汽车节能技术绪论PPT学习教案

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1、会计学1汽车节能技术汽车节能技术(jsh)绪论绪论第一页，共44页。汽油机混合气形成汽油机混合气形成(xngchng)和和燃烧燃烧发动机的换气发动机的换气(hun q)过程过程柴油机混合气形成柴油机混合气形成(xngchng)和燃烧和燃烧发动机的性能发动机的性能燃料与燃烧燃料与燃烧绪绪 论论1234576讲课提纲讲课提纲发动机特性发动机特性7第1页/共44页第二页，共44页。绪绪 论论 1.1.能源的分类能源的分类 自然能源的开发和利用是人类走向繁荣的起点，而能源的自然能源的开发和利用是人类走向繁荣的起点，而能源的开发和利用程度是生产发展开发和利用程度是生产发展(fzhn)(fzhn)的一个重

2、要标志。能源的一个重要标志。能源是指为人类生产与日常生活提供各种能量和动力的物质资源是指为人类生产与日常生活提供各种能量和动力的物质资源。主要有：风、水、太阳、地热、海洋能、核能及燃料化学。主要有：风、水、太阳、地热、海洋能、核能及燃料化学能等。这些能源除风、水能和海洋潮汐能可以以机械能的形能等。这些能源除风、水能和海洋潮汐能可以以机械能的形式提供给人们外，其余各种能源都常以热能的形式提供给人式提供给人们外，其余各种能源都常以热能的形式提供给人们。们。 综上可知，人们从自然能源中获取能量的主要形式热能综上可知，人们从自然能源中获取能量的主要形式热能。据统计，热能形式而被利用的。据统计，热能形式

3、而被利用的 能量，在我国占能量，在我国占90%90%以上，以上，世界其他各国也占世界其他各国也占85%85%以上。因此我们有必要研究热能的转换以上。因此我们有必要研究热能的转换和利用。和利用。第2页/共44页第三页，共44页。绪绪 论论 2.热能(rnng)利用方式热能利用方式直接利用间接利用如：加热、烘干、采暖、融化等如：加热、烘干、采暖、融化等将热能转化为其将热能转化为其他形式的能量如：机械能、电能等他形式的能量如：机械能、电能等第3页/共44页第四页，共44页。绪绪 论论 单位：百万单位：百万吨油当量吨油当量原油原油天然气天然气原煤原煤核能核能水力水力发电发电再生再生能源能源总计总计全世

4、界全世界4059.14059.12905.62905.63724.33724.3599.3599.3791.5791.5194.8194.812274.612274.6欧盟欧盟645.9645.9403.1403.1285.9285.9205.3205.369.669.680.980.91690.71690.7非洲合计非洲合计158.3158.398.898.899.899.82.92.923.523.51.31.3384.5384.5美国美国833.6833.6626.0626.0501.9501.9188.2188.274.374.345.345.32269.32269.3日本日本201.

5、4201.495.095.0117.7117.736.936.919.219.27.47.4477.6477.6中国中国461.8461.8117.6117.61839.41839.419.519.5157.0157.017.717.72613.22613.220112011年能源消耗结构年能源消耗结构(jigu)(jigu)一、一、 能源能源(nngyun)(nngyun)的分类及热能的分类及热能的应用的应用第4页/共44页第五页，共44页。绪绪 论论 3.热机(rj)的发展过程 目前对热能的利用最普遍的就是热机。目前对热能的利用最普遍的就是热机。热机的发展史：热机的发展史： 蒸汽机蒸汽机蒸

6、汽轮机蒸汽轮机内燃机内燃机喷气发动机喷气发动机火箭发动机火箭发动机 十八世纪十八世纪 以前，能量的主要来源是人力、畜力、风力及水力以前，能量的主要来源是人力、畜力、风力及水力等自然动力。十八世纪中叶出现了蒸汽机，据记载荷兰人克里等自然动力。十八世纪中叶出现了蒸汽机，据记载荷兰人克里斯琴斯琴赫更斯于赫更斯于16731673年提出了内燃机构想，并于年提出了内燃机构想，并于16851685年建造了年建造了用火药作燃料的内燃机；纽科门及卡利在用火药作燃料的内燃机；纽科门及卡利在17051705年发明了大气式年发明了大气式蒸汽机；瓦特蒸汽机；瓦特17651765年发明了设有与汽缸壁分开的凝汽器的蒸汽年发

