《工程热力学》教学课件(上)

1、工程热力学教学课件授课60学时实验4学时工程热力学教学课件授课60学时0-1 自然界的能源及其利用 一、能源及其分类 定义:能源是指可向人类提供各种能量和动力的物质资源。 能源概论（绪论）工程热力学 Thermodynamics 能源可以根据来源、形态、使用程度和技术、污染程度以及性质等进行分类: 0-1 自然界的能源及其利用 一、能源及其分类 定义:能(一)按来源分: 1.来自太阳的辐射能:如 煤炭、石油 、天然气、风能等； 2.来自地球本身:如 地热能、铀、钍等； 3.来自月球和其他天体的引力:如 潮汐能等；(二)按形态分: 1.一次能源:如 煤炭、石油 、铀等； 2.二次能源:如 电力、

2、蒸汽等；工程热力学 Thermodynamics(一)按来源分: 2.来自地(三)按使用程度和技术分: 1.常规能源:如 煤炭、石油 、天然气、风能等； 2.新能源:如 地热能、太阳能、核能等。(四)按污染程度分: 分清洁能源和非清洁能源；(五)按性质分: 1.含能体能源：如煤炭、石油 ； 2.过程性能源: 如 水力能，风能等。工程热力学 Thermodynamics(三)按使用程度和技术分: 对于能源工作者，更多的是采用一次能源和二次能源，常规能源和新能源的概念。 表11 能源分类二、能源的利用与历史发展、国民经济 （一）能源利用的三个历史时期：薪柴时期，煤炭时期和石油时期。 （二）能源消费

3、弹性系数： 工程热力学 Thermodynamics 对于能源工作者，更多的是采用一次能源和二次能源，常规序号国家1990年GDP/亿美元2006年GDP/亿美元1990-2006年GDP年增长率（%）1990年能源消耗/万吨2006年能源消耗/万吨1990-2006年能源消耗年增长率（%）1990-2006年能源消费弹性指数2006年人口/万人2006年人均能源消费/kg 1美国548961316395.6192763.82014060.30.052989967492德235622.129267-1.2-0.298241.135533法国11954224814227

4、27.617460-1.6-0.46103.828594英国9755237705.721217.6219000.20.046036.136155加拿大5680127165.220908.9240340.90.173255.673616俄罗斯608199063.1878274487-17-5.4814237639327日本29320436842.544591.643460-0.2-0.081275734458韩国253688828.19265155903.30.414841.832289中国35462657913.487992.31514413.50.26131180115310巴西479210

5、6785.113353.1153990.90.1818869824全世界2102344824495.3861676.69569310.70.136517761469世界主要国家能源消费状况 工程热力学 Thermodynamics序号国家1990年GDP/亿美元2006年GDP/亿美元1三、能源的利用与环境、社会发展 （一）主要污染：温室效应与热污染；酸雨、臭氧层的破坏、放射性污染、烟尘等; （二）可持续发展与节能 节约能源是解决可持续发展的战略措施之一，也是本学科研究的一个重要方面。 四、我国的能源事业 （一）储量丰富，种类齐全； （二）多种能源结构； 工程热力学 Thermodynamic

6、s三、能源的利用与环境、社会发展 （一）主要污染：温室效应与（三）面临如下一些问题： 1、人均能源占有量低 ： 中国、美国与世界能源储备的比较（2006） 原煤/t原油/t天然气/m3水电/(kW.h)铀/t中国1.14510112.201092.4510126.0830101238.0103美国2.46610113.71095.9310124.4850101234.2103世界合计9.09110111.645010111.8110142.8696010132938.3103中国人均871.71.8691034.640103-美国人均82512.419.8310315.0103-世界人均139

7、25.127.610343.78103-工程热力学 Thermodynamics（三）面临如下一些问题： 1、人均能源占有量低 ： 中国、美2、能源利用率低下 ：各国能源利用效率（） 3、污染严重 国家能源利用率中国36.81美国50.00日本52.51德国50.22印度40.06俄罗斯54.08澳大利亚46.21巴西62.26世界平均50.32工程热力学 Thermodynamics2、能源利用率低下 ：各国能源利用效率（） 3、污染严0-2 热能的利用 一、热能的利用 人类利用的主要能源有：水力能、风能、地热能、太阳能、燃料的化学能和原子核能。世界一次能源消费结构（%） 从某种意义上讲，能

