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1、节能原理与技术22.1 热力学基本概念热力学基本概念1.热力系统2.热力系统状态参数3.热力过程4.热力循环1、热力学基本概念2.1.1 热力系统热力系统定义：定义：由某种边界包围，被取作研究对象的特定物质或空间。2.1.2 热力系统状态参数热力系统状态参数状态参数：描述热力系所处宏观状态各个物理量。状态参数：描述热力系所处宏观状态各个物理量。状态参数的特性状态参数的特性状态的单值函数状态的单值函数物理描述物理描述与过程无关；与过程无关；数学描述数学描述微分是全微分微分是全微分温度、压力、比容、焓、熵、温度、压力、比容、焓、熵、火火用用2.1.3 热力过程热力过程热力系由一个状态变化到另一个状
2、态所经历的全部状态的集合热力系由一个状态变化到另一个状态所经历的全部状态的集合热力系由一个状态变化到另一个状态所经历的全部状态的集合热力系由一个状态变化到另一个状态所经历的全部状态的集合2.1.4 热力循环热力循环蒸气动力循环蒸气动力循环朗肯循环朗肯循环再热循环再热循环回热循环回热循环2.1.4 热力循环热力循环内燃机循环内燃机循环定容加热循环定容加热循环定压加热循环定压加热循环混合加热循环混合加热循环2.1.4 热力循环热力循环燃气轮机循环燃气轮机循环制冷循环制冷循环2.1.4 热力循环热力循环2.2 热力学第热力学第一定律一定律进入的能量E1=储存能量的增量E+离开的能量E2闭口系能量方程
3、闭口系能量方程Q=U+pdVq=u+pdv可逆过程可逆过程稳定流动系能量方程及应用2.2 热力学第热力学第一定律一定律Q=H+1/2mcf2+mgz+Ws=H+Wtq=h+1/2cf2+gz+ws=h+wt Q=H-Vdp q=h-vdp可逆过程12 稳定流动能量方程式的应用稳定流动能量方程式的应用1.蒸汽轮机、汽轮机蒸汽轮机、汽轮机流进系统：流出系统：内部储能增量：013 2、压气机，水泵类、压气机，水泵类流入流出内增=02、压气机，水泵类、压气机，水泵类15 3、换热器（锅炉、加热器等）、换热器（锅炉、加热器等）(heatexchanger:boiler、heater)16 流流入：入：流
4、出：流出：内增：0若忽略动能差、位能差3、换热器（锅炉、加热器等）、换热器（锅炉、加热器等）17 4、管内流动、管内流动流入：流入：流出：流出：内增：内增：02.3 热力学第热力学第二定律二定律1.热力学第二定律的几种表述热力学第二定律的几种表述克劳修斯说法：克劳修斯说法：不可能把热从低温物体传到高温物体不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。而不引起其他变化。开尔文说法开尔文说法:不可能从单一热源取热使之完全变成功不可能从单一热源取热使之完全变成功而不产生其他影响。而不产生其他影响。普朗克说法：普朗克说法：不可能制造一个机器，使之在循环动作不可能制造一个机器，使之在循环动作中把一重
5、物升高，而同时使一热源冷却。中把一重物升高，而同时使一热源冷却。熵增原理熵增原理:孤立系统或绝热系统的熵可以增大孤立系统或绝热系统的熵可以增大,不变不变,但但绝对不会减少。绝对不会减少。热力学第二定律告诉我们什么？热力学第二定律告诉我们什么？能量的转换具有方向性和不可逆性！能量的转换具有方向性和不可逆性！2.卡诺定理卡诺定理热效率卡诺定理1、在相同的高温热源和相同的低温热源之间的可逆热、在相同的高温热源和相同的低温热源之间的可逆热机的热效率恒高于不可逆热机的热效率机的热效率恒高于不可逆热机的热效率2、在相同的高温热源个低温热源工作的可逆热机有共、在相同的高温热源个低温热源工作的可逆热机有共同的
