工程熱力學課件第二章

多媒體教學課件華北電力大學能源與動力工程學院工程熱力學多媒體教學課件工程熱力學2-5穩(wěn)定流動能量方程及其應用第2章熱力學第一定律2-2熱力學能和總能2-3閉口系統(tǒng)能量方程2-4流動功和焓2-1熱力學第一定律的實質(zhì)22-5穩(wěn)定流動能量方程及其應用第2章熱力學第一定律2-22-5穩(wěn)定流動能量方程及其應用第2章熱力學第一定律2-2熱力學能和總能2-3閉口系統(tǒng)能量方程2-4流動功和焓2-1熱力學第一定律的實質(zhì)32-5穩(wěn)定流動能量方程及其應用第2章熱力學第一定律2-2熱力學第一定律的實質(zhì)熱力學第一定律的實質(zhì)是能量守恒與轉(zhuǎn)換定律在熱力學中的應用。18世紀初，工業(yè)革命，熱效率只有1%1842年，邁爾闡述熱一律，但沒有引起重視1840~1849年，焦耳用多種實驗的一致性證明熱一律，于1950年發(fā)表并得到公認1909年，C.Caratheodory最后完善熱一律4熱力學第一定律的實質(zhì)熱力學第一定律的實質(zhì)是能量守恒與轉(zhuǎn)換定律熱一律的表述當熱能在與其他形式能量相互轉(zhuǎn)換時，能的總量保持不變。熱一律又可表述為：第一類永動機是不可能制成的。5熱一律的表述5永動機舉例壓力容器壓氣機從大氣中取氣取回部分功量驅(qū)動壓氣機wp大氣機6永動機舉例壓力容器壓氣機取回部分功量驅(qū)動壓氣機wp大氣機6永動機舉例？？機氫氣發(fā)動機水分解裝置取回部分功量驅(qū)動水分解裝置wH2水7永動機舉例？？機氫氣發(fā)動機水分解裝置取回部分功量驅(qū)動水分解裝焦耳和熱一律從1849到1878年，焦耳反復作了四百多次實驗，所得的熱功當量值幾乎都是423.9千克米/千卡，這和現(xiàn)在公認值427千克米/千卡相比，只小0.7%。焦耳用驚人的耐心和巧奪天工的技術(shù)，在當時的實驗條件下，測得的熱功當量值能夠在幾十年時間里不作比較大的修正，這在物理學史上也是空前的。8焦耳和熱一律8焦耳和熱一律1843年8月，在考爾克的一次學術(shù)報告會上，焦耳作了題為《論磁電的熱效應和熱的機械值》的報告。他在報告中提出熱量與機械功之間存在著恒定的比例關系，并測得熱功當量值為1千卡熱量相當于460千克米的機械功。這一結(jié)論遭到當時許多物理學家的反對。9焦耳和熱一律1843年8月，在考爾克的一次學術(shù)報告會上，焦耳焦耳和熱一律1845年在劍橋召開的英國科學協(xié)會學術(shù)會議上，焦耳又一次作了熱功當量的研究報告，宣布熱是一種能量形式，各種形式的能量可以互相轉(zhuǎn)化。但是焦耳的觀點遭到與會者的否定，英國倫敦皇家學會拒絕發(fā)表他的論文。1847年4月，焦耳在曼徹斯特作了一次通俗講演，充分地闡述了能量守恒原理，但是地方報紙不理睬，在進行了長時間的交涉之后，才有一家報紙勉強發(fā)表了這次講演。同年6月，在英國科學協(xié)會的牛津會議上，焦耳再一次提出熱功當量的研究報告，宣傳自己的新思想。會議主席只準許他作簡要的介紹。只是由于威廉·湯姆孫在焦耳報告結(jié)束后作了即席發(fā)言，他的新思想才引起與會者的重視。直到1850年，焦耳的科學結(jié)論終于獲得了科學界的公認。10焦耳和熱一律1845年在劍橋召開的英國科學協(xié)會學術(shù)會議上，焦2-5穩(wěn)定流動能量方程及其應用第2章熱力學第一定律2-2熱力學能和總能2-3閉口系統(tǒng)能量方程2-4流動功和焓2-1熱力學第一定律的實質(zhì)112-5穩(wěn)定流動能量方程及其應用第2章熱力學第一定律2-2熱力學能的導出閉口系循環(huán)12熱力學能的導出閉口系循環(huán)12對于循環(huán)1a2c1對于循環(huán)1b2c1狀態(tài)參數(shù)pV12abc熱力學能的導出13對于循環(huán)1a2c1對于循環(huán)1b2c1狀態(tài)參數(shù)pV12abc熱定義dU=Q－W

