ( 50)50kJWQU 23232() 100 (0.02 50.2)= 17

31、.5kJWp VV310W 050 ( 17.5) 0 32.5kJW 120kJ,Q 23,pp循環(huán)凈熱循環(huán)凈熱QW 由能量方程可知由能量方程可知即循環(huán)凈功等于循環(huán)凈熱即循環(huán)凈功等于循環(huán)凈熱 則循環(huán)凈熱則循環(huán)凈熱 32.5 k循環(huán)凈功循環(huán)凈功0面積面積1231=面積面積12ab1面積面積32ab3 而而則則0122331QQQQ120Q 2323232323=()QUWUpV3131QU02323310()QUpVU 322313()UUpVUU1223()( 50) ( 17.5032.5kJUpV 123pvab123 5017.532.5 k 有限過程有限過程0.1250.460.58

32、5QdUWdtdtdt習(xí)題2-4 某物質(zhì)的內(nèi)能某物質(zhì)的內(nèi)能U125+0.125t kJ, 溫度由溫度由t1=100, 變到變到 t=200，溫度每變化溫度每變化1所作得功所作得功解解 方法方法閉口系能量方程閉口系能量方程其中內(nèi)能其中內(nèi)能則傳熱量則傳熱量12.5+46=58.5 kJ方法方法 微微元過程能量方程可寫成元過程能量方程可寫成21210.5850.585()ttQQdttt0.585(200 100)58.5kJQUW 2121(1250.125 )(1250.125 )UUUtt210.1250.125(200100)12.5kJtt2001000.46dt0.46(200100)4

33、6kJW /0.46kJ/Wdt。求傳熱量。求傳熱量容積功容積功3.壓氣機(jī)需功率壓氣機(jī)需功率 25154260cWN習(xí)題2.8 已知：一空氣壓氣機(jī) 解解.壓縮功壓縮功2.氣體消耗的技術(shù)功氣體消耗的技術(shù)功由能量方程得耗技術(shù)功耗技術(shù)功kW31120.1MPa,0.845m /kg,0.8MPa,pvp3212120.175m /kg,146kJ/kg,50kJ/kg,10kg /minvuqm 12121250146196kJ/kgwqu 1212121212121212()tquwhwpvhw 1212121212121212()()twqhqupvwpv36196 10(0.80.1750.1

34、 0.845) 10 333196 1055.5 10251.5 10J/kg 251.5kJ/kg 121210251.52515kJctWm w 已知：汽輪機(jī)進(jìn)口參數(shù) 出口參 數(shù) 蒸汽流量 大氣壓 熱 量22212ccQHmmg zWs 得2不考慮動(dòng)能、位能變化時(shí)汽輪機(jī)的功率解：進(jìn)口、出口處蒸汽的絕對(duì)壓力習(xí)題2-919MPa,3440kJ/kggph297405Pa,2245kJ/kgvph340 10 kg/h,m 56.85 10 kJ/hQ 101325Pa,bp 66619 100.101325 10 = 9.1 10 Pa = 9.1 Mpagbppp 2101325974053

35、920Pa = 3.92kPabvppp536.85 10(22453440)40 10WsQH 4.7115107 kJ/h =1.3087 104 kW3若考慮動(dòng)能變化（c1=70m/s, c2=140m/s）有2222212144H221.3087 1081.7 1.300 10 kWccccWsQm Wsm 絕對(duì)誤差 1.30871040.1741.3087104kW222252114070402.94 1081.7kW22ccmkJ h相對(duì)誤差 81.7/1.30 104 =0.628%4考慮位能變化（Z=1.6m） 則 mgZ=409.81.636000.174kW 絕對(duì)誤差0.1

36、74kW 相對(duì)誤差0.001381.7kWWs WssWsWmg z動(dòng)能變化量則 62 100.5311.72287(42273)pVmRT習(xí)題 2.11 已知：充氣過程 ，解 求終態(tài)溫度 充氣過程的能量方程為由已知由質(zhì)量守恒原理可知，這樣上式可寫成即 30.3=0.72t2 或?qū)懗蓆2 = 30.3/0.72 = 42 充入氣體的質(zhì)量由給出的狀態(tài)方程 ，對(duì)1kg工質(zhì)有得出對(duì)應(yīng)于m kg工質(zhì)的狀態(tài)方程應(yīng)為kg002MPa,30pt030.3kJ/kg ,h 322MPa,0.53m ,0.72kJ/kg,0pVutQ0221 1mhQm umu10,0Qm,得該題的簡(jiǎn)化能量方程022mhm u2mm02hupvRTpVmRT則 62 100.5311.72287(42273)pVmRT習(xí)題 2.11 已知：充氣過程 ，解 求終態(tài)溫度 充氣過程的能量方程為由已知由質(zhì)量守恒原理可知，這樣上式可寫成即 30.3=0.72t2 或?qū)懗蓆2 = 30.3/0.72 = 42 充入氣體的質(zhì)量由給出的狀態(tài)方程 ，對(duì)1kg工質(zhì)有得出對(duì)應(yīng)于m kg工質(zhì)的狀態(tài)方程應(yīng)為kg002MPa,30pt030.3kJ/kg ,h 322MPa,0.53m ,0.72kJ/kg,0pVutQ0221