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1、工程热力学EngineeringThermodynamics,西安建筑科技大学环境与市政工程学院SchoolofMunicipal&EnvironmentalEngineeringXianUniversityofArchitecture&Technology,主讲人：赵蕾ZhaoLeiEmail:,教师介绍,赵蕾,博士，副教授,硕士生导师环境与市政工程学院,Address：环境与市政工程学院实验教学楼206室热工流力教研室Tel：82202185E-mail:,助教介绍,Name:Address：高层研究生公寓Tel：,Introduction(绪论),Whatdoesthermodynami
2、csconcern?MainContentsofEngineeringThermodynamicsSomeRequirementsforthiscourse,0.1Whatdoesthermodynamicsconcerns?(热力学涉及哪些内容?）,Thermodynamicsisthebranchofsciencewhichstudiestherulethatgovernsthetransformationofthermalenergytootherformsofenergy.Alsoitstudieshowtousethermalenergyefficiently.工程热力学是一门研究热
3、能有效利用及热能和其它形式能量转换规律的科学Itincludesallaspectsofenergyandenergytransformations（能量转换）,includingpowergeneration,refrigerationandrelationshipsamongthepropertiesofmatter.,热电厂(热能机械能)ThermalPowerPlant(ThermalEnergyMechanicalEnergy,飞机(热能机械能)Aeroplane(ThermalEnergyMechanicalEnergy,汽车(热能机械能)Vehicle(ThermalEnergy
4、MechanicalEnergy),冰箱(机械能热能)Refrigerator(MechanicalEnergyThermalEnergy,?WhydoweneedtolearnEngineeringThermodynamics?,自然能源的种类(Categoriesofnaturalenergyresources)A.化学能（Chemicalenergy）:suchas:煤炭（coal）石油（crudeoil）天然气（naturalgas）沼气（firedamp,etc）.,2.自然界中的能源（Naturalenergyresources),B.机械能（Mechanicalenergy）su
5、chas:风力资源（windresources）水力资源（waterresources）潮汐能（tidalenergy）,etc.C.热能（Thermalenergy）suchas:太阳能（solarenergy）地热能（geothermalenergy）,etc.D.原子能（Nuclearenergy）,ChemicalenergyThermalenergy,Fusionorfissionreaction,Combustion（燃烧）,directlyused,Mechanicalenergycanbeuseddirectly.,（核聚变或和裂变）,(2)能源的利用（Utilizationo
6、fEnergyResources）,Thermalenergy,NuclearenergyThermalenergy,indirectlyused,能源转换与利用的关系(Relationshipbetweenenergytransformationandutilization),热能,电能,机械能,风能,水能,化学能,核能,地热能,太阳能,一次能源(天然存在),二次能源,光电转换,燃料电池,光热,聚变,裂变,燃烧,水车,水轮机,风车,热机,电动机,发电机,90%,转换,直接利用,利用,生物质,90%ofenergyresourcesaretransformedintothermalenergy
7、beforeitisused.,(3)能量转换的共同点(Aruleincommon),Then,thermalenergyistransformedintomechanicalenergyandusedindirectly,Howcanthermalenergybetransformedintomechanicalenergymoreefficiently?,ThermalenergyMechanicalenergy(1)广泛性universallyHearttheheatingandair-conditioningsystems,therefrigerator,humidifier,thep
8、ressurecooker,thewaterheater,theshower,theironandeventhecomputer.automotiveengines,rockets,jetengines,andconventionalandnuclearpowerplans,solarcollectorandthedesignofvehiclesfromordinarycarstoairplanes.,transformed,3.热力学的研究对象(WhatdoesThermodynamicsstudy?),Disorganizedenergyorganizedenergy（无序能）（有序能）,