8、源的开发和利用就是热能的开发和利用。 年 份煤 炭石 油天 然 气水电及其他195061.127.49.81.7196052.032.014.020197035.242.719.92.2198030.844.221.53.5199029.036.019.515.5201022.438.523.915.2202024.3018.043.016.0工程热力学 Thermodynamics0-2 热能的利用 一、热能的利用 人类利用的主要二、热能利用的形式和热科学发展简史 1、热能利用的形式 直接利用：是指直接用热能加热物体，热能的形式不发生变化。 间接利用：是指把热能转换为机械能，以满足人类生产生

9、活对动力的需要。 工程热力学 Thermodynamics二、热能利用的形式和热科学发展简史 1、热能利用的形式 直接2、热科学发展简史 17631784年间瓦特改进了蒸汽机使之用于生产，大大提高了生产力； 1842年、18431848年迈尔和焦耳各自独立发现热力学第一定律；1824年卡诺提出了卡诺循环和卡诺定理，奠定了热力学第二定律基础； 18501851年克劳修斯和开尔文先后独立提出了热力学第二定律；19061912年能斯特提出了热力学第三定律。2、热科学发展简史 17631784年间瓦特改进了蒸汽机0-3 工程热力学的研究对象、内容和方法 一、研究对象 热力学是研究热能和机械能相互转换规

10、律，以提高能量利用经济性（节能）为主要目的的一门学科。 二、主要内容 （一）、热力学基本定律：热力学第一定律、热力学第二定律。 （二）、工质的热力性质和热力过程：理想气体、实际气体、蒸气和湿空气等 。 （三）、工程热力学的应用：工程热力过程、热力循环、装置的分析研究。 工程热力学 Thermodynamics0-3 工程热力学的研究对象、内容和方法 一、研究对象 三、研究方法 经典热力学：宏观和唯象的方法，简单、可靠。 统计热力学：微观和统计的方法。 四、教与学 1.教材：傅秦生.工程热力学 第2版 .机械工业出版社，20202.参考书：沈维道、童钧耕编.工程热力学 .高教出版社Termody

11、namics3.考核：考试80%，平时20% （作业15%，实验5%）工程热力学 Thermodynamics三、研究方法 经典热力学：宏观和唯象的方法，简单、可靠。 第一章 基本概念 第一节 热力系、状态与状态参数 一、热力系统与工质1、定义 人为划定的一定范围内的研究对象称为热力系统，简称热力系或系统。热力系统固定边界边界系统系统工程热力学 Thermodynamics移动边界第一章 基本概念 第一节 热力系、状态与状态参数 一、热2、分类闭口系：与外界无物质交换的系统 CM 开口系：与外界有物质交换的系统 CV 按物质交换简单可压缩系：热力系与外界只有热量和可逆 体积变化功的交换。孤立系

12、：与外界无任何能量和物质交换的热力系。 绝热系：与外界无热量交换的系统。 热 源：与外界仅有热量的交换，且有限热量的 交换不引起系统温度变化的热力系统。 按能量交换工程热力学 Thermodynamics2、分类闭口系：与外界无物质交换的系统 CM 开口系：与外（二）、工质：用来实现能量相互转换的媒介物质称为工质。理想气体 实际气体 蒸 气 工质工程热力学 Thermodynamics（二）、工质：用来实现能量相互转换的媒介物质称为工质。理想气（一）热力状态：热力系在某一瞬间所呈现的宏观 物理状况。(简称状态) 二、平衡状态1、定义：一个热力系统，如果在不受外界影响的条件下，系统的状态能够始终

13、保持不变，则系统的这种状态称为平衡状态。2、实现条件：p=0 T=0 (=0)。 （二）平衡状态 工程热力学 Thermodynamics（一）热力状态：热力系在某一瞬间所呈现的宏观二、平衡状态1、三、热力状态参数、基本状态参数 定义：描述系统状态的宏观物理量 (一)、状态参数分类：广延量参数：有关，如 H、U、S 等，广延量 参数具有可加性 强度量参数：无关，如 p、T、v，u，h 等 按与所含工质的量有关否工程热力学 Thermodynamics三、热力状态参数、基本状态参数 定义：描述系统状态的宏观物理按是否直接或易测基本状态参数：可以直接或易测的状态参数。如p、v 和T 。非基本状态参