熱力學能U是狀態(tài)函數(shù)Q=dU+WQ=U+W閉口系熱一律表達式兩種特例：

絕功系Q=dU

絕熱系W=－dU熱力學能及閉口系熱一律表達式14定義dU=Q－WQ=dU+W閉口dU=Q－W

dU代表某微元過程中系統(tǒng)通過邊界交換的微熱量與微功量兩者之差值，也即系統(tǒng)內(nèi)部能量的變化。

U代表儲存于系統(tǒng)內(nèi)部的能量

內(nèi)儲存能（內(nèi)能、熱力學能）熱力學能的物理意義WQ15dU=Q－WdU代表某微元過程中分子動能（移動、轉(zhuǎn)動、振動）分子位能（相互作用）核能化學能熱力學能熱力學能是狀態(tài)量U是廣延參數(shù)，kJ；u是比參數(shù)，J/kg熱力學能總以變化量出現(xiàn)，其零點人為定義說明：內(nèi)能的性質(zhì)16分子動能（移動、轉(zhuǎn)動、振動）熱力學能熱力學能是狀態(tài)量外部儲存能宏觀動能Ek=mc2/2宏觀位能Ep=mgz機械能系統(tǒng)總能E=U+Ek+Epe=u+ek+ep一般與系統(tǒng)同坐標，常用U,dU,u,du系統(tǒng)總能17外部儲存能宏觀動能Ek=mc2/2機械能系統(tǒng)總能E熱一律：能量守恒與轉(zhuǎn)換定律進入系統(tǒng)的能量－離開系統(tǒng)的能量=系統(tǒng)內(nèi)部儲存能量的變化熱一律的文字表達式18熱一律：能量守恒與轉(zhuǎn)換定律進入系統(tǒng)的能量－離開系統(tǒng)的能量熱2-5穩(wěn)定流動能量方程及其應用第2章熱力學第一定律2-2熱力學能和總能2-3閉口系統(tǒng)能量方程2-4流動功和焓2-1熱力學第一定律的實質(zhì)192-5穩(wěn)定流動能量方程及其應用第2章熱力學第一定律2-2閉口系能量方程推導Q=dU+WQ=U+Wq=du+w

q=u+w表達式單位質(zhì)量工質(zhì)適用條件：1）任何工質(zhì)2）任何過程WQ20閉口系能量方程推導Q=dU+Wq=du+對于準靜態(tài)和可逆過程簡單可壓縮系準靜態(tài)過程閉口系能量方程：21對于準靜態(tài)和可逆過程簡單可壓縮系準靜態(tài)過程閉口系能量方程：2例題1定量空氣在狀態(tài)變化過程中對外放熱60kJ，熱力學能增加70kJ，問空氣是膨脹還是被壓縮？功量是多少？解：根據(jù)公式Q=U+W

