制冷与技术课件1.ppt

第一章制冷与低温的热力学基础
第一节制冷与低温原理的热工基础
第二节制冷与低温工质
第三节制冷技术与学科交叉
第一节制冷与低温原理的热工基础
自然界中的一切物质都具有能量,能量不可能被创造,也不可能被消灭;但能量可以从一种形态转变为另一种形态,且在能量的转化过程中能量的总量保持不变。
能量守恒与转换定律是自然界基本规律之一。
制冷与低温原理的热力学基础

用符号U表示,单位是焦耳(J)
热力学能
1kg物质的热力学能称比热力学能
用符号u表示,单位是焦耳/千克(J/kg)
比热力学能
热力学能
热力学能和总能
热力状态的单值函数。
两个独立状态参数的函数。
状态参数,与路径无关。
工质的总储存能
内部储存能
外部储存能
热力学能
总能
动能
位能
E-总能, Ek -动能 Ep -位能
E=U+Ek+Ep (1-2)
内部储存能和外部储存能的和,即热力学能与宏观
运动动能及位能的总和。
若工质质量m,速度cf,重力场中高度z
宏观动能
重力位能
工质的总能
(1-3)
能量从一个物体传递到另一个物体有两种方式
作功
借作功来传递能量总和物体宏观位移有关。
传热
借传热来传递能量无需物体的宏观移动。
推动功
因工质在开口系统中流动而传递的功。
对开口系统进行功的计算时需要考虑这种功。
推动功只有在工质移动位置时才起作用。
力学参数cf和z只取决于工质在参考系中的速度和高度

(1-4)
比总能
图1-1a所示为工质经管道进入气缸的过程。
工质状态参数p、v、T,用p-v图中点C表示。
工质作用于面积A的活塞上的力为pA,工质流入气缸时推动活塞移动距离,作功pA =pV=mpv。m表示进入气缸的工质质量,这一份功叫做推动功。
1kg工质的推动功等于pv如图中矩形面积所示。
图1-1b所示考察开口系统和外界之间功的交换。
取一开口系统,1kg工质从截面1-1流入该热力系,工质带入系统的推动功p1v1,作膨胀功由状态1到2,再从截面2-2流出,带出系统的推动功为p2v2。
是系统为维持工质流动所需的功,
称为流动功
焓
用符号H表示,单位是焦耳(J)
H= U+pV (1-5)
比焓
(1-6)
用符号h表示,单位是焦耳/千克(J/kg)
焓是一个状态参数。
焓也可以表示成另外两个独立状态参数的函数。
如:h=f(T,v) 或 h=f(p,T); h=f(p,v)
(1-9)

进入系统的能量-离开系统的能量=系统中储存能量的增加
(1-10)
闭口系统的能量平衡

工质从外界吸热Q后从状态1变化到2,对外作功W。若工质宏观动能和位能的变化忽略不计,则工质储存能的增加即为热力学能的增加ΔU
(1-11)
热力学第一定律的解析式
加给工质的热量一部分用于增加工质的热力学能储存于工质内部,余下一部分以作功的方式传递至外界。
对微元过程,第一定律解析式的微分形式
(1-12a)
对于1 kg工质,
(1-12b)
(1-12c)
式(1-12) 对闭口系普遍适用,适用于可逆过程也适用于不可逆过程,对工质性质也无限制。