7、明了设有与汽缸壁分开的凝汽器的蒸汽机，并于机，并于17691769年取得年取得(qd)(qd)了英国的专利。了英国的专利。17821782年前后，瓦特将年前后，瓦特将机器进一步改进，使蒸汽机的热效率成倍提高，煤耗大大下降机器进一步改进，使蒸汽机的热效率成倍提高，煤耗大大下降。蒸汽机的发明标志工业革命的开始。蒸汽机的发明标志工业革命的开始。第5页/共44页第六页，共44页。绪绪 论论 1791 1791年，英国人巴伯首次年，英国人巴伯首次(shu c)(shu c)描述了燃气轮机的工作过描述了燃气轮机的工作过程；程；18721872年，德国人施托尔策设计了一台燃气轮机，但因未能脱开年，德国人施托

8、尔策设计了一台燃气轮机，但因未能脱开起动机独立运行而失败；起动机独立运行而失败；19051905年，法国人勒梅尔和阿芒戈制成第一年，法国人勒梅尔和阿芒戈制成第一台能输出功的燃气轮机，但效率太低，未获得实用。台能输出功的燃气轮机，但效率太低，未获得实用。19201920年，德国年，德国人霍尔茨瓦特制成第一台实用的燃气轮机。人霍尔茨瓦特制成第一台实用的燃气轮机。19411941年瑞士制造的第一年瑞士制造的第一辆燃气轮机机车通过了试验；辆燃气轮机机车通过了试验；19471947年，英国制造的第一艘装备燃气年，英国制造的第一艘装备燃气轮机的舰艇下水；轮机的舰艇下水；19501950年，英国制成第一辆燃

9、气轮机汽车。此后，年，英国制成第一辆燃气轮机汽车。此后，燃气轮机在更多的部门中获得应用。燃气轮机在更多的部门中获得应用。 20 20年代末，当时任英国空军教官的弗兰克年代末，当时任英国空军教官的弗兰克惠特尔提出了喷惠特尔提出了喷气发动机的设想，并于气发动机的设想，并于19301930年申请了专利。德国的冯年申请了专利。德国的冯奥亨也在研奥亨也在研制涡轮喷气发动机，并在制涡轮喷气发动机，并在19371937年年9 9月使发动机第一次运转成功。月使发动机第一次运转成功。第6页/共44页第七页，共44页。绪绪 论论 研制的研制的Hes3BHes3B涡轮喷气发动机的涡轮喷气发动机的He178He178

10、飞机于飞机于19391939年年8 8月月2727日首次试飞成功日首次试飞成功，成为世界上第一架喷气式飞机。英国随后在，成为世界上第一架喷气式飞机。英国随后在19411941年有了年有了”格洛斯特格洛斯特E28”E28”。19491949年，第一架喷气式民航客机年，第一架喷气式民航客机英国的英国的 “ “彗星彗星”号首次飞行。从此，人号首次飞行。从此，人类航空史进入了喷气机时代。到今天，世界上绝大部分作战飞机和干线民航客类航空史进入了喷气机时代。到今天，世界上绝大部分作战飞机和干线民航客机都早已实现了喷气化。机都早已实现了喷气化。 火箭发动机是我国劳动人民首先创造出来的。早在唐代初年火箭发动机

11、是我国劳动人民首先创造出来的。早在唐代初年( (约在七世纪约在七世纪）火药就出现了，大约在十三世纪制成火箭。）火药就出现了，大约在十三世纪制成火箭。1919世纪末世纪末2020世纪初世纪初, ,液体火箭技液体火箭技术开始兴起。术开始兴起。19031903年年, ,俄国的俄国的.E.E.齐奥尔科夫斯基提出了制造大型液体火箭的齐奥尔科夫斯基提出了制造大型液体火箭的设想和设计原理。设想和设计原理。19261926年，美国的火箭专家、物理学家年，美国的火箭专家、物理学家R. H. R. H. 戈达德试飞了第戈达德试飞了第一枚无控液体火箭。一枚无控液体火箭。 1944 1944年，德国首次将有控的、用液

12、体火箭发动机推进的年，德国首次将有控的、用液体火箭发动机推进的V2V2导弹用于战争。第二次世界大战以后，苏联和美国等相继研制出包括洲际导弹用于战争。第二次世界大战以后，苏联和美国等相继研制出包括洲际弹道导弹在内的各种弹道导弹在内的各种( zhn)( zhn)火箭武器。中国于火箭武器。中国于2020世纪世纪5050年代开始研制新型年代开始研制新型火箭。在发展现代火箭技术方面，中国的钱学森、美国的火箭。在发展现代火箭技术方面，中国的钱学森、美国的W.vonW.von布劳恩和苏联布劳恩和苏联的的S.P.S.P.科罗廖夫等都做出了杰出的贡献。科罗廖夫等都做出了杰出的贡献。第7页/共44页第八页，共44

