工程热力学与传热学气体压缩及动力过程课件•引言•工程热力学基础•传热学基础•气体压缩过程•动力循环过程•工程应用实例分析•实验与仿真技术介绍•课程总结与展望目录01引言课程背景与目的工程需求随着工业发展，对热力学与传热学的需求日益增加，课程旨在满足工程实践需求。培养目标培养学生掌握工程热力学与传热学的基本原理和方法，具备解决实际问题的能力。工程热力学与传热学简介工程热力学研究热能与机械能相互转换的规律，应用于动力、制冷、化工等领域。传热学研究热量传递的机理和方法，包括导热、对流和辐射等，应用于换热器、散热器等设备。气体压缩及动力过程概述气体压缩通过压缩机等设备将气体压缩至高压状态，储存能量，并供给动力设备使用。动力过程利用热能、压力能等驱动气体膨胀做功，将能量转化为机械能的过程。02工程热力学基础热力学基本概念010203系统与环境状态与过程功与热系统是指研究的对象，环境是与系统相互作用的外部条件。状态是系统某一时刻的物理化学特征，过程是系统状态随时间的变化。功是系统与外部环境之间通过力学作用传递的能量，热是通过温度差传递的能量。热力学第一定律第一定律表述热量传递方式能量不能凭空产生或消失，只能从一种形式转化为另一种形式或从一个物体传递给另一个物体，其总量保持不变。热量传递有三种方式，即热传导、热对流和热辐射。内能与热力学能内能是系统中所有分子热运动的动能和分子间相互作用的势能之和，热力学能是内能与其他形式能量的总和。热力学第二定律第二定律表述01热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化；或者说，不可能从单一热源吸收热量并全部用来做功，而不引起其他变化。熵与不可逆过程02熵是描述系统无序程度的物理量，不可逆过程是指系统状态变化后无法自发恢复原状的过程。卡诺循环与热机效率03卡诺循环是一种理想化的热力学循环，热机效率是指热机输出的功与输入的热量的比值。03传热学基础传热基本方式对流传热流体流过固体表面时，由于流体与固体之间的温度差引起的热量传递现象，其传热速率与流体的物理性质、流速和温度差有关。热传导物体内部由于温度梯度引起的热量传递现象，其传热速率与物体的导热系数、温度差和传热面积有关。辐射传热通过电磁波传递热量的过程，可以在真空中进行，其传热速率与物体的温度、发射率和辐射面积有关。传热过程分析稳态传热与非稳态传热稳态传热指物体各点温度不随时间变化，非稳态传热指物体各点温度随时间变化。稳态传热过程较为简单，非稳态传热过程较为复杂。传热过程的方向性热量总是自发地从高温物体传向低温物体，或从高温部分传向低温部分，这是传热过程的方向性。传热过程的不可逆性热量传递过程中伴随着能量的耗散和不可逆损失，因此传热过程是不可逆的。传热计算方法热阻法对流换热系数法辐射传热计算通过计算物体各部分之间的热阻来计算传热速率，适用于稳态传热过程。通过实验测定对流换热系数来计算对流传热速率，适用于流体与固体之间的对流传热过程。采用斯蒂芬-玻尔兹曼定律和基尔霍夫定律等方法来计算辐射传热速率，适用于辐射传热过程。04气体压缩过程气体压缩基本原理压缩比压缩过程可逆性压缩功气体压缩前后体积之比，影响压缩功耗和温度变化。理想情况下，压缩过程可逆，无能量损失；实际过程中，存在摩擦、泄漏等不可逆因素。压缩气体所需的功，与压缩比、气体性质及压缩过程有关。等温压缩过程温度保持恒定通过与外界热交换，保持气体温度不变，实现等温压缩。压缩功耗等温压缩过程中，功耗最低，效率最高。应用场景适用于对温度变化要求严格的场合，如制冷系统、空调系统等。绝热压缩过程无热交换气体与外界无热交换，压缩过程中气体内能增加，温度升高。压缩功耗绝热压缩过程中，功耗较高，效率较低。应用场景适用于短时间内需要快速压缩气体的场合，如内燃机、燃气轮机等。05动力循环过程内燃机循环奥托循环1四冲程奥托循环的工作原理、热力学分析及优缺点。狄塞尔循环四冲程狄塞尔循环的工作原理、热力学分析及优23缺点。汽油机与柴油机的比较从燃烧过程、热效率、排放等方面进行比较。蒸汽动...