因此W<0，說明外界對空氣作功，即空氣被壓縮。提示：熱量的正負值及功的正負值的物理意義要記住.22例題1定量空氣在狀態(tài)變化過程中對外放熱60kJ，熱力學能增加2-5穩(wěn)定流動能量方程及其應用第2章熱力學第一定律2-2熱力學能和總能2-3閉口系統(tǒng)能量方程2-4流動功和焓2-1熱力學第一定律的實質(zhì)232-5穩(wěn)定流動能量方程及其應用第2章熱力學第一定律2-2流動功當質(zhì)量為dm的工質(zhì)在外力的推動下移動距離dx，并通過面積為A的截面進入系統(tǒng)時，則外界所作的流動功為對于單位質(zhì)量工質(zhì)流動功為：流動功是由泵或風機加給被輸送工質(zhì)并隨工質(zhì)流動向前傳遞的一種能量，非工質(zhì)本身具有的能量。24流動功當質(zhì)量為dm的工質(zhì)在外力的推動下移動距離dx，并通過面流動功特點由于工質(zhì)進出開口系統(tǒng)，外界與系統(tǒng)之間所傳遞的一種機械功，表現(xiàn)為流動工質(zhì)進出系統(tǒng)所攜帶和所傳遞和一種能量。在工質(zhì)流動時工質(zhì)的狀態(tài)并沒有發(fā)生變化，因此熱力學能沒有變化，僅僅是工質(zhì)的位置變化。與宏觀流動有關，流動靜止，流動功不存在，pv此時不代表流動功。與所處狀態(tài)有關，是狀態(tài)量。25流動功特點由于工質(zhì)進出開口系統(tǒng)，外界與系統(tǒng)之間所傳遞的一種機焓的定義在有關熱工計算的公式中，時常有U+pV組合出現(xiàn)，定義為焓，用H表示：H=U+pV單位質(zhì)量工質(zhì)的焓稱為比焓，用h表示H=u+pv焓的單位：J、kJ比焓的單位：J/kg，kJ/kg26焓的定義在有關熱工計算的公式中，時常有U+pV組合出現(xiàn)，定義焓的物理意義對于流動工質(zhì)，焓是一種能量，它表示流動工質(zhì)傳遞的總能量中取決于熱力狀態(tài)的那部分能量。在熱力設備中，工質(zhì)總是連續(xù)流動的，隨工質(zhì)流動而轉(zhuǎn)移（傳遞）的能量中，取決于工質(zhì)熱力狀態(tài)的部分是焓不是熱力學能。即開口系隨工質(zhì)流動傳遞的能量是焓，不是熱力學能，當然還包括工質(zhì)的機械能（動能、位能），因此焓的應用比熱力學能更廣泛。27焓的物理意義對于流動工質(zhì)，焓是一種能量，它表示流動工質(zhì)傳遞的焓的物理意義無論對于流動工質(zhì)還是不流動工質(zhì)，比焓都是狀態(tài)參數(shù)。對于流動工質(zhì)，流動功等于pv，比焓表示單位質(zhì)量工質(zhì)沿流動方向向前傳遞的總能量中取決于熱力狀態(tài)的部分。對于不流動工質(zhì)，不存在流動功，比焓也不表示能量，僅是狀態(tài)參數(shù)。工程上一般只需要計算工質(zhì)經(jīng)歷某一過程后焓的變化量，而不是其絕對值，所以焓值的零點可人為地規(guī)定。28焓的物理意義無論對于流動工質(zhì)還是不流動工質(zhì)，比焓都是狀態(tài)參數(shù)2-5穩(wěn)定流動能量方程及其應用第2章熱力學第一定律2-2熱力學能和總能2-3閉口系統(tǒng)能量方程2-4流動功和焓2-1熱力學第一定律的實質(zhì)292-5穩(wěn)定流動能量方程及其應用第2章熱力學第一定律2-2穩(wěn)定流動特點流入和流出熱力系統(tǒng)的質(zhì)量流量相等，且不隨時間而變化；進、出口處工質(zhì)的狀態(tài)不隨時間而變化；系統(tǒng)和外界交換的熱量和功不隨時間而改變。30穩(wěn)定流動特點流入和流出熱力系統(tǒng)的質(zhì)量流量相等，且不隨時間而變進口質(zhì)量m1、流速c1、高度z1出口質(zhì)量m2、流速c2、高度z2穩(wěn)定流動：

