演講人：日期：工程熱力學(xué)課程目錄CONTENTS工程熱力學(xué)基礎(chǔ)工質(zhì)的熱力性質(zhì)熱力過程與循環(huán)分析熱能轉(zhuǎn)換與利用技術(shù)工程熱力學(xué)實驗方法工程熱力學(xué)前沿動態(tài)與未來趨勢01工程熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力系統(tǒng)是指用于研究熱能轉(zhuǎn)換和傳遞的物體或物質(zhì)的集合體，分為開口系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)和絕熱系統(tǒng)。狀態(tài)是指系統(tǒng)中某一時刻的宏觀性質(zhì)，狀態(tài)參數(shù)是用來描述這些狀態(tài)的物理量，如壓力、溫度、體積等。熱力系統(tǒng)在沒有外界影響的條件下，其內(nèi)部各部分宏觀性質(zhì)不隨時間發(fā)生變化的狀態(tài)。過程是指系統(tǒng)從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)的歷程，循環(huán)是指系統(tǒng)經(jīng)歷一系列過程后又回到初始狀態(tài)的過程。熱力學(xué)基本概念熱力系統(tǒng)狀態(tài)與狀態(tài)參數(shù)平衡狀態(tài)過程與循環(huán)應(yīng)用于熱工設(shè)備熱力學(xué)第一定律是熱工設(shè)備能量轉(zhuǎn)換和守恒的基本依據(jù)，可用于分析熱工設(shè)備的能量平衡和效率。能量守恒定律能量不能被創(chuàng)造或消滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式，或從一個物體傳遞到另一個物體，在轉(zhuǎn)換或傳遞過程中，能量的總量保持不變。內(nèi)能、做功和熱傳遞內(nèi)能是系統(tǒng)內(nèi)部微觀粒子熱運動的能量總和，做功是能量轉(zhuǎn)換的一種方式，熱傳遞是熱量從高溫物體向低溫物體傳遞的過程。熱力學(xué)第一定律表達(dá)式ΔU=Q-W，其中ΔU表示系統(tǒng)內(nèi)能的變化，Q表示系統(tǒng)吸收的熱量，W表示系統(tǒng)對外做的功。熱力學(xué)第一定律熵與熵增原理熵是系統(tǒng)無序度的量度，熵增原理表明在一個自發(fā)過程中，系統(tǒng)的熵總是增加的，即系統(tǒng)趨于無序。熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用熱力學(xué)第二定律在工程領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，如制冷機的工作原理、熱電站的能源轉(zhuǎn)換效率等。卡諾循環(huán)與效率卡諾循環(huán)是一種理論上的可逆循環(huán)，由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成，其效率最高，可用來評價實際循環(huán)的效率。熱力學(xué)第二定律的表述熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳導(dǎo)到高溫物體，這是熱力學(xué)第二定律的一種表述，也稱為克勞修斯表述。熱力學(xué)第二定律02工質(zhì)的熱力性質(zhì)理想氣體及其性質(zhì)理想氣體定義理想氣體是一種假想的氣體，其分子間無相互作用力，且分子體積可忽略不計。理想氣體定律包括波義耳定律、查理定律和蓋-呂薩克定律，描述了理想氣體的壓力、體積、溫度之間的關(guān)系。理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT，其中P為壓力，V為體積，n為物質(zhì)的量，R為氣體常數(shù)，T為熱力學(xué)溫度。理想氣體的內(nèi)能和焓理想氣體的內(nèi)能和焓只是溫度的函數(shù)，與壓力和體積無關(guān)。實際氣體及其性質(zhì)實際氣體與理想氣體的偏差01實際氣體分子間存在相互作用力，且分子體積不可忽略，導(dǎo)致實際氣體與理想氣體存在偏差。范德瓦爾斯方程02范德瓦爾斯方程考慮了分子間的引力和分子體積的影響，能更準(zhǔn)確地描述實際氣體的行為。實際氣體的液化與固化03實際氣體在足夠低的溫度下會液化或固化，且液化或固化時體積會發(fā)生顯著變化。壓縮因子04壓縮因子Z表示實際氣體與理想氣體的偏差程度，Z>1表示實際氣體比理想氣體更易被壓縮。水蒸氣及其性質(zhì)水蒸氣的生成01水在加熱過程中會蒸發(fā)成水蒸氣，水蒸氣是水在氣態(tài)下的表現(xiàn)形式。水蒸氣的性質(zhì)02水蒸氣具有與理想氣體相似的性質(zhì)，如可壓縮性、可膨脹性等，但同時也具有其獨特的性質(zhì)，如濕度、飽和蒸汽壓等。水蒸氣的濕度與含濕量03濕度表示空氣中水蒸氣含量的多少，含濕量表示單位質(zhì)量干空氣所含有的水蒸氣質(zhì)量。