13、页。太阳能发动机太阳能发动机电力电力(dinl)机机热机热机(rj) 热热 机机外燃机外燃机内燃机内燃机蒸汽机蒸汽机蒸汽轮机蒸汽轮机活塞式活塞式燃气机燃气机燃气轮机燃气轮机(rnqlnj)往复式往复式旋转式旋转式汽油机汽油机柴油机柴油机原子能原子能水力机水力机风力机风力机绪绪 论论 第8页/共44页第九页，共44页。绪绪 论论 1. 蒸汽机的原理蒸汽机的原理(yunl)第9页/共44页第十页，共44页。绪绪 论论 2.内燃机工作内燃机工作(gngzu)原理原理 内燃机是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部内燃机是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力

14、发动机。燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。包括汽油机、柴油机及燃气发动机。包括汽油机、柴油机及燃气发动机。 往复活塞式内燃机的组成部分主要有曲柄连杆机构、往复活塞式内燃机的组成部分主要有曲柄连杆机构、机体和气缸盖、配气机构、供油系统、润滑系统、冷却系机体和气缸盖、配气机构、供油系统、润滑系统、冷却系统、起动装置等。内燃机的工作循环由进气、压缩、燃烧统、起动装置等。内燃机的工作循环由进气、压缩、燃烧和膨胀、排气等过程组成。这些过程中只有膨胀过程是对和膨胀、排气等过程组成。这些过程中只有膨胀过程是对外作功的过程，其他过程都是为更好地实现外作功的过程，其他过程都是为更好地实现(shx

15、in)(shxin)作功作功过程而需要的过程。按实现过程而需要的过程。按实现(shxin)(shxin)一个工作循环的行程一个工作循环的行程数，工作循环可分为四冲程和二冲程两类。数，工作循环可分为四冲程和二冲程两类。第10页/共44页第十一页，共44页。绪绪 论论 3.蒸汽轮机装置的工作蒸汽轮机装置的工作(gngzu)原理原理 燃料在锅炉燃料在锅炉1 1中燃烧，使锅炉中中燃烧，使锅炉中的水变为蒸汽。由于此蒸汽的压力、的水变为蒸汽。由于此蒸汽的压力、温度远高于大气环境的压力与温度，温度远高于大气环境的压力与温度，故具有作功的能力。此过程为水和蒸故具有作功的能力。此过程为水和蒸汽的吸热过程。压力、

16、温度较高的蒸汽的吸热过程。压力、温度较高的蒸汽进入汽轮机汽进入汽轮机6 6，在流经汽轮机喷管，在流经汽轮机喷管7 7时，由于蒸汽降压膨胀而在喷管出时，由于蒸汽降压膨胀而在喷管出口处形成一股高速汽流。汽流冲击转口处形成一股高速汽流。汽流冲击转轮轮9 9上的叶片上的叶片(ypin)8(ypin)8，使转轮转，使转轮转动并在转轴动并在转轴1010上输出机械能，带动上输出机械能，带动发电机发电机1111发出电能或带动其它机械发出电能或带动其它机械。此过程为蒸汽的膨胀作功过程。此过程为蒸汽的膨胀作功过程。第11页/共44页第十二页，共44页。 作功之后的乏汽从汽轮机作功之后的乏汽从汽轮机内排出后进入冷凝

17、器内排出后进入冷凝器1212，被冷，被冷却水冷却而凝结为水。此过程却水冷却而凝结为水。此过程中乏汽排出大量热量，是蒸汽中乏汽排出大量热量，是蒸汽的放热过程。的放热过程。 凝结水经水泵凝结水经水泵1414送入水箱送入水箱1515后，再经水泵后，再经水泵1616压入锅炉。此过程为水的升压压入锅炉。此过程为水的升压过程。过程。 由上可见，在蒸汽动力装由上可见，在蒸汽动力装置中，工作物质水经过压缩、置中，工作物质水经过压缩、吸热、膨胀、放热四个过程，吸热、膨胀、放热四个过程，不断不断(bdun)(bdun)循环，连续不断循环，连续不断(bdun)(bdun)地将热能转换为机械地将热能转换为机械能。能。

18、绪绪 论论 3.蒸汽轮机装置蒸汽轮机装置(zhungzh)的的工作原理工作原理第12页/共44页第十三页，共44页。绪绪 论论 4.核能装置的工作核能装置的工作(gngzu)原理原理 近年来核能发电有了飞跃的发近年来核能发电有了飞跃的发展，先进国家的核能发电量己占其展，先进国家的核能发电量己占其总发电量的总发电量的15%15%左右。目前，这个比左右。目前，这个比例还在上升。核电站的工作过程与例还在上升。核电站的工作过程与上述普通蒸汽动力装置比较上述普通蒸汽动力装置比较(bjio)(bjio)，主要区别就是用反应堆，主要区别就是用反应堆取代了蒸汽锅炉，如右图所示。目取代了蒸汽锅炉，如右图所示。目