開口系穩(wěn)定流動能量方程推導31進口質(zhì)量m1、流速c1、離開系統(tǒng)的能量

開口系穩(wěn)定流動能量方程推導進入系統(tǒng)的能量

32離開系統(tǒng)的能量開口系穩(wěn)定流動能量方程推導進入系統(tǒng)的能量3根據(jù)熱力學第一定律文字表達式：開口系穩(wěn)定流動能量方程推導注意u+pv為比焓33根據(jù)熱力學第一定律文字表達式：開口系穩(wěn)定流動能量方程推導注意開口系穩(wěn)定流動能量方程推導34開口系穩(wěn)定流動能量方程推導34以上兩式稱為開口系統(tǒng)的穩(wěn)定流動能量方程開口系穩(wěn)定流動能量方程對于單位質(zhì)量工質(zhì)：對于質(zhì)量為mkg工質(zhì)：35以上兩式稱為開口系統(tǒng)的穩(wěn)定流動能量方程開口系穩(wěn)定流動能量方程對于微元過程，穩(wěn)定流動能量方程寫成開口系穩(wěn)定流動能量方程開口系穩(wěn)定流動能量方程適用條件：任何工質(zhì)、任何穩(wěn)定流動過程36對于微元過程，穩(wěn)定流動能量方程寫成開口系穩(wěn)定流動能量方程開技術(shù)功定義：在工程熱力學中，將工程技術(shù)上可以直接利用的動能差、位能差及軸功三項之和稱為技術(shù)功，用Wt表示