14、数：不能直接或易测的状态参数。如H，S，U 等 或数学特征：，工程热力学 Thermodynamics按是否直接或易测基本状态参数：可以直接或易测的状态参数。如p(二)、基本状态参数 1、比体积 ：比体积就是单位质量的工质所占的体积。 2、压力 ：压力即物理学中的压强，单位是Pa（N/m2）。 绝对压力：p 大气压力： 表压力 ：真空度 ：工程热力学 Thermodynamics(二)、基本状态参数 1、比体积 ：比体积就是单位质量的工质3、温度：B科学定义： 温度是决定系统间是否存在热平衡的宏观物理量。 热平衡A热力学第零定律 : 如果两物体和第三个物体处于热平衡，则这两个物体之间必然处于热

15、平衡。俗称是物体冷热程度的标志。 工程热力学 Thermodynamics3、温度：B科学定义：热平衡A热力学第零定律 :俗称是物C温标：温度的数值表示 经验温标建立的三要素： 热力学温标：理论温标，符号T 单位 K 根据热力学第二定律建立。基准点：水的三相点（273.16 K）新摄氏温标： 符号 t 单位。 t（）=T（K）-273.15 工程热力学 ThermodynamicsC温标：温度的数值表示 经验温标建立的三要素： 热力学国际实用温标指包括水的三相点在内的若干固定点的温度，如下表所示 国际实用温标的固定点 国际实用温标：（ITS90） 工程热力学 Thermodynamics国际实

16、用温标指包括水的三相点在内的若干固定点的温度，如下表所 同时，又把平衡氢三相点以上的温度分了三个区间，并给出了相应的温度计算公式： -259.34630.74用铂电阻温度计测量，电阻丝是无应力的和退火的。公式（略）。 630.741064.43用铂铑（10）铂热电偶测量，电动势与温度关系为：式中： 由630.740.2的银凝固点与金凝固点温度确定。 1064.43以上由普朗克辐射定律定义，用1064.43作参考温度。 工程热力学 Thermodynamics 同时，又把平衡氢三相点以上的温度分了三个区间，并给出3、状态方程：描述平衡态基本状态参数间关系表达式 称为“状态方程式”。 2、状态参数

17、坐标图状态参数坐标图1、独立的状态参数 ：简单可压缩系统 2。 四、状态参数坐标图和状态方程式 工程热力学 Thermodynamics3、状态方程：描述平衡态基本状态参数间关系表达式2、状态参数第二节 热力过程、功量及热量一、热力过程 定义：热力系从一个状态向另一个状态变化时所经 历的全部状态的总和。二、准平衡(准静态)过程 准平衡过程的实现工程热力学 Thermodynamics第二节 热力过程、功量及热量一、热力过程 定义：热力系从一二、准平衡(准静态)过程 定义：由一系列平衡态组成的热力过程实现条件：破坏平衡态存在的不平衡势差(温差、 力差、化学势差)应为无限小。 即p0 T0 (0)

18、 工程热力学 Thermodynamics二、准平衡(准静态)过程 定义：由一系列平衡态组成的热力过程三、可逆过程 当系统完成某一热力过程后，如果有可能使系统再沿相同的路径逆行而恢复到原来状态，并使相互中所涉及到的外界亦恢复到原来状态，而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程。 实现条件：准平衡过程加无耗散效应的热力过程 才是可逆过程。力学例子： 定义： 工程热力学 Thermodynamics三、可逆过程 当系统完成某一热力过程后，如果有可能使系1、功 或 符号规定 系统对外作功：+ 外界对系统作功：-四、可逆过程的体积变化功和热量 工程热力学 Thermodynamics1、功 或 符号规

19、定 系统对外作功：+ 外界对2、热量 或符号规定 吸热：+ 放热：- 熵 比熵 工程热力学 Thermodynamics2、热量 或符号规定 吸热：+ 放热：- 熵 比熵 工程热第三节 热力循环 一、定义：工质从某一初态出发经历一系列热力状态变化后又回到原来初态的热力过程即封闭的热力过程，简称循环。 二、分类 按性质 可逆循环:全部由可逆过程构成。 不可逆循环:只要存在不可逆过程。 按目的 正循环(即动力循环)：对外输出动力。 逆循环(即制冷循环或热泵循环）：制冷或制热。 工程热力学 Thermodynamics第三节 热力循环 一、定义：工质从某一初态出发经历一系列热力制冷循环： 制热（热泵

