工程热力学 沈维道、童钧耕主编 第4版 课件

工程热力学是一门深入研究能量转换，特别是热能与机械能之间转换的学科。沈维道和童钧耕主编的第四版《工程热力学》课件涵盖了该领域基础概念和重要理论。以下将详细阐述其中的关键知识点： 1. **基本概念和定义**： - **热能和机械能相互转换过程**：热力学主要研究如何从热能中提取有用功，如在热力循环中，工质吸收热能后膨胀做功，然后排出热能，形成能量的转换。 - **热力系统**：热力学系统是人为设定的具有明确边界的物质系统，用于分析能量交换和转换。 - **工质**：工质是实现热能和机械能转化的媒介，通常选择气体，因为其具有良好的膨胀性和流动性，并且在热容量、稳定性和成本方面满足工程需求。 2. **热能动力装置**： - **热源**：提供热能的物质系统，分为高温热源（热源）和低温热源（冷源），以及恒温和变温热源。 - **热力装置分类**：包括气体动力装置（如内燃机、燃气轮机、喷气发动机）和蒸气动力装置，它们都通过吸热、膨胀做功和排热来工作。 3. **工质的选择**： - 工质应具备的特性包括：膨胀性、流动性、热容量、稳定性、安全性、环保性和经济性。 4. **热力系统和边界**： - **系统与外界**：系统是研究对象，外界是与其进行物质和能量交换的部分。 - **边界**：系统的边界可以是刚性的、可变形的或弹性的，固定或可移动的，实际的或虚拟的。 5. **热力系统分类**： - **按组元数**：单元系（单一成分系统）和多元系（多成分系统）。 - **按相数**：单相系（同质系统）和复相系（异质系统）。 6. **系统类型**： - **闭口系**（控制质量）：没有质量交换，但可能有能量交换。 - **开口系**（控制体积）：允许质量和能量交换。 - **绝热系**：不与外界交换热量。 - **孤立系**：不与外界交换任何形式的能量或物质。 7. **热力系统示例**： - 通过不同边界设定，可以理解各种系统类型，如刚性绝热气缸-活塞系统，以及不同情况下如何定义闭口、开口、绝热和孤立系统。 这些基本概念和系统分类构成了工程热力学的基础，对于理解和设计热能动力装置至关重要。在实际应用中，如汽车发动机、发电站等，都需要根据这些原理来优化能源转换效率和性能。通过深入学习这些内容，工程师能够设计出更高效、更环保的热能利用系统。