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1、 建 筑 设 备 工 程 （建筑暖通空调）第一章第一章 热力学基础知识热力学基础知识一、热力学常用名词介绍一、热力学常用名词介绍1.1.热能：热能：组成物质的分子、原子等微粒杂乱无章的热运动的宏观体现。是能量的一种形式。2.2.热量：热量：热能的定量描述（热看不见但摸得着，可感觉、触觉）。常见的单位为：焦耳（J），且有：1 J=1 Nm（牛顿米）=0.24 cal（卡）3.3.温度：温度：表示物体冷热的程度。常见的温标有三种：a.a.摄氏温标：摄氏温标：最常用。其单位为：摄氏度（）其规定在标准大气压下纯水的冰点是0，汽化点是100。b.b.热力学温标：热力学温标：在热力学的计算等处被广泛应用。
2、其单位为：开尔文（K），它与摄氏温标有如下关系：t（）=T（K）-273.15 c.c.华氏温标：华氏温标：其单位为华氏度（）。规定纯水在标准大气压下的冰点是32，汽点是212，它与摄氏温度有如下关系：t=1.8t+32第一章第一章 热力学基础知识热力学基础知识一、热力学常用名词介绍一、热力学常用名词介绍4.4.压力（压强）：压力（压强）：单位面积上所受到的垂直作用力。其单位为：帕斯卡（简称帕，记作：Pa），另常见的单位还有：bar（巴）、Mpa（兆帕）、mmH2O（毫米水柱）等。工质的真实压力常称为绝对压力，在测量上，常将工质绝对压力绝对压力P与大气压力Pb之差叫表压力表压力Pg，于是有：P
3、=Pg+Pb 若工质绝对压力P小于大气压Pb时，则令：S=Pb-P S常称之为真空度。另外：当工质为多种物质组成的混合物时，按克拉贝隆方程PV=MRT，各物质均存在一分压力分压力P1、P2、Pn，且总压力与各分压力间有：P=P1+P2+P3+Pn第一章第一章 热力学基础知识热力学基础知识一、热力学常用名词介绍一、热力学常用名词介绍5.5.密度：密度：指单位容积内物质的质量。单位：kg/m3。=M/V6.6.比容：比容：单位质量物质所占的容积。单位：m3/kg。=V/M7.7.重度：重度：指单位容积中物质的重量。单位：N/m3。=G/V 且有：=g8.8.比热容（常称比热）：比热容（常称比热）：
4、用来衡量单位质量物质单位温度变化时所吸收或放出的热量。单位为：J/kgK或kJ/kgK（K也可用）。9.9.显热：显热：物体在加热（或冷却）过程中因温度变化而吸收或放出的热量。使人有明显冷热变化的感觉。10.10.潜热：潜热：单位质量的物体在吸收或放出热量的过程中形态发生变化而温度不变，此热量为潜热。11.11.功和功率：功和功率：用外力去移动物体时所消耗的能量为功。单位为：焦耳（J）。单位时间内所消耗的功为功率。单位为：瓦特（W）。第一章第一章 热力学基础知识热力学基础知识一、热力学常用名词介绍一、热力学常用名词介绍12.12.物质状态变化：物质状态变化：1.1.冷凝（或液化）：冷凝（或液化
5、）：气体变成液体的过程。在制冷技术中，制冷剂在冷凝器中的过程即为此过程。2.2.凝固：凝固：液体变成固体的过程。3.3.溶解：溶解：固体变成液体的过程。4.4.汽化：汽化：液体变成气体的过程。常有蒸发和沸腾两种形式：a.a.蒸发：蒸发：在任何温度下，液体外露表面的汽化过程。b.b.沸腾：沸腾：在一定温度（沸点）下，液体内部和表面同时发生剧烈的汽化过程即为沸腾。在制冷技术中，制冷剂在蒸发器内由液体变成气体的过程是沸腾过程，但习惯上常称为蒸发，相应的换热器常称为蒸发器。5.5.升华：升华：固体直接变成气体的过程。6.6.固化：固化：气体直接变成固体的过程。第一章第一章 热力学基础知识热力学基础知识
6、一、热力学常用名词介绍一、热力学常用名词介绍13.13.液化气体的性质液化气体的性质1.1.饱和温度和饱和压力：饱和温度和饱和压力：设在密闭容器中，存在某物质的液、气两相，从液相液面上的一些分子飞升到气相空间，而气相中因气体分子碰撞液面时又回到液相中去，若两者处于动态平衡状态时，蒸气中的分子数不再增加，这种状态常称为饱和状态饱和状态。在此状态下的液体常为饱和液体，而此时蒸气常称为饱和蒸气，饱和液体或蒸气的温度称为饱和温度饱和温度，对应此饱和温度下饱和液体或蒸气的压力常称为饱饱和压力和压力。2.2.过冷和过热：过冷和过热：对饱和蒸气在饱和压力下继续加热使其温度高于饱和温度，此状态即为过热，此时蒸