對于單位質(zhì)量工質(zhì)，37技術(shù)功定義：在工程熱力學中，將工程技術(shù)上可以直接利用的動能差開口系穩(wěn)定流動能量方程對于微元過程：38開口系穩(wěn)定流動能量方程對于微元過程：38可以假定質(zhì)量為m的工質(zhì)從進口截面處的狀態(tài)1變化到出口截面處的狀態(tài)2，從外界吸收了熱量Q,作了膨脹功W。根據(jù)閉口系統(tǒng)的熱力學第一定律表達式對比開口系統(tǒng)的穩(wěn)定流動能量方程式可得技術(shù)功表達式39可以假定質(zhì)量為m的工質(zhì)從進口截面處的狀態(tài)1變化到出口式中，v恒為正值，負號表示技術(shù)功的正負與dp相反。對可逆過程40式中，v恒為正值，負號表示技術(shù)功的正負與dp相反。對可可得（適用于一般過程）（適用于可逆過程）對于微元可逆過程，技術(shù)功的圖形表示將上式代入開口系統(tǒng)的穩(wěn)定流動能量方程式41可得（適用于一般過程）（適用于可逆過程）對于微元可逆過程，技關于技術(shù)功可逆過程的技術(shù)功在壓容圖（p-v圖，示功圖）上表示，是曲線與縱坐標圍成曲線面積。dp<0，工質(zhì)壓力降低，技術(shù)功為正，工質(zhì)對機器做功，如汽輪機，燃氣輪機dp>0，工質(zhì)壓力增加，技術(shù)功為負，機器對工質(zhì)做功（消耗外界的功），如壓氣機、電風扇42關于技術(shù)功可逆過程的技術(shù)功在壓容圖（p-v圖，示功圖）上表示穩(wěn)定流動能量方程式的應用根據(jù)穩(wěn)定流動能量方程穩(wěn)定流動能量方程在工程中應用很廣泛，在研究具體問題時，要與所研究的實際裝置和實際熱力過程的具體特點結(jié)合起來，對于某些次要因素可以略去不計，使能量方程更加簡潔明晰。43穩(wěn)定流動能量方程式的應用根據(jù)穩(wěn)定流動能量方程穩(wěn)定流動能量方程鍋爐及各種換熱器火力發(fā)電：鍋爐、凝汽器核電：熱交換器、凝汽器制冷空調(diào)蒸發(fā)器、冷凝器44鍋爐及各種換熱器火力發(fā)電：鍋爐、凝汽器核電：熱交換器、凝汽器鍋爐及各種換熱器00045鍋爐及各種換熱器000454646汽輪機和燃氣輪機火力發(fā)電核電飛機發(fā)動機輪船發(fā)動機移動電站燃氣輪機蒸汽輪機47汽輪機和燃氣輪機火力發(fā)電飛機發(fā)動機燃氣輪機蒸汽輪機47汽輪機和燃氣輪機00048汽輪機和燃氣輪機00048例:汽輪機作功一臺一股進汽多股抽汽的汽輪機，如下圖所示，1kg狀態(tài)為1的蒸汽進入汽輪機內(nèi)膨脹作功，分別抽出α1（kg）狀態(tài)為2和α2(kg)狀態(tài)為3的蒸汽，最后1─α1─α2(kg)蒸汽以狀態(tài)4排出汽輪機，求蒸汽在汽輪機內(nèi)作的功。49例:汽輪機作功一臺一股進汽多股抽汽的汽輪機，如下圖所示，1解答:把汽輪機分成三段，將每一段作的功加起來就是蒸汽在整個汽輪機作的功或把汽流分成三股，將三股汽流作的功加起來也可以求出蒸汽在汽輪機內(nèi)作的功50解答:把汽輪機分成三段，將每一段作的功加起來就是蒸汽在整個汽壓縮機械火力發(fā)電核電飛機發(fā)動機輪船發(fā)動機移動電站壓氣機水泵制冷空調(diào)壓縮機51壓縮機械火力發(fā)電飛機發(fā)動機壓氣機水泵制冷壓縮機51壓縮機械00軸流式活塞式對于軸流式q=0，對于活塞式q≠052壓縮機械00軸流式活塞式對于軸流式q=噴管和擴壓管火力發(fā)電蒸汽輪機靜葉核電飛機發(fā)動機輪船發(fā)動機移動電站壓氣機靜葉53噴管和擴壓管火力發(fā)電蒸汽輪機靜葉核電飛機發(fā)動機壓氣機靜葉53噴管和擴壓管00054噴管和擴壓管00054絕熱節(jié)流管道閥門制冷空調(diào)膨脹閥、毛細管55絕熱節(jié)流管道閥門制冷膨脹閥、毛細管55絕熱節(jié)流000h1h20絕熱節(jié)流過程，前后h不變，但h不是處處相等56絕熱節(jié)流000h1h20絕熱節(jié)流過程，前后h不變，但h不是處課后思考題制冷系數(shù)或供熱系數(shù)均可大于1，這是否違反熱力學第一定律？有人認為，既然冰箱能夠制冷，那么在夏天里使門窗緊閉而把電冰箱門打開，室內(nèi)溫度就會降低。這種想法對嗎？57課后思考題制冷系數(shù)或供熱系數(shù)均可大于1，這是否違反熱力學第一多媒體教學課件華北電力大學能源與動力工程學院工程熱力學多媒體教學課件工程熱力學2-5穩(wěn)定流動能量方程及其應用第2章熱力學第一定律2-2熱力學能和總能2-3閉口系統(tǒng)能量方程2-4流動功和焓2-1熱力學第一定律的實質(zhì)592-5穩(wěn)定流動能量方程及其應用第2章熱力學第一定律2-22-5穩(wěn)定流動能量方程及其應用第2章熱力學第一定律2-2熱力學能和總能2-3閉口系統(tǒng)能量方程2-4流動功和焓2-1熱力學第一定律的實質(zhì)602-5穩(wěn)定流動能量方程及其應用第2章熱力學第一定律2-2熱力學第一定律的實質(zhì)熱力學第一定律的實質(zhì)是能量守恒與轉(zhuǎn)換定律在熱力學中的應用。18世紀初，工業(yè)革命，熱效率只有1%1842年，邁爾闡述熱一律，但沒有引起重視1840~1849年，焦耳用多種實驗的一致性證明熱一律，于1950年發(fā)表并得到公認1909年，C.Caratheodory最后完善熱一律61熱力學第一定律的實質(zhì)熱力學第一定律的實質(zhì)是能量守恒與轉(zhuǎn)換定律熱一律的表述當熱能在與其他形式能量相互轉(zhuǎn)換時，能的總量保持不變。熱一律又可表述為：第一類永動機是不可能制成的。62熱一律的表述5永動機舉例壓力容器壓氣機從大氣中取氣取回部分功量驅(qū)動壓氣機wp大氣機63永動機舉例壓力容器壓氣機取回部分功量驅(qū)動壓氣機wp大氣機6永動機舉例？？機氫氣發(fā)動機水分解裝置取回部分功量驅(qū)動水分解裝置wH2水64永動機舉例？？機氫氣發(fā)動機水分解裝置取回部分功量驅(qū)動水分解裝焦耳和熱一律從1849到1878年，焦耳反復作了四百多次實驗，所得的熱功當量值幾乎都是423.9千克米/千卡，這和現(xiàn)在公認值427千克米/千卡相比，只小0.7%。焦耳用驚人的耐心和巧奪天工的技術(shù)，在當時的實驗條件下，測得的熱功當量值能夠在幾十年時間里不作比較大的修正，這在物理學史上也是空前的。65焦耳和熱一律8焦耳和熱一律1843年8月，在考爾克的一次學術(shù)報告會上，焦耳作了題為《論磁電的熱效應和熱的機械值》的報告。他在報告中提出熱量與機械功之間存在著恒定的比例關系，并測得熱功當量值為1千卡熱量相當于460千克米的機械功。這一結(jié)論遭到當時許多物理學家的反對。66焦耳和熱一律1843年8月，在考爾克的一次學術(shù)報告會上，焦耳焦耳和熱一律1845年在劍橋召開的英國科學協(xié)會學術(shù)會議上，焦耳又一次作了熱功當量的研究報告，宣布熱是一種能量形式，各種形式的能量可以互相轉(zhuǎn)化。但是焦耳的觀點遭到與會者的否定，英國倫敦皇家學會拒絕發(fā)表他的論文。1847年4月，焦耳在曼徹斯特作了一次通俗講演，充分地闡述了能量守恒原理，但是地方報紙不理睬，在進行了長時間的交涉之后，才有一家報紙勉強發(fā)表了這次講演。同年6月，在英國科學協(xié)會的牛津會議上，焦耳再一次提出熱功當量的研究報告，宣傳自己的新思想。會議主席只準許他作簡要的介紹。只是由于威廉·湯姆孫在焦耳報告結(jié)束后作了即席發(fā)言，他的新思想才引起與會者的重視。直到1850年，焦耳的科學結(jié)論終于獲得了科學界的公認。67焦耳和熱一律1845年在劍橋召開的英國科學協(xié)會學術(shù)會議上，焦2-5穩(wěn)定流動能量方程及其應用第2章熱力學第一定律2-2熱力學能和總能2-3閉口系統(tǒng)能量方程2-4流動功和焓2-1熱力學第一定律的實質(zhì)682-5穩(wěn)定流動能量方程及其應用第2章熱力學第一定律2-2熱力學能的導出閉口系循環(huán)69熱力學能的導出閉口系循環(huán)12對于循環(huán)1a2c1對于循環(huán)1b2c1狀態(tài)參數(shù)pV12abc熱力學能的導出70對于循環(huán)1a2c1對于循環(huán)1b2c1狀態(tài)參數(shù)pV12abc熱定義dU=Q－W

