1、第一章第一节热力学基础知识一、物质的状态二、工质、介质及其状态参数三、热量、功和功率四、热力过程和熵五、热力学定律一、物质的状态1.物质的三种状态(1)固态物质处于固态时，分子在自己的平衡位置作振幅很小的振动，其分子间的距离最小，相互间的吸引力最大，它具有一定的体积和形状。(2)液态物质处于液态时，分子在其平衡位置作振幅较大的振动，其分子间的距离较大，相互间的吸引力较小，且能够相互移动。图1-1物质的状态变化及名称一、物质的状态(3)气态物质处于气态时，分子间相互吸引力小而不能相互约束，各分子不停地进行着毫无规则的运动。2.显热和潜热(1)显热物质吸收或放出热量，使物体的温度升高或降低，而不引
2、起状态的变化，这个过程中物质所吸收或放出的热量称为显热。(2)潜热物质吸收或放出热量后，状态改变而温度不发生变化，这一过程中所发生的热量转移称为潜热。3.汽化热和液化热(1)汽化热物质由液态变为气态的过程称为汽化。一、物质的状态(2)液化热物质在一定的压力和温度下，由于被冷却而由气态转化为液态就称为液化。4.饱和温度与饱和压力二、工质、介质及其状态参数1.工质与介质2.状态参数(1)温度温度是物质内部分子运动平均动能的标志，或者说是表示物体冷热程度的量度。(2)压力压力是工质或介质对容器壁面单位面积所施加的垂直作用力。(3)比体积和密度气体的比体积是指单位质量的气体所占的容积。三、热量、功和功
3、率1.热量2.功(1)容积功在热力学中，将指定的具体研究对象，称为热力系统，简称为系统。(2)流动功(推动功)以制冷装置中的冷凝器为研究对象，工质流入或流出系统时，它必须推开它前方的流体，以腾出空间让它前进。3.内能与焓(1)内能工质存放在钢瓶中时会处于一种动态平衡状态，不能产生制冷效应。三、热量、功和功率(2)焓制冷装置中的工质只有流动起来，才能产生制冷效应。4.功率四、热力过程和熵1.热力过程的概念2.熵3.常见的热力过程(1)绝热压缩制冷压缩机对工质做功时，由于向外界的散热量较小，在理论分析时，可以认为是绝热压缩，工质的熵保持不变，也称为等熵压缩。(2)多变压缩实际的压缩过程往往是工质的
4、所有状态参数都在变化，也不可能是完全绝热的，称为多变压缩。四、热力过程和熵(3)定压传热在定压传热过程中，气态工质吸收的热量除用于增加内能升高温度外，还必须克服外力膨胀做功。(4)定容传热在定容传热过程中，气态工质不能膨胀对外做功，所吸收的热量只用来增加内能，使温度升高。(5)等焓节流工质流经热力膨胀阀、毛细管等节流元件时，近似为绝热过程，由于流道截面积的突然缩小，工质要克服摩擦阻力，因而压力有所下降，但这一过程与外界没有做功的作用，所以焓值不变，故称为等焓节流。五、热力学定律1.热力学第一定律2.热力学第二定律第二节流体力学基础知识一、流体的主要物理性质二、流体静力学知识三、流体动力学知识四
5、、流体阻力五、实际流体的伯努利方程式一、流体的主要物理性质1.流体的压缩性和热胀性图1-2流体在圆管内的分层流动2.流体的粘滞性二、流体静力学知识1.流体的静压力2.帕斯卡定律三、流体动力学知识1.流量和流速(1)流量单位时间内流经管道任一截面的流体量称为流体的流量。(2)流速单位时间内流体在流动方向流过的距离，称为流速。1)平均流速。2)质量流速。2.理想流体和连续性方程式(1)理想流体液体的压缩性很小可以忽略不计。三、流体动力学知识图1-3流体流动连续性分析(2)连续性方程式假设流体流动时，三、流体动力学知识所占空间每一点的流速、压力和密度只随空间位置不同发生变化而不随时间改变，就称为稳定
6、流动。三、流体动力学知识3.伯努利方程式(1)静压能由于有一定压力(压强)而具有的能量，称为静压能。(2)动能由于流体具有一定的流速而具有的能量，称为动能。三、流体动力学知识(3)位能由于流体质量中心位置的高低而具有的能量，称之为位能。(4)理想流体伯努利方程式三、流体动力学知识四、流体阻力1.流体的流态图1-4层流时的流速分布注：为最大流速，为平均流速。四、流体阻力图1-5湍流时的流速分布四、流体阻力2.流体阻力与阻力损失(1)沿程阻力实际流体有粘滞性，流动过程中存在着内摩擦。(2)局部阻力流体流过管道局部构件，如三通弯头、变径管、阀门等，由于构件边壁的阻碍或扰动作用及流体自身的惯性，将发生
7、漩涡、撞击等现象，流速的大小和方向会有急剧的改变，这样就加剧了流体质点间的内摩擦，形成较大的流动阻力，称为局部阻力。五、实际流体的伯努利方程式图1-6流体流动中的机械能五、实际流体的伯努利方程式第三节传热学基础知识一、传热的基本形式二、传热基本方程式一、传热的基本形式1.导热图1-7单层平壁导热一、传热的基本形式(1)单层平壁导热大平壁的导热是最常见的导热现象，例如通过房屋墙壁的导热等。(2)热导率材料的热导率是其固有的物理性质，通常由实验测得。一、传热的基本形式表1-1几种典型材料的热导率 对于同一种物质，固态的热导率最大，气态的热导率最小。一般情况下，金属的热导率大于非金属的热导率。导电性
8、能好的金属往往也是热的良导体。一、传热的基本形式 纯金属的热导率大于它的合金。表1-2常用隔热材料的物理性能2.对流换热(1)对流换热方程式一、传热的基本形式一、传热的基本形式(2)影响对流换热的因素对流换热是一个很复杂的传热过程，表面传热系数反映对流换热的强弱，它与流体的物性(热导率、密度、比热容、粘度)、流态、接触表面的形状和表面粗糙度，以及换热过程中有无相变等因素有关。1)自然对流与强迫对流。2)层流与湍流的影响。3.辐射换热二、传热基本方程式图1-8间壁式传热二、传热基本方程式1.传热基本方程式的形式二、传热基本方程式2.流体流向的选择二、传热基本方程式图1-9顺流与逆流a)顺流b)逆流二、传热基本方程式3.平均温差的计算二、传热基本方程式复 习 思 考 题1.显热和潜热的性质特点是什么？2.饱和温度与饱和压力的性质特点是什么？3.绝对压力、表压和真空度的关系是什么？4.空调工程中湿空气的焓是如何表达的？5.如何分析和计算静止流体的静压力？6.如何理解空调系统中空气的不可压缩性？7.简述帕斯卡定律和理想流体的概念。8.简述对流换热的概念及影响对流换热的因素。9.试分析各类换热器定期清洗除垢的原因。