7、气为过热蒸气。对饱和液体在饱和压力下冷却至饱和温度以下称过冷。此液体即为过冷液体。3.3.临界温度与临界压力：临界温度与临界压力：随着压力的升高，蒸气的比容逐渐接近液体的比容，当两者相等时即为蒸气的临界状态。此时对应的压力、比容和温度分别称为临界压力、临界比容和临界温度。每种气体均有一临界点。临界温度以上的蒸气，无论加多大压力，都不能液化。第一章第一章 热力学基础知识热力学基础知识一、热力学常用名词介绍一、热力学常用名词介绍14.14.湿度：湿度：表示湿空气中水蒸汽含量多少的物理量，一般有三种表示方法：1.1.绝对湿度绝对湿度z z：单位容积湿空气中含水蒸汽的质量，称为湿空气的绝对湿度z，即：
8、z=mq/V kg/m3 因气体容积随温度变化而变化，即使mq不变，z也随温度变化而变化，有时给计算带来不便，故引出含湿量的概念。2.2.含湿量含湿量d d：湿空气常被看作由干空气和水蒸汽组成。在湿空气中与1kg干空气同时并存的水蒸汽量称为含湿量，即：d=mq/mg kg/kg干空气3.3.相对湿度相对湿度：空气中水蒸汽的分压力与同温度下的水蒸汽的饱和分压力之比，或空气的含湿量与同温度下的饱和含湿量之比，即为相对湿度。=pq/pq,b100%=d/db100%能表示空气接近饱和的程度，却不能表示水蒸汽含量的多少，而含湿量d则正好相反。第一章第一章 热力学基础知识热力学基础知识二、热力学第一定律
9、及焓二、热力学第一定律及焓1.1.热力学第一定律：热力学第一定律：即能量守恒定律，在任何发生能量转换的热力过程中，转换前后能量的总量保持不变。2.2.气体的压缩功及压容图（气体的压缩功及压容图（p-p-图）图）：如图，活塞在气缸中作无摩擦运动，气体压力为p，比容为，若活塞在外力作用下向左运动，则外力对气体作功，这功称为压缩功压缩功，反之则为膨膨胀功胀功。当气体被压缩时，通常比容变小，而压力p变高，此时外力对气体所作的功可写成：在p-图中即为由1、2、1、2所围的面积。因此利用p-图可非常方便地计算出压缩功。p-图在热力工程中又叫做示功图示功图。第一章第一章 热力学基础知识热力学基础知识二、热力
10、学第一定律及焓二、热力学第一定律及焓3.3.内能与焓内能与焓1.1.内能内能u u：单位质量气体分子动能和势能的总和。为一状态参数，无法直接测量，且一般假定0状态下的气体内能为零。单位为：J/kg。2.2.焓焓i i：在热力计算中，常碰到内能和推动力p两项，常合称为焓，它也为一状态参数，也不能直接测量。即：i=u+p 通常若推动力p=0，则常有：i=u=Cpt （Cp为定压比热）此时的焓即为以0为准的气体的内能。第一章第一章 热力学基础知识热力学基础知识三、热力学第二定律三、热力学第二定律 阐述了热功转换的方向、条件及限制。常有几种说法，第一种是克劳修斯（Clausius）说法：热不可热不可能
11、自发地、不付代价地、从低温物体传至高温物体。能自发地、不付代价地、从低温物体传至高温物体。第二种开尔文表述方式：不可能制造出从单一热源吸不可能制造出从单一热源吸热，使之全部转化成为功而不留下其他任何变化的热热，使之全部转化成为功而不留下其他任何变化的热力发动机。力发动机。实际上若能制造出此类机械（如从大气或海水中吸热而不断地输出机械功）即为第二类永动机，故第二定律的第三种表述为：第二类永动机是不可能第二类永动机是不可能存在的。存在的。四、热力学第三定律四、热力学第三定律 不可能用有限个手续使一个物体冷却到绝对温度零度（0 K或-273.15）。换句话说，0 K只能无限接近，但无法达到。第一章第一章 热力学基础知识热力学基础知识五、制冷循环五、制冷循环 制冷装置的理想循环-逆向卡诺循环。如下图所示。其制冷系数为：其热泵供热系数为：第一章第一章 热力学基础知识热力学基础知识五、制冷循环五、制冷循环 常见的制冷循环过程如下图：压缩式制冷循环压缩式制冷循环吸收式制冷循环吸收式制冷循环