19、前的反应堆多用浓缩铀作燃料，而前的反应堆多用浓缩铀作燃料，而用载热质（如重水或某些碱金属蒸用载热质（如重水或某些碱金属蒸气）将反应堆中的大量热能携出，气）将反应堆中的大量热能携出，并在热交换器中将热能传递给水蒸并在热交换器中将热能传递给水蒸气。水蒸气的循环则与蒸汽动力循气。水蒸气的循环则与蒸汽动力循环完全相同。环完全相同。第13页/共44页第十四页，共44页。绪绪 论论 5.燃气轮机燃气轮机(rnqlnj)动力装置动力装置 工作原理工作原理: : 燃气轮机装置是近几十年发展起来的新型动力装置燃气轮机装置是近几十年发展起来的新型动力装置，它既可作为飞机、车船等的发动机，也可作为固定式动力装置。，

20、它既可作为飞机、车船等的发动机，也可作为固定式动力装置。基本系统如图所示。空气经压气机升压后进入燃烧室与燃料混合。基本系统如图所示。空气经压气机升压后进入燃烧室与燃料混合。在燃烧室内燃料的燃烧过程在燃烧室内燃料的燃烧过程(guchng)(guchng)同样可以视作气体的吸热过同样可以视作气体的吸热过程程(guchng)(guchng)。 燃烧后的高温高压燃气进入燃烧后的高温高压燃气进入燃气轮机喷管中，经过膨胀加速燃气轮机喷管中，经过膨胀加速之后推动燃气轮机转轮旋转作功之后推动燃气轮机转轮旋转作功，作功后的废气最后排入大气。，作功后的废气最后排入大气。第14页/共44页第十五页，共44页。第15

21、页/共44页第十六页，共44页。绪绪 论论 6 .喷气发动机喷气发动机 工作原理工作原理: :作用在物体上的力都有大小相等方向相反的作用在物体上的力都有大小相等方向相反的反作用力。喷气发动机在工作时，从前端吸入大量的空气反作用力。喷气发动机在工作时，从前端吸入大量的空气，燃烧后高速喷出，在此过程中，发动机向气体施加力，燃烧后高速喷出，在此过程中，发动机向气体施加力，使之向后加速，气体也给发动机一个反作用力，推动飞机使之向后加速，气体也给发动机一个反作用力，推动飞机前进。事实上，这一原理很早就前进。事实上，这一原理很早就(zo ji)(zo ji)被应用于实践中被应用于实践中，我们玩过的爆竹，就

22、是依靠尾部喷出火药气体的反作用，我们玩过的爆竹，就是依靠尾部喷出火药气体的反作用力飞上天空的。力飞上天空的。 燃料和氧化剂分别通过泵压缩后进入燃烧室，在燃烧室内燃烧燃料和氧化剂分别通过泵压缩后进入燃烧室，在燃烧室内燃烧生成高温高压的燃气，燃气通过喷管降压膨胀，形成由喷管向后喷生成高温高压的燃气，燃气通过喷管降压膨胀，形成由喷管向后喷射的高速射的高速(o s)(o s)气流，推动整个装置向前运动。气流，推动整个装置向前运动。第16页/共44页第十七页，共44页。装上喷气发动机的汽车装上喷气发动机的汽车(qch)第17页/共44页第十八页，共44页。绪绪 论论 7.制冷制冷(zhlng)装装置置

23、制冷装置定义制冷装置定义:热能动力装置热能动力装置,它的目的是将热能转换它的目的是将热能转换为机械能。在工程上还有另一类作用与之相反的能量转换为机械能。在工程上还有另一类作用与之相反的能量转换装置，它们消耗外部机械功来实现热能由低温物体到高温装置，它们消耗外部机械功来实现热能由低温物体到高温物体物体的 转 移 。 这 类 装 置 通 常 称 为 制 冷 装 置 或 热 泵 。的 转 移 。 这 类 装 置 通 常 称 为 制 冷 装 置 或 热 泵 。 在压气机中，空气在压气机中，空气(kngq)受到绝热压绝，温度升高到受到绝热压绝，温度升高到高于大气环境的温度。在冷却器中，空气高于大气环境的