熱力學能U是狀態(tài)函數(shù)Q=dU+WQ=U+W閉口系熱一律表達式兩種特例：

絕功系Q=dU

絕熱系W=－dU熱力學能及閉口系熱一律表達式71定義dU=Q－WQ=dU+W閉口dU=Q－W

dU代表某微元過程中系統(tǒng)通過邊界交換的微熱量與微功量兩者之差值，也即系統(tǒng)內(nèi)部能量的變化。

U代表儲存于系統(tǒng)內(nèi)部的能量

內(nèi)儲存能（內(nèi)能、熱力學能）熱力學能的物理意義WQ72dU=Q－WdU代表某微元過程中分子動能（移動、轉(zhuǎn)動、振動）分子位能（相互作用）核能化學能熱力學能熱力學能是狀態(tài)量U是廣延參數(shù)，kJ；u是比參數(shù)，J/kg熱力學能總以變化量出現(xiàn)，其零點人為定義說明：內(nèi)能的性質(zhì)73分子動能（移動、轉(zhuǎn)動、振動）熱力學能熱力學能是狀態(tài)量外部儲存能宏觀動能Ek=mc2/2宏觀位能Ep=mgz機械能系統(tǒng)總能E=U+Ek+Epe=u+ek+ep一般與系統(tǒng)同坐標，常用U,dU,u,du系統(tǒng)總能74外部儲存能宏觀動能Ek=mc2/2機械能系統(tǒng)總能E熱一律：能量守恒與轉(zhuǎn)換定律進入系統(tǒng)的能量－離開系統(tǒng)的能量=系統(tǒng)內(nèi)部儲存能量的變化熱一律的文字表達式75熱一律：能量守恒與轉(zhuǎn)換定律進入系統(tǒng)的能量－離開系統(tǒng)的能量熱2-5穩(wěn)定流動能量方程及其應用第2章熱力學第一定律2-2熱力學能和總能2-3閉口系統(tǒng)能量方程2-4流動功和焓2-1熱力學第一定律的實質(zhì)762-5穩(wěn)定流動能量方程及其應用第2章熱力學第一定律2-2閉口系能量方程推導Q=dU+WQ=U+Wq=du+w