6、热效率，而与工质无关。同的热效率，而与工质无关。3.熵增原理熵增原理过程：克劳修斯不等式循环：克劳修斯积分不等式(绝热)孤立系统:熵增原理2.4 1.的基本概念的基本概念热力学第热力学第一定律一定律:在任何能量转换中，在任何能量转换中，火火用和用和火火无的总量保无的总量保持不变。持不变。热力学第热力学第二定律二定律:每种能量都是由每种能量都是由火火用和用和火火无两部分组成，无两部分组成，且其中之一为零。且其中之一为零。2.热力系统热力系统火火用的计算用的计算 2.热力系统热力系统火火用的计算用的计算(1)封闭系统封闭系统火火用的计算用的计算(1)封闭系统封闭系统火火用的计算用的计算从给定状态到
7、环境状态积分从给定状态到环境状态积分封闭系统的封闭系统的火火无等于无等于:从状态从状态1可逆转变到状态可逆转变到状态2所能完成的最大功为所能完成的最大功为:(2)稳定流动开口系统稳定流动开口系统火火用的计算用的计算工质从给定状态以可逆方式转变到环境状态工质从给定状态以可逆方式转变到环境状态,并且只与环并且只与环境交换热量时所做出的最大有用功境交换热量时所做出的最大有用功由能量平衡方程式由能量平衡方程式:相应的相应的火火无为无为:从状态从状态1可逆转变到状态可逆转变到状态2所能完成的最大功为所能完成的最大功为:(3)理想气体理想气体火火用的计算用的计算利用理想气体状态方程也可以进行计算利用理想气
8、体状态方程也可以进行计算 温度温度火火用用 压力压力火火用用(3)燃料燃料火火用的计算用的计算燃料与氧气完全燃烧反应后燃料与氧气完全燃烧反应后,以可逆方式转变到完全平衡以可逆方式转变到完全平衡的环境状态所能做出的最大功。的环境状态所能做出的最大功。标准燃料标准燃料火火用：用：1个大气压，个大气压，25时的燃料时的燃料火火用用燃料燃料火火用用=标准燃料标准燃料火火用用+物理显物理显火火用（高温高压）用（高温高压）应用朗特式简单算法固体燃料化学火用液体燃料化学火用气体燃料化学火用2.5 合理利用能量的原则合理利用能量的原则两个指标：热效率（数量损失）与两个指标：热效率（数量损失）与火火用效率（质量
9、损失）用效率（质量损失）计算方法：收益计算方法：收益/代价代价目标：达到目标：达到100%举例说明：假设环境温度为举例说明：假设环境温度为0，为使室内保持，为使室内保持20，单，单位时间内需向室内供热位时间内需向室内供热10kJ，如果采用电炉供暖，在没有，如果采用电炉供暖，在没有外部损失的情况下，比较热泵和电炉的两个效率？外部损失的情况下，比较热泵和电炉的两个效率？能量利用的经济指标能量利用的经济指标能量品质能量品质动力循环动力循环制冷循环制冷循环热泵循环热泵循环间壁换热器间壁换热器热效率热效率(数量数量)火火用效率用效率(质质量量)电炉热效率电炉热效率:电炉的电炉的火火用效率用效率:如果采用
10、卡诺热泵如果采用卡诺热泵,卡诺热效率卡诺热效率:电炉的电炉的火火用效率用效率:三、能量平衡1.概述概述 2.热平衡热平衡 3.设备热平衡设备热平衡4.企业热平衡企业热平衡5.火火用平衡用平衡2.1 概述概述能量平衡分两大类能量平衡分两大类:国家和地区的能量平衡国家和地区的能量平衡;企业和设备的能量平衡企业和设备的能量平衡:目的从收支平衡出发目的从收支平衡出发得出两个指标得出两个指标:企业能量利用率和企业能量利用率和 设备热效率设备热效率最终降低产品的两大指标之一最终降低产品的两大指标之一:成本成本输入能量输入能量=有效利用能量有效利用能量+损失能量损失能量1、热力学基本概念此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