9、transformed,(2)代表性（Representatively）,(3)实用性(Practicality),4.能量转换的一些实例(ExamplesofSomeenergytransformationapplication),(1)火力发电装置(Steampowerplant),火力发电装置基本特点,锅炉,汽轮机,发电机,给水泵,凝汽器,过热器,1、热源2、工质（水，蒸汽）3、工质状态的变化(加压、加热、膨胀做功、放热)4、冷源,GeneralizedRepresentationofHeatEngines（热机工作原理的示意）,热源(HotReservoir),冷源(ColdReser
10、voir),HowmanyWcanbeproducedbyabsorbingQH?IsthereanyrelationshipbetweenQH,QLandW?,IsQLnecessarilytobedischargedtoitssurroundings,becomingwasteenergy?,(2)内燃机装置Internalcombustionengine,空气、油,废气,吸气,压缩点火,膨胀,排气,内燃机装置基本特点,1、热源2、工质（燃气）3、工质经历状态变化(加压、加热、膨胀做功、放热)4、冷源,冰箱(Refrigerator),(3)制冷空调装置RefrigerationSyste
11、m,(3)制冷空调装置RefrigerationSystem,1、冷源2、工质（制冷剂）3、循环(加压消耗外界的功量、放热、膨胀、吸热)4、热源,Heatsourceofhightemperature（高温热源hotreservoir）Workingsubstanceorworkingmedium（工作介质）C.Thechangeinstateofworkingmedium（工质的状态变化）D.Heatsinkoflowtemperature（低温冷源coldreservoir）Thermalenergyreservoir:heatsourceheatsink,(4)MainFactorsin
12、energytransformation(能量转换中的主要因素),0.2研究的主要内容MainContents,能量转换的基本定律BasicPrinciplesofThermodynamics热力学第一定律（能量守恒原理）Thefirstlawofthermodynamics(conservationofenergyprinciple)Forexample:arockfallingoffacliffhumanbodyItassertsthatenergyisakindofthermodynamicpropertyofsubstance.,Itassertsthatenergyhasquanti
13、tyaswellasqualityandactualprocessoccurinthedirectionofdecreasingqualityofenergy.阐明能量不仅有量的属性，而且也有质的属性，过程总是朝着能量贬值的方向进行。Forexample:acupofhotwater,(2)热力学第二定律Thesecondlawofthermodynamics（）,2.工质的性质PropertiesofWorkingMedium,(1)理想气体的性质PropertiesofIdealGases(2)水蒸气的性质PropertiesofSteamorWaterVapor(3)湿空气MoistAi
14、r,3.工程应用Someapplications,喷管中的流动FlowthroughNozzles(2)动力循环PowerCycles(3)制冷循环RefrigerationCycles,主要内容MainContents,第一章热力学基础知识第二章理想气体的热力性质第三章热力学第一定律第四章理想气体的热力过程第五章热力学第二定律第七章水蒸气第八章湿空气第九章蒸气的流动第十章蒸气的动力循环第十一章制冷循环,(1)宏观方法(ClassicalMethod)连续体(continuum)，用宏观物理量描述其状态，其基本规律是无数经验的总结特点：可靠，普遍，不能任意推广经典（宏观,平衡）热力学class
15、ical(macroscopic,equilibrium)thermodynamics,4.工程热力学研究方法(StudyMethod),从微观粒子的运动及相互作用角度研究热现象及规律。Microscopicapproachisbasedontheaveragebehavioroflargegroupsofindividualparticles特点：揭示本质，模型近似微观（统计）热力学microscopic(statistical)thermodynamics,(2)微观方法(StatisticalMethod),0.3教学要求SomeRequirementsforthiscourse,1.C
16、learlyunderstandandfirmlygraspofthebasicprinciples弄清基本概念，注意每章后的思考题2.Finishtheassignmentindependentlyandsubmititaweekafteritisassigned.独立完成作业，布置作业后的下周按时交,3、Exploreyouractiveness,thinkhard,attendtodiscussioninclass.发挥主观能动性，勤于思考，积极课堂讨论，4、Solveproblemsassoonasitisdiscovered有问题及时解决，不要拖至考试,ProblemSolvingTechnique(解题方法）,(1)Problemstatement（问题陈述）(2)Schematic（示意图）(3)Assumptions（假设）(4)PhysicalLaws（物理定律）(5)Properties（物性参数）(6)Calculations（计算）(7)Re
