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发动机原理---工程热力学基础.ppt

1、 第一章 工程热力学基础第一节 热力学第一定律第二节 理想气体的热力过程第三节 热力学第二定律 第四节 发动机理论循环及热效率 几个名词术语:1、工质:实现热能与机械能相互转换的工作物质。主要为气体或水蒸气(因气态物质吸热后容易膨胀)。发动机中所说的工质是指气缸内的可燃混合气。2、热力系统:选取某一宏观范围内的物质或空间作为研究对象,称为热力系统。对于发动机而言,是将气缸内的气体作为热力系统,而将气缸看做 “ 外界 ” 。3、热力状态: 热力系统( 工质)在某一瞬间所处的宏观热力状况, 简称状态。o 系统的状态可以不随时间变化 平衡状态 ,也可以随时间变化 非 平衡状态 。o 处于热力平衡状态

2、的系统,只要不受外界的影响,其状态就不会随时间变化,平衡也不会自发地破坏。o 处于不平衡状态的系统,其状态将随时间而改变,直至形成一个新的平衡状态。o 工程热力学中,只研究平衡状态。4、平衡状态:指在没有外界影响的条件下,工质(或系统)的状态不随时间变化。5、 热力过程:热力系统的状态随时间变化的过程。如发动机工作时的压缩过程、膨胀过程等。6、外界:系统以外与热工过程有关的其他物质或空间。7、边界:系统与外界之间的分界面(分界面可以是真实的、假想的、固定的、移动的)。8、 状态参数:描述工质所处状态的物理量,其数值的大小只取决于工质的状态。n 处于平衡状态的工质对应着唯一的状态参数(如比容、压

3、力、温度)。n 工质的状态发生变化,其状态参数随之改变,如向轮胎内充气,充气量的多少决定了气压、温度的高低。第一节 热力学第一定律o 热力学:研究热能的性质以及与其他能量相互转换规律的科学。o 生活中的实例:1)电灯照明:电能 光能、热能;2)用煤烧水:燃料的化学能 热能;3)车用发动机燃料在气缸内燃烧、膨胀:化学能 热能 机械能;4)发动机带动发电机:机械能 电能。 能量转换与守恒定理:o 能量既不能被创造,也不能被消灭(能量既不会凭空产生,也不会凭空消失),它只能从一种形式转化为别的形式,或者从一个物体转移到别的物体,且转化(转移)前后能量总和保持不变。o 能量守恒定律如今被人们普遍认同,

4、但是并没有严格证明。 重要意义: 揭示了自然界中总能量为一常数(不能无中生有); 揭示了能量在形式上具有可转换(变)性。一、热力学第一定律的内容o 内容: 在热能与机械能之间,一定量的热能消失时,必将产生数量完全相同的机械能(做了功),反之,亦是一样。即:热能 机械能(功)l 正向:获得功必须消耗热,如车用发动机燃料在气缸内燃烧后对外输出功;l 逆向:产生热一定要消耗功,如汽车制动鼓的制动过程(摩擦生热)。p 表达式: Q=W 同一计量单位Q=AW或 Q=JW 不同计量单位二、热力学第一定律的解析式及其应用1、几个概念1)功 力学中 W=FX 公式的意义:物体所受的力 F和物体在受力方向上的位移的 X乘积。做功的条件: 力的作用; 产生的位移。n 热力学中的功如何表现?是否满足功的条件(力、位移)外界对气体的元功:令 则1)功的符号:“ -” , 外界对系统作功;“ +” , 系统对外界作功。2)功的图示(数值):

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