20、）： 三、能量利用经济性 能量利用经济性 动力循环： 热效率 制冷系数 制热系数 工程热力学 Thermodynamics制冷循环： 制热（热泵）： 三、能量利用经济性 能量利用经工程热力学 Thermodynamics本章小结 一、基本要求：1、掌握工程热力学的基本概念和一些专门术语；2、掌握状态参数及基本状态参数的测算，可逆过程及其功量、热量的计算。工程热力学 Thermodynamics本章小结 一、基本工程热力学 Thermodynamics二、基本知识点：1、热力系统与工质（1）热力系统（2）工质2、热力状态（1）定义（2）平衡状态3、状态参数（1）定义与分类（2）基本状态参数定义分

21、类定义实现条件工程热力学 Thermodynamics二、基本知识点：1工程热力学 Thermodynamics（3）状态参数坐标图与状态方程4、热力过程（1）准平衡过程（2）可逆过程（3）可逆过程的功量和热量 可逆过程的体积变化功 可逆过程的热量与熵定义实现条件定义实现条件工程热力学 Thermodynamics（3）状态参数坐标5、热力循环（1）定义（2）分类（3）能量利用率（经济性）工程热力学 Thermodynamics热效率 制冷系数 制热系数 5、热力循环工程热力学 Thermodynamics热效率三、主要公式：热效率 制冷系数 制热系数 工程热力学 Thermodynamics

22、三、主要公式：热效率 制冷系数 制热系数 工程热力学 Th第二章 热力学第一定律 第一节 热力学第一定律及其实质 热力学第一定律：热能可以转变为机械能，机械能可以转变为热能 ,在它们的传递和相互转换过程中，总量保持不变。 热力学第一定律的实质：“量” 守恒 工程热力学 Thermodynamics热力学第一定律是能量转换与守恒在热力学中的应用。 焦耳的实验和瓦特的蒸汽机等已证实了热力学第一定律。 第二章 热力学第一定律 第一节 热力学第一定律及其实质 热热力学能U 是状态参数； 比热力学能 u=U/m 热力学能分子动能Uk（T） 化学能核能 分子位能Up（T、v） 工程热力学 Thermody

23、namics第二节 热力学能和总能 一、热力学能：工质微观粒子所具有的能量。 热力学能U 是状态参数； 比热力学能 u=U/m 热力学能二、外部储存能 或 或三、储存能 比储存能 工程热力学 Thermodynamics二、外部储存能 或 或三、储存能 比储存能 工程热力第三节 热力学第一定律的一般表达式 一、一般的关系式为： 进入系统的能量流出系统的能量系统能量的增量入出增量 二、一般表达式： 出： 或 增量：入：工程热力学 Thermodynamics第三节 热力学第一定律的一般表达式 一、一般的关系式为： 进一、能量方程： 二、分析 ： 外热能 内热能或机械能 体积变化功热能第四节 闭口

24、系的能量方程 热力学第一定律基本表达式 工程热力学 Thermodynamics一、能量方程： 二、分析 ： 外热能 内热能或机械第五节 稳定流动系统的能量方程 一 稳定流动系统 定义：稳定流动系统是指热力系统内各点状态参数不 随时间变化的流动系统。 实现条件：1 进出系统的工质流量相等且不随时间而变；2 系统进出口工质的状态不随时间而变； 3 系统与外界交换的功和热量等所有能量不随时间 而变。 工程热力学 Thermodynamics第五节 稳定流动系统的能量方程 一 稳定流动系统 定义：稳二 流动功 定义：开口系统中工质流入和流出系统所作的推动功 的代数和。 推动功：同理：或 流动功：工程

25、热力学 Thermodynamics二 流动功 定义：开口系统中工质流入和流出系统所作的推动功三 稳定流动系统的能量方程 工程热力学 Thermodynamics三 稳定流动系统的能量方程 工程热力学 Thermody引入焓H ： 或 或 对于微元过程：工程热力学 Thermodynamics引入焓H ： 或 或 对于微元过程：工程热力学 Ther四 技术功及稳流能量方程的其他形式从而有 或 可逆过程： 或工程热力学 Thermodynamics四 技术功及稳流能量方程的其他形式从而有 或 可逆过程或 或 对于微元过程： 或 工程热力学 Thermodynamics或 或 对于微元过程： 或