24、温度。在冷却器中，空气(kngq)被冷却被冷却至常温，此时空气至常温，此时空气(kngq)向外放热。在膨胀机中，空气向外放热。在膨胀机中，空气(kngq)膨胀对外作功，同时压力降低到原来的压力，温膨胀对外作功，同时压力降低到原来的压力，温度降到低于大气的温度。然后冷空气度降到低于大气的温度。然后冷空气(kngq)进入冷室中进入冷室中吸热，从而完成循环。循环经历了压缩、放热、膨胀、吸吸热，从而完成循环。循环经历了压缩、放热、膨胀、吸热过程其次序正好与热机相反。循环所产生的结果是：不热过程其次序正好与热机相反。循环所产生的结果是：不断消耗外部机械功，而将热能由低温物体转移到高温断消耗外部机械功，而

25、将热能由低温物体转移到高温物 体 。 这 也 正 好 与 热 机 的 结 果 相 反 。物 体 。 这 也 正 好 与 热 机 的 结 果 相 反 。第18页/共44页第十九页，共44页。制冷制冷(zhlng)装置装置工作过程工作过程第19页/共44页第二十页，共44页。电冰箱工作电冰箱工作(gngzu)原理原理第20页/共44页第二十一页，共44页。绪绪 论论 1.1.热力学系统介绍热力学系统介绍 在热力学研究和分析中，首在热力学研究和分析中，首先要确定研究对象先要确定研究对象(duxing)(duxing)，并把它与其它周围的物体分开，并把它与其它周围的物体分开，然后研究这个物体上所受的作

26、用然后研究这个物体上所受的作用。这个研究对象。这个研究对象(duxing)(duxing)可以可以是固定的一些物体，也可以是固是固定的一些物体，也可以是固定在空间中的一些物体。这种在定在空间中的一些物体。这种在能量转换时划出的部分称为熟力能量转换时划出的部分称为熟力系统或简称系统。热力系统以外系统或简称系统。热力系统以外的物体统称为外界或环境。热力的物体统称为外界或环境。热力系统和外界的分界面称为边界或系统和外界的分界面称为边界或界面。边界可真实界面。边界可真实, ,可假想可假想, ,或固或固定或移动定或移动. .第21页/共44页第二十二页，共44页。绪绪 论论 2.2.工质及其热力学状态工

27、质及其热力学状态 1 1）工质的概念：工程热力学是研究热功转换规律的一）工质的概念：工程热力学是研究热功转换规律的一门科学。在热能动力装置中，是依靠热机中工作物质的吸门科学。在热能动力装置中，是依靠热机中工作物质的吸热和放热以及它本身的状态变化完成热功转换的。这种工热和放热以及它本身的状态变化完成热功转换的。这种工作物质简称工质，通常作物质简称工质，通常(tngchng)(tngchng)是蒸汽和气体。是蒸汽和气体。 2 2）工质的热力状态：工质在某一瞬间所呈现的宏观物理）工质的热力状态：工质在某一瞬间所呈现的宏观物理状态称为状态称为(chn wi)(chn wi)工质的热力状态。如压力、容积

28、工质的热力状态。如压力、容积 、温度、温度等。用热力学状态参数描述。等。用热力学状态参数描述。 3 3）工质的状态参数：常用的状态参数有：）工质的状态参数：常用的状态参数有：压力、容积压力、容积 、温度、内能、熵、焓。温度、内能、熵、焓。第22页/共44页第二十三页，共44页。200232mpn绪绪 论论 （）压力：（）压力： 是工质对容器壁面单位面积作用的垂直力称为压力，按分子热运是工质对容器壁面单位面积作用的垂直力称为压力，按分子热运动学说法动学说法(shuf)：气体的压力是气体分子向容器壁面碰撞的平均结：气体的压力是气体分子向容器壁面碰撞的平均结果。果。n单位单位(dnwi)体积内分子数

29、体积内分子数0m0单个分子质量单个分子质量单个分子速度单个分子速度与大气压力的比：分为绝对压力和真空度。与大气压力的比：分为绝对压力和真空度。0gppp表压力表压力gp0vppp真空度真空度vp三、三、 工程热力学知识工程热力学知识单位：帕斯卡单位：帕斯卡第23页/共44页第二十四页，共44页。绪绪 论论 （2）温度）温度T 是表征物体冷热程度的物理量。按分子运动学说：是气体分子平是表征物体冷热程度的物理量。按分子运动学说：是气体分子平均移动动能的量度。度量温标有开氏、摄氏、华氏温标。均移动动能的量度。度量温标有开氏、摄氏、华氏温标。 取水的固液气三态平衡共存状态温度为单一固定点，取为取水的固

