熱工基礎(chǔ)綜合PPT課件

1、目錄 1、熱力學(xué)基礎(chǔ) 2、流體力學(xué)基礎(chǔ) 3、傳熱學(xué)基礎(chǔ) 4、熱工測量技術(shù)第1頁/共66頁一、熱力學(xué)基礎(chǔ)一、熱力學(xué)基礎(chǔ)1、熱力系統(tǒng)人為分割出來作為熱力學(xué)分析對象的有限物質(zhì)系統(tǒng) 如圖：用界面分離出的研究對象。外界：系統(tǒng)以外的所有物質(zhì)邊界（界面）：系統(tǒng)與外界的分界面系統(tǒng)系統(tǒng)與與外界外界的作用都通過的作用都通過邊界邊界第2頁/共66頁pVW 示功圖示功圖pdVW功（過程量）系統(tǒng)對外做功，w0;外界對系統(tǒng)做功，w0;系統(tǒng)向外界放熱，Q 定容比熱 兩者關(guān)系 cpcvR （邁耶公式） 比熱容比 ， 結(jié)合上式有ccvpRcgv11RcgP1第7頁/共66頁、定容過程等容過程：是工質(zhì)在變化過程中容積保持不變的熱

2、 力過程。1.建立過程方程式： v = 常數(shù)（定值）2.基本狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系式： 按理想氣體狀態(tài)方程式pvRT，可得定容過程中系統(tǒng)的壓力和溫度成正比，即21vv 及及1212TTpp5、理想氣體的熱力過程第8頁/共66頁pvTs1212220q 0q 定容過程的p-v p-v 圖 定容過程的T-sT-s圖第9頁/共66頁 、定壓過程等壓過程：定壓過程是工質(zhì)在變化過程中壓力保持 不變的熱力過程。1.建立過程方程式： p = 常數(shù)（定值）2.基本狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系式： 按理想氣體狀態(tài)方程式pvRT，可得定壓過程中系統(tǒng)的比容和溫度成正比，即1212TTvv第10頁/共66頁pvTs1212v220q

3、0q 0w0w 定壓過程的p-v p-v 圖 定壓過程的T-T-圖第11頁/共66頁 、定溫過程等溫過程：是工質(zhì)在變化過程中溫度保持不變的熱力過程 1.建立過程方程式：T=常數(shù)（定值）即pv定值2.基本狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系式： 按理想氣體狀態(tài)方程式pvRT，可得定溫過程中系統(tǒng)的壓力和比容成反比，即2211vpvp2112pvpv或或第12頁/共66頁pvTs12120q 0q 220w0w 定溫過程的定溫過程的p-v p-v 圖圖 定溫過程的定溫過程的T-sT-s圖圖第13頁/共66頁、絕熱過程（定熵過程）絕熱過程：是系統(tǒng)與外界沒有熱交換的情況下發(fā)生的熱 力過程。1.建立過程方程式：0dTqs常數(shù)

4、kpv為比熱容比或絕熱指數(shù)，vpcck 單原子氣體 k k=1.66=1.66雙原子氣體 k k=1.4=1.4多原子氣體 k k=1.29=1.29第14頁/共66頁pvTs1212T220w0w 絕熱過程的p-v p-v 圖 絕熱過程的T-sT-s圖第15頁/共66頁、多變過程 以上四種基本熱力過程中均為某一狀態(tài)參數(shù)保持不變的過程。 在工程中常常有一些過程，其狀態(tài)參數(shù)均在變化，且與外界有熱量、功量交換。多變過程：凡工質(zhì)按定值而變化的過程稱為多變過程。其中：n 為多變指數(shù)，在0之間變化，每個n 值代表一個多 變過程。常數(shù)npv第16頁/共66頁pvTsn=0n=n=n=0n=0n=0n=kn

5、=kn=kn=kn=1n=1n=1n=11n k1n k1n k1n kn=n= n= n=n0n0n0n 0K，都在不斷發(fā)射熱射線。第53頁/共66頁 熱輻射基本公式 1.黑體輻射能（史蒂芬-玻爾茲曼定律） 2.一切實際物體的輻射能力都小于同溫度下的和黑體 為該物體的發(fā)射率，也稱黑度，總是小于1。 3.兩物體之間傳熱4TA4TA)(424111TTA第54頁/共66頁普朗克定律（Planck）普朗克定律：揭示了黑體的單色輻射力與波長、溫度的依變關(guān)系。 揭示在特定溫度下黑體的輻射能按波長分布的規(guī)律。 絕對黑體的單色輻射力與波長和溫度的關(guān)系。式中， 波長，m ； T 黑體溫度，K ； c1 第一