26、工程热力学 Thermodyn五、 焓 定义式比焓 物理意义： 焓是开口系统中流入（或流出）系统工质所携带的取决于热力学状态的总能量。工程热力学 Thermodynamics五、 焓 定义式比焓 物理意义：工程热力学 Thermo第六节 能量方程的应用 一 叶轮式机械1、动力机（汽轮机，燃气轮机） 能量方程 化 简： 确立系统：稳定流动系统（sssf）设备示意简图叶轮式动力机工程热力学 Thermodynamics第六节 能量方程的应用 一 叶轮式机械1、动力机（汽轮机同理可得 2、耗功机械（叶轮式压缩机，水泵）叶轮式耗功机械 工程热力学 Thermodynamics同理可得 2、耗功机械（叶

27、轮式压缩机，水泵）叶轮式耗功机械 二 热交换器* 工程热力学 Thermodynamics 二 热交换器* 工程热力学 Thermodynamic 二 热交换器* 确立系统：sssf能量方程 化 简： 工程热力学 Thermodynamics热流体冷流体 二 热交换器* 确立系统：sssf能量方程 化 或 三 节流 能量方程 工程热力学 Thermodynamics或 三 节流 能量方程 工程热力学 Thermo例1 进入汽轮机新蒸汽的参数为 ， ， ，出口参数为： ， , ，蒸汽的质量流量 .试求(1) 汽轮机的功率；(2) 忽略蒸汽进、出口动能变化引起的计算误差；(3) 若蒸汽进出口高度差

28、为12m,求忽略蒸汽进、出口势能变化引起的计算误差。工程热力学 Thermodynamics例1 进入汽轮机新蒸汽的参数为 依题意：q0，gz0，故有解（1）取汽轮机进、出口所围空间为控制容积系统，如图所示，则系统为稳定流动系统。从而有 功率工程热力学 Thermodynamics依题意：q0，gz0，故有解（1）取汽轮机进、出口所围（2）忽略工质进出口动能变化，单位质量工质对外输出功的增加量(或减少量) 忽略工质进出口动能变化引起的相对误差（3）忽略工质进出口势能变化，单位质量工质对外输出功的增加量(或减少量)工程热力学 Thermodynamics（2）忽略工质进出口动能变化，单位质量工质

29、对外输出功的增加量例2 空气在一活塞式压气机中被压缩。压缩前空气的参数是： ， ，压缩后空气的参数是： ， 。设在压缩过程中每千克空气的热力学能增加 ，同时向外放出热量 ，试求（1）压缩过程中对每千克空气所做的功；（2）每生产 压缩空气所做的功；（3）若该压气机每分钟生产 压缩空气，带动此压气机要用多大功率的电动机？系统为闭口系，能量方程为：解（1）则工程热力学 Thermodynamics例2 空气在一活塞式压气机中被压缩。压缩前空气的参数是：（2）系统由：得：由（1）知：（3）带动此压气机的电动机功率可视为稳定流动系统（如图所示）则能量方程为：工程热力学 Thermodynamics（2）

30、系统由：得：由（1）知：（3）带动此压气机的电动机功率工程热力学 Thermodynamics本章小结 . 基本要求：一、深入理解热力学第一定律的实质；二、正确、熟练地掌握热力学第一定律的各种表达式，以解决工程实际中的有关问题；三、掌握技术功和状态参数焓的概念与计算。工程热力学 Thermodynamics本章小结 . 基工程热力学 Thermodynamics. 基本知识点：一、热力学第一定律及其实质；二、热力学能和总能；三、闭口系的能量方程热力学第一定律基本表达式 微元： 或可逆： 或或可逆： 工程热力学 Thermodynamics. 基本知识点：工程热力学 Thermodynamics