30、液气三态平衡共存状态温度为单一固定点，取为273.16K；水的冰点为；水的冰点为273.15K （开尔文）（开尔文）（3）容积）容积v 工质所占的体积，为密度的倒数。单位质量工质所占的体积，为密度的倒数。单位质量(zhling)工质所占体工质所占体积称为比容。（立方米）积称为比容。（立方米）第24页/共44页第二十五页，共44页。绪绪 论论 （4） 内能内能U 是指与系统中大量粒子的微观是指与系统中大量粒子的微观(wigun)运动状态和物质运动状态和物质结构有关的能量，包括：分子的动能（移动、转动、振动）结构有关的能量，包括：分子的动能（移动、转动、振动）和分子力所形成的势能。（焦耳）和分子力

31、所形成的势能。（焦耳）（6）熵）熵S 是指热量是指热量(rling)转变为功的能力。转变为功的能力。 ds=dQ/T （J/K）（5） 焓焓H 是一个组合状态参数，是随工质携带和转移的能量。是一个组合状态参数，是随工质携带和转移的能量。 H=U+PV （焦耳焦耳）第25页/共44页第二十六页，共44页。绪绪 论论 玻意尔定律玻意尔定律P P1 1V V1 1=P=P2 2V V2 2质量一定温度不变质量一定温度不变查理定律查理定律P P1 1/P/P2 2=T=T1 1/T/T2 2质量一定体积不变质量一定体积不变盖吕萨克定律盖吕萨克定律V V1 1/V/V2 2=T=T1 1/T/T2 2质

32、量一定压强不变质量一定压强不变理想气体状态方程理想气体状态方程PV=mRTPV=mRT热力学第一定律热力学第一定律Q=U+WQ=U+W三、三、 工程工程(gngchng)(gngchng)热力热力学知识学知识3.3.理想气体状态方程理想气体状态方程 1) 1)分子体积分子体积(tj)(tj)与气体体积与气体体积(tj)(tj)相比可以忽略不计；相比可以忽略不计；2)2)分子之间没有相互吸引力；分子之间没有相互吸引力；3)3)分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞不造成动能损失。分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞不造成动能损失。4)4)在容器中，在未碰撞时考虑为作匀速运动，气体分子碰撞时在容器中，在

33、未碰撞时考虑为作匀速运动，气体分子碰撞时发生发生速度交换，无动能损失。速度交换，无动能损失。5)5)解热学题的时候，简单的认为是分子势能为零，分子动能不解热学题的时候，简单的认为是分子势能为零，分子动能不为零。为零。6)6)理想气体的内能是分子动能之和。理想气体的内能是分子动能之和。 第26页/共44页第二十七页，共44页。绪绪 论论 4.4.理想气体理想气体(l xin (l xin q t)q t)的比热容的比热容 单位质量单位质量(zhling)的热容量称为比热容，简称比热。的热容量称为比热容，简称比热。 可分为质量可分为质量(zhling)比热、容积比热、摩尔比热；比热、容积比热、摩尔

34、比热； 1)1)质量比热质量比热: :使使1Kg1Kg物质温度升高物质温度升高1K1K所需的热量称为质量比热，所需的热量称为质量比热，以以c c表示，单位为表示，单位为J JKgKgK K。2)2)容积比热容积比热: :使使1 1标准标准m m3 3气体温度升高气体温度升高1K1K所需热量称为容积比热，所需热量称为容积比热，以以cc表示，单位为表示，单位为J Jm m3 3K K。容积比热主要用于气体。容积比热主要用于气体。3)3)摩尔比热摩尔比热: :使使lKmollKmol物质温度升高物质温度升高1K1K所需的热量称为摩尔比热，所需的热量称为摩尔比热，以以C C表示，单位为表示，单位为J/

35、KmolJ/KmolK K。dTqC四、四、 工程热力学知识工程热力学知识第27页/共44页第二十八页，共44页。三、三、 工程工程(gngchng)(gngchng)热热力学知识力学知识绪绪 论论 比热容的分类比热容的分类(fn li)(fn li)：按热力学状态：按热力学状态 定容比热容、定压比热容；定容比热容、定压比热容； 在工质的热力性质在工质的热力性质(xngzh)研究及热工计算中，定容过程比热容和研究及热工计算中，定容过程比热容和定压过程比热容有特别重要的意义，分别称为定容比热容和定压比热容定压过程比热容有特别重要的意义，分别称为定容比热容和定压比热容，用符号，用符号Cv和和Cp表

36、示。表示。 4)定容比热容定容比热容 5)定压比热容定压比热容dTqCvvdTqCppRCCvp6)迈耶公式：迈耶公式：第28页/共44页第二十九页，共44页。绪绪 论论 7)7)定值比热容定值比热容 三、三、 工程工程(gngchng)(gngchng)热热力学知识力学知识 当比热容查表没有合适的，且温度变化不大时，可当比热容查表没有合适的，且温度变化不大时，可把比如而看成常数，根据分子运动论关于能量均匀分配把比如而看成常数，根据分子运动论关于能量均匀分配的原则，认为一切气体只要的原则，认为一切气体只要(zhyo)(zhyo)组成分子中的原子组成分子中的原子数相同，则摩尔比热容相同。数相同，