水蒸氣的飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系04飽和蒸汽壓是水蒸氣與液態(tài)水處于平衡狀態(tài)時的壓力，隨著溫度的升高而增大。了解這一關(guān)系對于蒸汽鍋爐、蒸汽輪機等設(shè)備的設(shè)計和運行至關(guān)重要。03熱力過程與循環(huán)分析基本熱力過程分析熱力學(xué)第一定律能量守恒原理在熱力過程中的應(yīng)用，涉及內(nèi)能、功和熱量的計算。熱力學(xué)第二定律熵的概念及其在熱力過程中的變化，不可逆過程的熵增原理。熱力學(xué)狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程及其變形，用于描述氣體狀態(tài)的變化。能量轉(zhuǎn)換效率熱能與機械能之間的轉(zhuǎn)換效率，包括熱效率和熱機效率等。卡諾循環(huán)理想可逆循環(huán)，包括等溫、絕熱、等壓和等容過程，用于分析熱機效率。蒸汽輪機循環(huán)包括朗肯循環(huán)和再熱循環(huán)，涉及蒸汽的加熱、膨脹和冷凝過程。制冷循環(huán)如蒸汽壓縮制冷循環(huán)，涉及制冷劑在蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器和膨脹閥中的狀態(tài)變化。內(nèi)燃機循環(huán)包括奧托循環(huán)和狄塞爾循環(huán)，涉及內(nèi)燃機的進(jìn)氣、壓縮、燃燒和排氣過程。典型熱力循環(huán)分析04熱能轉(zhuǎn)換與利用技術(shù)介紹熱電偶和熱電器件的工作原理，以及將熱能直接轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)應(yīng)用。闡述蒸汽輪機、內(nèi)燃機和燃?xì)廨啓C等傳統(tǒng)熱機的工作原理及其在能源領(lǐng)域的應(yīng)用。介紹熱泵循環(huán)的基本原理，以及空氣源熱泵、水源熱泵等在實際中的應(yīng)用和節(jié)能效果。探討熱化學(xué)轉(zhuǎn)換的過程，包括熱解、氣化、燃燒等化學(xué)反應(yīng)中能量的轉(zhuǎn)換和利用。熱能轉(zhuǎn)換方式簡介熱電轉(zhuǎn)換熱機轉(zhuǎn)換熱泵技術(shù)熱化學(xué)轉(zhuǎn)換發(fā)電行業(yè)分析燃煤電廠、燃?xì)怆姀S和核電廠的能源轉(zhuǎn)換效率，以及余熱回收和熱電聯(lián)產(chǎn)等技術(shù)的實際應(yīng)用。介紹混合動力汽車、電動汽車和氫燃料電池汽車等新型交通工具的熱能利用和排放減少情況。討論鋼鐵、石化、化工等工業(yè)領(lǐng)域中的熱能利用案例，包括余熱發(fā)電、工藝加熱和冷卻等環(huán)節(jié)的節(jié)能措施。分析建筑領(lǐng)域的熱能利用，包括供暖、通風(fēng)、空調(diào)和熱水供應(yīng)等方面的節(jié)能技術(shù)和設(shè)備應(yīng)用。熱能利用領(lǐng)域案例分析工業(yè)生產(chǎn)交通運輸建筑節(jié)能05工程熱力學(xué)實驗方法介紹壓力計、壓力傳感器、壓力變送器等。壓力測量介紹流量計、流速計、流量傳感器等。流量測量01020304介紹溫度計、熱電偶、紅外測溫儀等。溫度測量介紹熱量計、熱電堆、熱敏電阻等。熱量測量實驗測量技術(shù)與儀器設(shè)備介紹典型實驗項目操作指導(dǎo)測定氣體比熱容實驗介紹實驗?zāi)康摹⒉襟E、數(shù)據(jù)處理方法等。噴管流量實驗介紹實驗裝置、操作要點、數(shù)據(jù)記錄等。冷凝器傳熱性能實驗介紹實驗原理、操作步驟、傳熱系數(shù)測定等。燃燒熱值測定實驗介紹實驗方法、燃料選擇、熱值計算等。06工程熱力學(xué)前沿動態(tài)與未來趨勢新型工質(zhì)研究進(jìn)展低溫工質(zhì)研究在低溫條件下，新型工質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)和熱穩(wěn)定性，以及其在低溫工程領(lǐng)域的應(yīng)用。02040301熱能儲存工質(zhì)研究熱能儲存密度大、熱穩(wěn)定性好、熱傳導(dǎo)性能優(yōu)良的新型熱能儲存工質(zhì)。高效制冷工質(zhì)研究具有高制冷系數(shù)、低GWP（全球變暖潛能值）和零ODP（臭氧層破壞潛能）的新型制冷工質(zhì)。環(huán)保型工質(zhì)研究對環(huán)境友好、無污染或低污染的新型工質(zhì)，以替代對環(huán)境有害的傳統(tǒng)工質(zhì)。先進(jìn)能量轉(zhuǎn)換技術(shù)展望高效熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)研究基于熱電效應(yīng)的熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)，包括熱電材料的研發(fā)、熱電轉(zhuǎn)換效率的提升以及熱電系統(tǒng)的優(yōu)化。燃料電池技術(shù)研究燃料電池的發(fā)電原理、電極材料、電解質(zhì)