31、四、稳定流动系统的能量方程 或 或 或 或 对于微元过程： 或 五、焓 物理意义工程热力学 Thermodynamics四、稳定流动系统的工程热力学 Thermodynamics六、稳定流动系统能量方程的应用 叶轮式机械 热交换器 节流 设备示意简图 确立系统 能量方程 化简工程热力学 Thermodynamics六、稳定流动系统能工程热力学 Thermodynamics. 主要公式：或可逆： 工程热力学 Thermodynamics. 主要公式：或第三章 热力学第二定律第一节 热力过程的方向性温差传热过程2. 自由膨胀 气体自由膨胀 1. 温差传热一、热力过程的方向性 工程热力学 Therm

32、odynamics第三章 热力学第二定律第一节 热力过程的方向性温差传热过3.摩擦生热4.电容电感电路电容电感电路二、热力学第二定律的任务 研究热力过程的方向性，以及由此而引起的非自发过程的补偿和补偿限度是热力学第二定律的任务。工程热力学 Thermodynamics3.摩擦生热4.电容电感电路电容电感电路二、热力第二节 热力学第二定律的表述克劳修斯的说法： 不可能把热量从低温物体传向高温物体而 不引起其他变化。开尔文的说法： 不可能从单一热源取热使之完全变为功而 不引起其他变化。其他说法，如： 第二类永动机是造不成的。一、 热力学第二定律的各种表述工程热力学 Thermodynamics第二

33、节 热力学第二定律的表述克劳修斯的说法：开尔文的说法：其二、热力学第二定律各种表述的等效性等效性证明：假设开尔文说法成立，克劳休斯说法不成立。工程热力学 Thermodynamics克劳修斯的说法： 不可能把热量从低温物体传向高温物体而 不引起其他变化。开尔文的说法： 不可能从单一热源取热使之完全变为功而 不引起其他变化。二、热力学第二定律各种表述的等效性等效性证明：工程热力学 二、热力学第二定律各种表述的等效性热源：失去 冷源：失去 总效果：从单一热源吸热 全部转变为功 外界：得到 等效性证明工程热力学 Thermodynamics二、热力学第二定律各种表述的等效性热源：失去 冷源：失去 等

34、效性证明：假设开尔文说法成立，克劳休斯说法不成立。工程热力学 Thermodynamics克劳修斯的说法： 不可能把热量从低温物体传向高温物体而 不引起其他变化。开尔文的说法： 不可能从单一热源取热使之完全变为功而 不引起其他变化。 总效果：从单一热源吸热 全部转变为功 等效性证明：工程热力学 Thermodynamics克劳修第三节卡诺循环和卡诺定理一、卡诺循环 卡诺循环由两个定温和两个绝热可逆过程组成，如右图。1 、卡诺循环的组成2 、卡诺循环的热效率工程热力学 ThermodynamicsTH：高温热源温度/K;TL：低温热源温度/K;第三节卡诺循环和卡诺定理一、卡诺循环 卡诺循环由两个

35、定温二、概括性卡诺循环 1 、组成 （理想气体）两个定温+吸热和放热变化率相同的过程+回热 2 、热效率工程热力学 Thermodynamics二、概括性卡诺循环 1 、组成 （理想气体）两个定温+三、 卡诺定理定理1： 假设 且 由 ， 得 反证法证明定理1 定理2：工程热力学 Thermodynamics三、 卡诺定理定理1： 假设 令 B机逆转成为一制冷机，使A、B构成一联合热机： 热源：得到 外界：得到 冷源：失去 违反热力学第二定律的克劳修斯的说法, 不可能。 同理： 不可能 只有 工程热力学 Thermodynamics令 B机逆转成为一制冷机，使A、B构成一联合热机： 热源：得四

36、、卡诺循环卡诺定理的意义1、 2、 ，应尽量减少不可逆 3、 不可能， 不可能； 4、5、 热量有效能（热火用）：热量无效能（热火无）： 工程热力学 Thermodynamics四、卡诺循环卡诺定理的意义1、 2、 ，应尽量五、变温热源（多热源）的可逆循环 定义： 所谓平均吸热温度(或平均放热温度)是工质在变温吸热(或放热)过程中温度变化的积分平均值。吸热量：同理，平均放热温度：热效率：平均吸热温度：工程热力学 Thermodynamics五、变温热源（多热源）的可逆循环 定义： 所谓平均吸热温度第四节 状态参数熵考虑到Q 的正、负号 微元可逆循环a-b-c-d-a 整个可逆循环1-A-2-B