q=u+w表達式單位質(zhì)量工質(zhì)適用條件：1）任何工質(zhì)2）任何過程WQ77閉口系能量方程推導Q=dU+Wq=du+對于準靜態(tài)和可逆過程簡單可壓縮系準靜態(tài)過程閉口系能量方程：78對于準靜態(tài)和可逆過程簡單可壓縮系準靜態(tài)過程閉口系能量方程：2例題1定量空氣在狀態(tài)變化過程中對外放熱60kJ，熱力學能增加70kJ，問空氣是膨脹還是被壓縮？功量是多少？解：根據(jù)公式Q=U+W

因此W<0，說明外界對空氣作功，即空氣被壓縮。提示：熱量的正負值及功的正負值的物理意義要記住.79例題1定量空氣在狀態(tài)變化過程中對外放熱60kJ，熱力學能增加2-5穩(wěn)定流動能量方程及其應用第2章熱力學第一定律2-2熱力學能和總能2-3閉口系統(tǒng)能量方程2-4流動功和焓2-1熱力學第一定律的實質(zhì)802-5穩(wěn)定流動能量方程及其應用第2章熱力學第一定律2-2流動功當質(zhì)量為dm的工質(zhì)在外力的推動下移動距離dx，并通過面積為A的截面進入系統(tǒng)時，則外界所作的流動功為對于單位質(zhì)量工質(zhì)流動功為：流動功是由泵或風機加給被輸送工質(zhì)并隨工質(zhì)流動向前傳遞的一種能量，非工質(zhì)本身具有的能量。81流動功當質(zhì)量為dm的工質(zhì)在外力的推動下移動距離dx，并通過面流動功特點由于工質(zhì)進出開口系統(tǒng)，外界與系統(tǒng)之間所傳遞的一種機械功，表現(xiàn)為流動工質(zhì)進出系統(tǒng)所攜帶和所傳遞和一種能量。在工質(zhì)流動時工質(zhì)的狀態(tài)并沒有發(fā)生變化，因此熱力學能沒有變化，僅僅是工質(zhì)的位置變化。與宏觀流動有關，流動靜止，流動功不存在，pv此時不代表流動功。與所處狀態(tài)有關，是狀態(tài)量。82流動功特點由于工質(zhì)進出開口系統(tǒng)，外界與系統(tǒng)之間所傳遞的一種機焓的定義在有關熱工計算的公式中，時常有U+pV組合出現(xiàn)，定義為焓，用H表示：H=U+pV單位質(zhì)量工質(zhì)的焓稱為比焓，用h表示H=u+pv焓的單位：J、kJ比焓的單位：J/kg，kJ/kg83焓的定義在有關熱工計算的公式中，時常有U+pV組合出現(xiàn)，定義焓的物理意義對于流動工質(zhì)，焓是一種能量，它表示流動工質(zhì)傳遞的總能量中取決于熱力狀態(tài)的那部分能量。在熱力設備中，工質(zhì)總是連續(xù)流動的，隨工質(zhì)流動而轉(zhuǎn)移（傳遞）的能量中，取決于工質(zhì)熱力狀態(tài)的部分是焓不是熱力學能。即開口系隨工質(zhì)流動傳遞的能量是焓，不是熱力學能，當然還包括工質(zhì)的機械能（動能、位能），因此焓的應用比熱力學能更廣泛。84焓的物理意義對于流動工質(zhì)，焓是一種能量，它表示流動工質(zhì)傳遞的焓的物理意義無論對于流動工質(zhì)還是不流動工質(zhì)，比焓都是狀態(tài)參數(shù)。對于流動工質(zhì)，流動功等于pv，比焓表示單位質(zhì)量工質(zhì)沿流動方向向前傳遞的總能量中取決于熱力狀態(tài)的部分。對于不流動工質(zhì)，不存在流動功，比焓也不表示能量，僅是狀態(tài)參數(shù)。工程上一般只需要計算工質(zhì)經(jīng)歷某一過程后焓的變化量，而不是其絕對值，所以焓值的零點可人為地規(guī)定。85焓的物理意義無論對于流動工質(zhì)還是不流動工質(zhì)，比焓都是狀態(tài)參數(shù)2-5穩(wěn)定流動能量方程及其應用第2章熱力學第一定律2-2熱力學能和總能2-3閉口系統(tǒng)能量方程2-4流動功和焓2-1熱力學第一定律的實質(zhì)862-5穩(wěn)定流動能量方程及其應用第2章熱力學第一定律2-2穩(wěn)定流動特點流入和流出熱力系統(tǒng)的質(zhì)量流量相等，且不隨時間而變化；進、出口處工質(zhì)的狀態(tài)不隨時間而變化；系統(tǒng)和外界交換的熱量和功不隨時間而改變。87穩(wěn)定流動特點流入和流出熱力系統(tǒng)的質(zhì)量流量相等，且不隨時間而變進口質(zhì)量m1、流速c1、高度z1出口質(zhì)量m2、流速c2、高度z2穩(wěn)定流動：

