cf21
h0
滞止（总）焓
绝热滞止
16
q
h2
h1
1 2
(cf22
cf21 )
g(z2
z1 )
ws
(B)
3）蒸汽轮机、燃气轮机
流进系统： u1 p1v1 h1
流出系统： u2 p2v2 h2 , ws
内部储能增量： 0；q=0；忽略进出口动能和位能
h1 h2 ws wt
4) 压气机，水泵类
4302661 *4303771
8
2.2 稳定流动能量方程式
2.2.1 稳定流动特征
1）各截面上参数不随时间变化。 2）ΔECV = 0， ΔSCV = 0， ΔmCV = 0··· 注意：区分各截面间参数可不同。
9
2.2.2 稳定流动能量方程式
流入系统的能量
qQ
qm1
u1
p1v1
cf21 2
因绝热 q 0 据
2
q h 1 vdp
h p2 vdp p1
h
1 2
cf2
gz
ws
0
p2 p1
vdp
v( p2
p1 )
1
( p2
p1 )
14
q
h2
h1
1 2
(cf22
cf21 )
g(z2
z1 )
ws
(B)
若流体不可压缩
p2 p1
vdp
v( p2
p1 )
1
( p2
p1 )
p1
c2 f,1
解： 有理由认为便携式吹风机前后的空气压力和温度均无 显著变化，以吹风机为控制体积，能量方程
4
★ 热力学第一定律的解析式
加入系统的能量总和－热力系统输出的能量总和 = 热力系总储存能的增量
δW
δmiei
E
δm j e j
E+dE
δQ
d
流入： δQ δmiei
流出： δW δmjej
内部贮能的增量：dE
5
δW
δmiei
E
δm j e j
E+dE
δQ
d
δQ dE (eδm) j (eδm)i δWtot
cf22 cf21
g
z2 z1
ws
(B)
q h wt δq dh δwt
2
可逆
q h 1 vdp
δq dh vdp
13
q
h2
h1
1 2
(cf22
cf21 )
g(z2
z1 )
ws
(B)
2.2.3 稳定流动能量方程式应用
1) 伯努利方程
流体在通道中一维稳定绝热流 动，截取的控制体积列能量方程
2
gz1 ws
p2

c2 f,2
2
gz2
0
进口截面流体总能量加上输入的轴功等于流出截面的总能量
p1
c2 f,1
2
gz1
p2
c2 f,2
2
gz2
理想流体伯努利方程
如果液体静止 cf,1 cf,2 0
p1
c2 f,1
2
gz1
p2
c2 f,2
2
gz2
p1
gz1
p2
gz2
流体静力学方程
15
h3
1 2
cf23
gz3
流出：
qm1
h2
1 2
cf22
gz2
qm2
h4
1 2
cf24
gz4
内部储存能增量：0；q=0
若忽略动能差、位能差
h4
h3
qm1 qm2
h1 h2
A4131333 A4312661 A4332771
18
例1 便携式吹风机以18m/s吹出空气，流量为0.2kg/s，求吹风机 的最小功率。
δq du δw
第一定律第一解析式— 热
功的基本表达式
7
讨论：
Q U W q u w
δQ dU δW δq du δw
1）对于可逆过程
δQ dU pdV
2）对于循环 Q dU W Qnet Wnet
3）对于定量工质吸热与升温关系，还取决于W 的 “+‖、“–‖、数值大小。
或
Q E
2 1
(eδm)
j
(eδm)i
Wtot
dE
d
(eqm )
j
(eqm )i
Ptot
6
2.1.2 闭口系统能量方程
闭口系， δmi 0 δmj 0
Q E
2 1
e j δm j
eiδmi
Wtot
忽略宏观动能Ek和位能Ep， E U
Q U W δQ dU δW
q u w
第二章 习题1
P.61-62 2-2；2-3；2-7；2-9；2-10； 2-12.
1
热工学
PYROLOGY 第二章 热一律和热二率 同济大学机械与能源工程学院
吴家正
2
目录
2.1 热力学第一定律及其解析式 2.2 稳定流动能量方程式 2.3 热力学第二定律 2.4 熵方程和孤立系统熵增原理 2.5 能量的作功能力、火用
1 2
cf22 cf21
g
z2 z1
ws
(B)
讨论： 1）改写式（B）为式（C） 输出轴功
q
u
ws
p2v2
p1v1
1 2
cf22 cf21
g z2 z1
（C）
热能转变 成功部分
流动功
机械能增量
11
2）技术功— 技术上可资利用的功 wt
wt
ws
1 2
cf2
gz
由式（C） q
u
gz1
– 流出系统的能量
Ps
qm2
u2
p2v2
1 2
cf22
gz2
= 系统内部储能增量 ΔECV
考虑到稳流特征： ΔECV=0 qm1= qm2= qm; 及h = u+ pv
10
qQ
qm
h2
h1
qm
cf22 2
cf21 2
qm g
z2
z1
PS
( A)
q
h2
h1
3
2.1 热力学第一定律及其解析式
热力学第一定律的本质是能量守恒与转换定律。
2.1.1 热力学第一定律的表述和一般关系式
★热力学第一定律 热是能的一种，机械能变热能，或热能变机械能的时候，它们
之间的比值是一定的。 或： 热可以变为功，功也可以变为热；一定量的热消失时必定产生相
应量的功；消耗一定量的功时，必出现与之相应量的热。
ws
p2v2
p1v1
1 2
cf22 cf21
g z2 z1
q u wt p2v2 p1v1 (D)
wt w p2v2 p1v1
δwt δw d pv
可逆过程
δwt pdv d pv vdp
12
3) 热力学第一定律第二解析式
wt
ws
1 2
cf2
gz
1
q h2 h1 2
流入
h1
,
cf21 2
gz1
,
ws
流出
h2
,
cf22 2
gz2
,q
内部储能增量：0； 忽略进出口动能和位能
wC wt h2 h1 q
17
q
h2
h1
1 2
(cf22
cf21 )
g(z2
z1 )
ws
(B)
5）换热器（锅炉、加热器等）
流入：
qm1
h1
1 2
cf21
gz1
qm2
q
h2
h1
1 2
(cf22
cf21 )
g(z2
z1 )
ws
(B)
2） 绝热滞止
流体在不作功的绝热流动过程中，因受 到某种物体的阻碍而流速降低为零的过 程称为绝热滞止过程。
h
1 2
cf2
gz
ws
0
cf 0, h hmax
对于气体工质，忽略位能
h2
1 2
cf22
h1
1 2
cf21
hmax
h1
1 2