37、-1 工程热力学 Thermodynamics第四节 状态参数熵考虑到Q 的正、负号 微元可逆循环a-b整个可逆循环1-A-2-B-1 即： 或 工程热力学 Thermodynamicsef熵整个可逆循环1-A-2-B-1 即： 或 工一.克劳修斯不等式 考虑到Q 的正、负号 微元不可逆循环a-b-c-d-a 整个不可逆循环1-A-2-B-1 第五节 克劳修斯不等式和不可逆过程的熵变工程热力学 Thermodynamics一.克劳修斯不等式 考虑到Q 的正、负号 微元即： 整个不可逆循环1-A-2-B-1 工程热力学 Thermodynamics克劳修斯不等式 热力学第二定律的数学表达式之一

38、即： 整个不可逆循环1-A-2-B-1 工程热力学解：（1）作热机时 （2）作制冷机时，按题设工作参数有 例1： 某热机从TH=1000K的热源吸热2000kJ，向TL=300K的冷源放热810kJ。（1）此循环满足克劳修斯不等式吗？是可逆循环还是不可逆循环？（2）若将此热机作制冷机用，从的冷热源吸热时，是否可能向的热源放热？ 工程热力学 Thermodynamics可行、不可逆不可行解：（1）作热机时 （2）作制冷机时，按题设工作参数二、不可逆过程的熵变 对于不可逆过程1-A-2,构成循环1-A-2-B-1： 工程热力学 Thermodynamics二、不可逆过程的熵变 对于不可逆过程1-A

39、-2,构成循环1-微元过程： 或 热力学第二定律的数学表达式之一工程热力学 Thermodynamics微元过程： 或 热力学第三、熵流和熵产 熵流 熵产 工程热力学 Thermodynamics三、熵流和熵产 熵流 熵产 工程热力学 第六节 熵增原理 一、孤立系的熵增原理 孤立系： 孤立系的熵增原理：孤立系统的熵可以增大或保持不变，但不可能减少。 工程热力学 Thermodynamics第六节 熵增原理 一、孤立系的熵增原理 孤立系： 热力学第二定律的数学表达式之一熵增原理的应用： 工程热力学 Thermodynamics热力学第二定律的数学表达式之一熵增原理的应用： 工程热力学 解 （1）

40、工程热力学 Thermodynamics 例1： 某热机从TH=1000K的热源吸热2000kJ，向TL=300K的冷源放热810kJ。（1）此循环可行吗？是可逆循环还是不可逆循环？（2）若将此热机作制冷机用，从TL=300K冷热源吸热810kJ时，是否可能向TH=1000K的热源放热2000kJ？ 解 （1）工程热力学 Thermodynamics 例（2）工程热力学 Thermodynamics（2）工程热力学 Thermodynamics例3 设两恒温物体A和B，温度分别为1500K和500K。试根据熵增原理计算分析下面两种情况是否可行？若可行是否可逆？（1）B 向A 传递热量1000k

41、J; （2） A 向B 传递热量1000kJ 解 （1）工程热力学 Thermodynamics例3 设两恒温物体A和B，温度分别为1500K和500K。试（2）同理，对于A放出热量和B得到热量的情况，有工程热力学 Thermodynamics（2）同理，对于A放出热量和B得到热量的情况，有工程热力学 例4 将0.5kg温度为1200的碳钢放入盛有4kg温度为20的水的绝热容器中，最后达到热平衡。试求此过程中不可逆引起的熵产。碳钢和水的比热容分别为 和 解 首先求平衡温度 工程热力学 Thermodynamics例4 将0.5kg温度为1200的碳钢放入盛有4kg温度为 水的熵变碳钢的熵变水和碳钢所构成的孤立系的总熵增，即该过程的熵产工程热力学 Thermodynamics水的熵变碳钢的熵变水和碳钢所构成的孤立系的总熵增，即该过程的二、绝热系（控制质量）的熵增原理绝热系： 应用： 闭 口 系： 稳定流动系： 工程热力学 Thermodynamics二、绝热系（控制质量）的熵增原理绝热系： 解 : 根据绝热过程的判据 来确定。（1）已知例5 初态为0.1MPa、15的空气在压缩机中被绝热压缩到0.5MPa,