開口系穩(wěn)定流動能量方程推導88進口質(zhì)量m1、流速c1、離開系統(tǒng)的能量

開口系穩(wěn)定流動能量方程推導進入系統(tǒng)的能量

89離開系統(tǒng)的能量開口系穩(wěn)定流動能量方程推導進入系統(tǒng)的能量3根據(jù)熱力學第一定律文字表達式：開口系穩(wěn)定流動能量方程推導注意u+pv為比焓90根據(jù)熱力學第一定律文字表達式：開口系穩(wěn)定流動能量方程推導注意開口系穩(wěn)定流動能量方程推導91開口系穩(wěn)定流動能量方程推導34以上兩式稱為開口系統(tǒng)的穩(wěn)定流動能量方程開口系穩(wěn)定流動能量方程對于單位質(zhì)量工質(zhì)：對于質(zhì)量為mkg工質(zhì)：92以上兩式稱為開口系統(tǒng)的穩(wěn)定流動能量方程開口系穩(wěn)定流動能量方程對于微元過程，穩(wěn)定流動能量方程寫成開口系穩(wěn)定流動能量方程開口系穩(wěn)定流動能量方程適用條件：任何工質(zhì)、任何穩(wěn)定流動過程93對于微元過程，穩(wěn)定流動能量方程寫成開口系穩(wěn)定流動能量方程開技術(shù)功定義：在工程熱力學中，將工程技術(shù)上可以直接利用的動能差、位能差及軸功三項之和稱為技術(shù)功，用Wt表示

對于單位質(zhì)量工質(zhì)，94技術(shù)功定義：在工程熱力學中，將工程技術(shù)上可以直接利用的動能差開口系穩(wěn)定流動能量方程對于微元過程：95開口系穩(wěn)定流動能量方程對于微元過程：38可以假定質(zhì)量為m的工質(zhì)從進口截面處的狀態(tài)1變化到出口截面處的狀態(tài)2，從外界吸收了熱量Q,作了膨脹功W。根據(jù)閉口系統(tǒng)的熱力學第一定律表達式對比開口系統(tǒng)的穩(wěn)定流動能量方程式可得技術(shù)功表達式96可以假定質(zhì)量為m的工質(zhì)從進口截面處的狀態(tài)1變化到出口式中，v恒為正值，負號表示技術(shù)功的正負與dp相反。對可逆過程97式中，v恒為正值，負號表示技術(shù)功的正負與dp相反。對可可得（適用于一般過程）（適用于可逆過程）對于微元可逆過程，技術(shù)功的圖形表示將上式代入開口系統(tǒng)的穩(wěn)定流動能量方程式98可得（適用于一般過程）（適用于可逆過程）對于微元可逆過程，技關于技術(shù)功可逆過程的技術(shù)功在壓容圖（p-v圖，示功圖）上表示，是曲線與縱坐標圍成曲線面積。dp<0，工質(zhì)壓力降低，技術(shù)功為正，工質(zhì)對機器做功，如汽輪機，燃氣輪機dp>0，工質(zhì)壓力增加，技術(shù)功為負，機器對工質(zhì)做功（消耗外界的功），如壓氣機、電風扇99關于技術(shù)功可逆過程的技術(shù)功在壓容圖（p-v