工程热力学课件PPT沈维道
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目录
第一章
工程热力学基础
第二章
热力学性质与过程
第四章
流体动力学基础
第三章
能量转换与效率
第六章
工程应用实例分析
第五章
热传递原理
工程热力学基础
第一章
热力学第一定律
热力学第一定律表明能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转换为另一种形式。
能量守恒与转换
在不同的热力学过程中，系统与外界交换能量，内能的变化等于热量与功的代数和。
热力学过程中的能量变化
内能是系统内部微观粒子运动和相互作用的总和，是热力学第一定律中的核心概念。
内能的概念
01
02
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热力学第二定律
01
熵增原理
热力学第二定律表明，孤立系统的总熵不会减少，即自然过程中熵总是趋向于增加。
02
卡诺循环
卡诺循环是热力学第二定律的理论基础，它描述了理想热机的工作过程，强调了热效率的理论上限。
03
克劳修斯表述
克劳修斯表述是热力学第二定律的另一种形式，它指出热量不能自发地从低温物体流向高温物体。
热力学系统与环境
热力学系统指被研究的物体或区域，环境则是系统之外的部分，二者通过边界相互作用。
定义与分类
01
系统与环境之间可以发生热能和功的交换，如热机中的能量转换过程。
系统与环境的能量交换
02
系统状态的变化通常由与环境的相互作用引起，例如气体膨胀时对外做功。
系统状态的变化
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热力学性质与过程
第二章
热力学性质
状态方程描述了物质的状态变化，如理想气体状态方程PV=nRT，是热力学性质的基础。
状态方程
熵是系统无序度的度量，是热力学第二定律中的核心概念，与系统的热力学性质密切相关。
熵的概念
比热容是物质单位质量的温度变化所需的热量，分为定压比热容和定容比热容。
比热容
热力学过程
等温过程中，系统的温度保持不变，如理想气体在恒温容器中的膨胀或压缩。
等温过程
绝热过程是指系统与外界没有热量交换的过程，常见于热泵和制冷机的工作原理中。
绝热过程
可逆过程是理想化的热力学过程，而实际中多为不可逆过程，如摩擦和湍流。
可逆过程与不可逆过程
热力学循环
卡诺循环
布雷顿循环
01
卡诺循环是理想热机循环的模型，它展示了在两个热源之间工作的热机所能达到的最大效率。
02
布雷顿循环是燃气轮机和喷气发动机的基础，它描述了理想气体在恒定压力和恒定体积下的热力学过程。
热力学循环
奥托循环代表了内燃机的工作原理，它涉及燃料在恒容条件下的燃烧和膨胀过程，是汽车发动机的核心原理。
奥托循环
01
狄塞尔循环描述了柴油机的工作过程，它以燃料在高压下的自燃为特点，展示了不同的热效率和工作特性。
狄塞尔循环
02
能量转换与效率
第三章
能量转换原理
能量守恒定律表明能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转换为另一种形式。
热力学第一定律
在能量转换过程中，系统的总熵总是趋向于增加，反映了能量转换的不可逆性。
熵增原理
卡诺循环是理想热机的理论模型，展示了能量转换效率的理论上限。
卡诺循环
热机效率
卡诺循环效率
卡诺循环是理想热机模型，其效率仅取决于热源和冷源的温度，是热机效率的理论上限。
01
02
实际热机效率
实际热机由于摩擦、散热等因素，效率低于卡诺效率，如内燃机和蒸汽机的效率通常在30%-40%之间。
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提高热机效率的方法
通过改进设计、使用新材料和优化操作条件，可以提高热机效率，例如采用涡轮增压技术提升内燃机效率。
制冷循环效率
卡诺循环是理想制冷循环的理论基础，其效率取决于高低温热源的温差。
卡诺循环效率
01
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实际制冷循环如蒸汽压缩循环，效率受压缩机效率、热交换器性能等因素影响。
实际制冷循环
03
选择合适的制冷剂对提高制冷循环效率至关重要，需考虑其热物性及环境影响。
制冷剂的选择
流体动力学基础
第四章
流体静力学
帕斯卡定律表明，在封闭容器中，施加在流体上的压力会均匀地传递到流体的每一个部分，例如液压千斤顶的工作原理。
根据阿基米德原理，物体在流体中所受的浮力等于其排开流体的重量，如船舶在水中的浮沉。
流体静力学中，压力随深度增加而增大，例如深海中生物承受的压力远大于海面。
压力与深度的关系
浮力原理
帕斯卡定律
流体动力学
介绍流体静力学的基本概念，如压强、浮力以及流体静压力的分布规律。
01
阐述纳维-斯托克斯方程，解释流体运动的连续性、动量守恒和能量守恒原理。
02
讲解伯努利原理及其在工程中的应用，如风速计和水轮机的工作原理。
03
探讨相似理论在流体动力学实验中的重要性，如雷诺数在模拟实验中的应用。
04
流体静力学基础
流体运动的基本方程
伯努利原理及其应用
流体动力学中的相似理论
流体流动特性
雷诺数是判断流体流动状态（层流或湍流）的关键无量纲参数，通过实验确定临界值。
雷诺数与流动状态
伯努利原理描述了流体在流动过程中能量守恒的规律，是