37、则摩尔比热容相同。单原子气体双原子气体多原子气体单位KJ/KmolK定容比热34.186854.186874.1868定压比热54.186874.186894.1868比热比1.671.401.29第29页/共44页第三十页，共44页。三、三、 工程工程(gngchng)(gngchng)热热力学知识力学知识绪绪 论论 5.5.典型典型(dinxng)(dinxng)热力过程分析热力过程分析1 1）功的热力学表述）功的热力学表述(bio sh)(bio sh)Fdxw pAdxF pdvpAdxFdxw示功图示功图第30页/共44页第三十一页，共44页。三、三、 工程工程(gngchng)(g

38、ngchng)热力热力学知识学知识绪绪 论论 2 2）定容过程）定容过程(guchng)(guchng)0dvTp常数常数(chngsh)21dTCuv0 pdvW211212)(TTCdTCuuqvv1221lnTTCTdTCTqdsvv示功图示功图温熵图温熵图第31页/共44页第三十二页，共44页。绪绪 论论 三、三、 工程工程(gngchng)(gngchng)热力热力学知识学知识TV常数常数(chngsh)21dTCuv)()(121221TTRvvpdvpW21121212)(dTChhvvpuuqp1221lnTTCTdTCTqdspp0dp3 3）定压过程）定压过程(guchng

39、)(guchng)示功图示功图温熵图温熵图第32页/共44页第三十三页，共44页。三、三、 工程工程(gngchng)(gngchng)热力热力学知识学知识绪绪 论论 0dTPV0)(1221TTCdTCuvv122121lnVVRTdVVRTdVpW1211lnVVVPWWuq1212lnlnVVRTVVRTsTqds常数常数(chngsh)4 4）定温过程）定温过程(guchng)(guchng)示功图示功图温熵图温熵图第33页/共44页第三十四页，共44页。绪绪 论论 三、三、 工程工程(gngchng)(gngchng)热力学知识热力学知识5 5）绝热过程）绝热过程(ju (ju r

40、u chn)r u chn)0q0TqdsPdVdTCdqVVRTpdVTpTdTCdsV对对RTpv 全微分全微分(wi fn)有有RdTVdPPdVRvdppdvdT则有则有代入代入dVVRVdpPdVTRCdsV)(0PdPCVdVCPdPCVdVRCVPVV）（而而当当kCCVPPVklnln有有常数常数kPV常数常数K为比热比，这里又称为绝热指数为比热比，这里又称为绝热指数第34页/共44页第三十五页，共44页。绪绪 论论 三、三、 工程工程(gngchng)(gngchng)热热力学知识力学知识kVVPP211212112kVVTT21dTCuv0q)(21TTCWV1kRCV)(

41、121TTkRW示功图示功图温熵图温熵图第35页/共44页第三十六页，共44页。绪绪 论论 例题：气缸中，承受一定重量的活塞例题：气缸中，承受一定重量的活塞(husi)下有下有0.15kg空空气，气，t120，V10.06m3。问加入。问加入Q120.4kJ热量后，热量后，问问t2、P2、V2各为多少？内能、焓、熵的变化量、功各为多各为多少？内能、焓、熵的变化量、功各为多少？又当活塞少？又当活塞(husi)达到最后位置时固定，再加入达到最后位置时固定，再加入20.4KJ热量，问热量，问P3？求内能、焓、熵的变化量为多少？求内能、焓、熵的变化量为多少?KkgkJCV717. 0KkgkJCP00

42、4. 1KkgkJR287. 0第36页/共44页第三十七页，共44页。三、三、 工程工程(gngchng)(gngchng)热热力学知识力学知识绪绪 论论 1-2定压加热定压加热(ji r)过程过程）（PaVmRTP5311110102. 206. 0)20273(10287. 015. 021PP )(1221TTmCQP)(45.4281212KTmCQTP)(0877. 03222mPmRTV)(56.14)(12KJTTmCUV)(4 .20)(12KJTTmCHP)(0572. 0ln12KKJTTmCSP)(82. 5)(122KJVVmPW解：解：第37页/共44页第三十八页，

