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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。 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 Thermodynamics 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。 二、外部储存能 或 或 三、储存能 比储存能 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 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 闭口系的能量方程 —热力学第一定律基本表达式 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 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： 工程热力学 Thermodynamics 三 稳定流动系统的能量方程 工程热力学 Thermodynamics 引入焓H ： 或 或 对于微元过程： 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 工程热力学 Thermodynamics 或 或 对于微元过程： 或 工程热力学 Thermodynamics 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 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 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 二 热交换器* 工程热力学 Thermodynamics 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 或 三 节流 能量方程 工程热力学 Thermodynamics 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 依题意：q＝0，g?z＝0，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 （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 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： ，