6、輻射常數(shù)，3.734108 m4W/m2； c2 第二輻射常數(shù)，1.4387104 mK；1)(512TcbecEW/m2m第55頁/共66頁維恩定律（Wien）維恩定律:是反映對應(yīng)于最大單色輻射力的波長max與絕 對溫度T之間的關(guān)系。E 最大值對應(yīng)的波長 m 與T 的關(guān)系為即： 維恩定律表明黑體攜帶輻射能最多的射線波長m，隨絕對溫度T的升高而移向波長較短的方向。維恩定律數(shù)學(xué)表達(dá)式第56頁/共66頁 蘭貝特定律1.表述1：黑體表面具有漫反射性質(zhì)，即黑體和漫反射表面，在半球空間各個方向上輻射強(qiáng)度相等。2.表述2：漫反射表面的輻射力是任意方向輻射強(qiáng)度的 倍。 基爾霍夫定律 實際物體的輻射力與同溫度

7、下黑體的輻射力之比稱為該物體的發(fā)射率。單色定向發(fā)射率與單色定向吸收率的關(guān)系為：44)100(TCTEEbbbTT,第57頁/共66頁.強(qiáng)化與消弱輻射傳熱方法強(qiáng)化輻射換熱的主要途徑： 增加發(fā)射率； 增加角系數(shù)消弱輻射換熱的主要途徑： 降低發(fā)射率； 降低角系數(shù)； 加入隔熱板第58頁/共66頁四、熱工測量技術(shù) 1.測量的定義 測量就是運(yùn)用專門的工具，通過試驗和對試驗數(shù)據(jù)的分析計算，將被測物理量與同性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量（測量單位）進(jìn)行比較，以確定出被測量是標(biāo)準(zhǔn)量多少倍數(shù)的過程。所得的倍數(shù)稱為測量值。 測量過程的三要素：測量方法、測量單位、測量工具。 測量工作包括：測量方法、測量儀表的選擇、測得數(shù)據(jù)的處理。 國

8、際單位制選定基本物理量：長度（米）、質(zhì)量（千克）、時間（秒）、電流強(qiáng)度（安培）、熱力學(xué)溫度（開爾文）、物質(zhì)的量（摩爾）、發(fā)光強(qiáng)度（坎德拉）。其他物理量的單位都可以由這些基本單位導(dǎo)出。第59頁/共66頁 2.測量方法 根據(jù)測量結(jié)果的獲取方式分： 直接測量 間接測量法 組合測量 根據(jù)被測量與測量單位的比較方式分： 偏差測量法 零位測量法 微差測量法 根據(jù)儀表是否與被測對象接觸分： 接觸測量法 非接觸測量 根據(jù)被測量在測量過程中的狀態(tài)： 靜態(tài)測量法、動態(tài)測量法。第60頁/共66頁 3.誤差的表示方法 絕對誤差：儀表的指示值與被測量的真實值之間的差值。 相對誤差：絕對誤差與標(biāo)準(zhǔn)值之比的百分?jǐn)?shù)。相對誤差

9、更能說明示值的準(zhǔn)確程度。 引用誤差：是儀表的絕對誤差與該儀表的測量范圍的比值，并以百分?jǐn)?shù)表示。 儀表的基本誤差和允許誤差 4.誤差產(chǎn)生原因 儀器因素； 環(huán)境因素 方法因素； 主觀因素第61頁/共66頁 5.測量誤差的分類 粗大誤差：主要是由于操作者的主觀過失引起。在測量結(jié)果中應(yīng)當(dāng)剔除。 處理方法：細(xì)心檢查、認(rèn)真操作、反復(fù)測量、多人合作等。 系統(tǒng)誤差：在同一條件下，多次測量同一被測量，絕對值和符號保持不變或按某種確定規(guī)律變化的誤差。 發(fā)現(xiàn)方法：理論分析法、實驗對比法、數(shù)據(jù)分析法。 處理方法：從產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的根源上加以消除；用修正的方法引入修正值或修正項；選擇適當(dāng)?shù)臏y量方法，用測量技術(shù)抵消系統(tǒng)誤差

10、。第62頁/共66頁 .隨機(jī)誤差：在相同的條件下，多次測量同一被測量時，絕對值和符號不可預(yù)知地變化著的誤差稱為隨機(jī)誤差，也叫偶然誤差。隨機(jī)誤差必然發(fā)生，只能設(shè)法減小，而不能徹底消除。 產(chǎn)生原因：主要是測量過程中存在的許多難以控制的、不確定因素引起。 特點：單峰性：絕對值小的誤差比絕對值大的誤差出現(xiàn)幾率大，非常大誤差出現(xiàn)幾率為零；對稱性；有界性；抵償性。 隨機(jī)誤差的處理方法： 適當(dāng)提高儀表等級 進(jìn)行多次測量，以測量結(jié)果的算術(shù)平均值作為測量結(jié)果。第63頁/共66頁 6.測量范圍和測量精度 儀表量程 儀表或測量系統(tǒng)所能測量的最大輸入值與最小輸入值之間的范圍。如果被測量在滿刻度的2/3左右，則能提高測量精度。 測量精度 精密度：反映隨機(jī)誤差的影響程度 正確度：反映了測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差的大小 準(zhǔn)確度：表示測量結(jié)