43、共44页。绪绪 论论 三、三、 工程工程(gngchng)(gngchng)热热力学知识力学知识2-3定容加热定容加热(ji r)过程过程)(12.6182V323KTmCQT）（PaPVTP5223310032. 3)(4 .2032KJQU)(56.28)(23KJTTmCHP)(0394. 0ln23KKJTTmCSP第38页/共44页第三十九页，共44页。绪绪 论论 三、三、 工程工程(gngchng)(gngchng)热热力学知识力学知识6 6）绝热过程）绝热过程(ju (ju r u chn)r u chn) 实际过程多种多样，许多过程与四种基本过程差别较大，因此实际过程多种多样，

44、许多过程与四种基本过程差别较大，因此在实际中应用有一定困难，而实际上全部参数都在变，故采用在实际中应用有一定困难，而实际上全部参数都在变，故采用(ciyng)一种普遍适用而又遵循一定规律变化的过程，多变过程一种普遍适用而又遵循一定规律变化的过程，多变过程。nPV定值定值nVVPP)(21121nTV定值定值12112)(nVVTTnnTP1定值定值nnnnPPPPTT11212112)()(多变过程的状态参数的计算多变过程的状态参数的计算第39页/共44页第四十页，共44页。0n常数0PV定压过程定压过程(guchng)1nKn n常数PV常数KPV常数1PV定温过程定温过程(guchng)绝

45、热过程绝热过程(ju r u chn)定容过程定容过程绪绪 论论 三、三、 工程热力学知识工程热力学知识)(1)(1121221111TTnRVPVPnVdVVPWnn)()(1()(1)(12121212TTCTTnRCTTnRTTCWUQnVV111nKnCnCCCnRCCVVPVVn122121ln1TTCnKnTdTCTdQSVnnC为多变指数为多变指数第40页/共44页第四十一页，共44页。1211QQQW21202QQQWQ正逆循环正逆循环 正循环是指由热转变正循环是指由热转变(zhunbin)为功的热力过程，即为功的热力过程，即热机循环。热机循环。循环热效率循环热效率 逆循环是指

46、热从低温物体到高温(gown)物体，即制冷循环。制冷系数1绪绪 论论 三、三、 工程工程(gngchng)(gngchng)热力学知识热力学知识在两个热源间工作的一切可逆热机具有相同的效率,并且是最高效率。121211TTQQ提高高温热源温度或降低低温热源，均能提高热效率。提高高温热源温度或降低低温热源，均能提高热效率。第41页/共44页第四十二页，共44页。绪绪 论论 四、四、 传热学知识传热学知识(zh (zh shi)shi) 热力学着重研究在热力学平衡状态热力学着重研究在热力学平衡状态(zhungti)下不同形式的能下不同形式的能量间的相互转换的规律。而传热学则是研究由于存在温度差而引

47、起的量间的相互转换的规律。而传热学则是研究由于存在温度差而引起的热量传递规律，探讨不同条件下热传递系统的温度分布和有关热流量热量传递规律，探讨不同条件下热传递系统的温度分布和有关热流量问题的分析计算实验。热传递是复杂的现象，可分为三种基本方式：问题的分析计算实验。热传递是复杂的现象，可分为三种基本方式：热传导、热对流、热辐射。热传导、热对流、热辐射。 1.1.热传导（导热热传导（导热(dor)(dor)） 是相互接触而温度不同的物体或物体中温度不同的各部分之是相互接触而温度不同的物体或物体中温度不同的各部分之间，当不存在宏观的相对位移时，由微观粒子（分子、原子和它间，当不存在宏观的相对位移时，

48、由微观粒子（分子、原子和它们的组成部分）的移动、转动和振动等热运动引起的热传递现象们的组成部分）的移动、转动和振动等热运动引起的热传递现象。tAQmKmSJ2导热系数导热系数 单位单位A导热热阻导热热阻第42页/共44页第四十三页，共44页。绪绪 论论 四、四、 传热学知识传热学知识(zh (zh shi)shi)2.2.热对流热对流 液体中温度不同的各部分之间，由于相对的宏液体中温度不同的各部分之间，由于相对的宏观运动观运动(yndng)而把热量从一处带到另一处的而把热量从一处带到另一处的现象，称为热对流。现象，称为热对流。沿用沿用(ynyng)1701(ynyng)1701年牛顿提出的冷却公式年牛顿提出的冷却公式tAQ对流换热系数对流换热系数CmSJ23.3.热辐射热辐射 凡温度高于凡温度高于0开尔文的物体都有向外发射辐射粒子的能开尔文的物体都有向外发射辐射粒子的能力。物体转化本身的热能向外辐射能量的现象称为热辐射力。物体转化本身的热能向外辐射能量的现象称为热辐射。 4ATQbb斯蒂芬斯蒂芬- -波尔兹曼常数波尔兹曼常数428/1067. 5KmW第43页/共44页第四十四页，共44页。