工程熱力學(xué)：9-氣體過程

1、第四章 氣體和蒸汽的熱力過程4-1 研究熱力過程的目的和方法4-2 熱力過程的模型化4-3 理想氣體熱力過程的分析與計算4-4 理想氣體熱力過程的圖形分析4-5 水蒸氣的基本過程4-1 研究熱力過程的目的和方法目的以理想氣體和水蒸氣為工質(zhì), 分析可逆基本熱力過程中能量轉(zhuǎn)換、傳遞關(guān)系，揭示過程中工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律及熱量和功量的計算, 從而定性對熱動力設(shè)備的工作和熱效率作出評價；并為實際熱力循環(huán)的計算分析打下基礎(chǔ)。研究理想氣體熱力學(xué)過程的方法將熱力過程?；癁槔硐霟崃^程： 1TSPNV引入可逆假定進行分析計算 2定壓過程定溫過程絕熱過程定容過程基本過程多變過程引入經(jīng)驗系數(shù)進行不可逆修正 34-

2、2 熱力過程的模型化V定容過程汽油機汽缸中的燃燒，燃氣輪機動力裝置燃燒室中的燃燒加熱,P定壓過程4-2 熱力過程的模型化冷卻效果好的活塞壓氣機的壓縮,T定溫過程燃氣流過渦輪噴嘴和葉片,絕熱過程S當(dāng)溫差不大三個條件: (1)理想氣體 (2)可逆過程 (3) 為常數(shù)絕熱可逆過程（定熵）絕熱可逆S取平均比熱P75多變過程 非直線段可用分段直線代替基本公式2) 理想氣體3)可逆過程 1) 熱一律穩(wěn)流4-3 理想氣體熱力過程的分析與計算分析熱力學(xué)過程的一般步驟1) 確定過程方程-該過程中參數(shù)變化關(guān)系5) 計算w , wt , q4) 求3) 用T - s 與 p - v 圖表示2) 由狀態(tài)方程及過程方程

3、求初終態(tài)關(guān)系4-3 理想氣體熱力過程的分析與計算TSPNV12過程方程初終態(tài)關(guān)系TSPV初終態(tài)關(guān)系3變比熱定熵過程1過程方程2初終態(tài)關(guān)系定比熱相對壓力（附表）附表初態(tài)為下限4-3 理想氣體熱力過程的分析與計算3用T - s 與 p - v 圖表示（下節(jié)）4求狀態(tài)參數(shù)的變化與過程無關(guān)PSTTVT計算w , wt , q5T計算w , wt , q5VPv圖上過程線斜率計算w , wt , q5平均比熱1nk cn0多變比熱多變過程的能量關(guān)系w/q膨脹，吸熱 / 壓縮,放熱膨脹，放熱 / 壓縮,吸熱可據(jù)多變指數(shù)的大小判別能量轉(zhuǎn)換的性質(zhì)多變指數(shù)的確定令4-3 理想氣體熱力過程的圖形分析斜率上凸?下凹

4、？sTvpPPP理想氣體 過程的p-v,T-s圖212122斜率上凸?下凹？sTvpPVVPV理想氣體 過程的p-v,T-s圖斜率上凸?下凹？sTvpTTTTPPVV理想氣體 過程的p-v,T-s圖sTvpSSSVVPTTP理想氣體 過程的p-v,T-s圖sTvpPPTTSSVV理想氣體基本過程的p-v,T-s圖n0u0Tu u 在p-v,T-s圖上的變化趨勢sTvp=u0u0h0h0Th h 在p-v,T-s圖上的變化趨勢sTvpu0u0h0h0w0w0 w 在p-v,T-s圖上的變化趨勢sTvpu0u0h0h0w0w0wt0wt0 wt在p-v,T-s圖上的變化趨勢sTvpu0u0h0h0

5、w0w0wt0wt0q0q0T q在p-v,T-s圖上的變化趨勢sTvpu0u0h0h0w0w0wt0wt0q0u,h(T) w(v) wt( p) q(s)q0上部順時針方向變化u,h,w,wt,q在p-v,T-s圖上的變化趨勢sTvp壓縮、升溫、放熱的過程，終態(tài)在哪個區(qū)域？ p-v,T-s圖練習(xí)（1）sTvp膨脹、降溫、放熱的過程，終態(tài)在哪個區(qū)域？p-v,T-s圖練習(xí)（2）sTvp膨脹、升溫、吸熱的過程，終態(tài)在哪個區(qū)域？p-v,T-s圖練習(xí)（3）4-5 水蒸氣的基本過程TsPv定壓過程定溫過程定熵過程定容過程定容加熱過程量用狀態(tài)量差間接計算v鍋爐汽輪機發(fā)電機給水泵凝汽器1234過熱器432

6、1Ts12 汽輪機 s 膨脹34 給水泵 s 壓縮蒸汽動力循環(huán)23 凝汽器 T 放熱41 鍋爐 p 吸熱35已知剛性閉容水加熱，初態(tài)：加熱后求：1。T-s圖上表明初終態(tài)2。初終態(tài)氣體溫度和質(zhì)量3。加熱到只有氣體時求壓力解:查表3-6由1例:由定容由查表3-62由查表3-62由查表3-63如何求1-3吸熱量？1321Ts水蒸氣的基本過程T12PS12ss定溫放熱定壓加熱定熵作功40例 41 如圖，某種理想氣體有兩任意過程a-b和a-c，已知b，c在同一可逆絕熱線上，試問：uab和uac哪個大？解：（方法一） 過b、c分別作等溫線（方法二）考慮過程b c例 42在T-s圖上用圖形面積表示u和h例：

7、ua-ub用什么面積表示?考慮等容過程c依據(jù)： a）T-s圖上過程下面積表示q b）qp=h，qv=u avvv例 42在T-s圖上用圖形面積表示u和h例：ha-hb用什么面積表示?考慮過程等壓c依據(jù)： a）T-s圖上過程下面積表示q b）qp=h，qv=u app 0.5kmol某種單原子理想氣體 ，由25，2m3可逆絕熱膨脹到1atm，然后在此狀態(tài)的溫度下定溫可逆壓縮回到2m3。1）畫出各過程的p-v圖及T-s圖；2）計算整個過程的Q，W，U， H及S。2）先求各狀態(tài)參數(shù)解：1）例 43p71等溫過程 ：熱量=膨脹功=技術(shù)功放熱p71 封閉氣缸中氣體初態(tài)p1=8MPa，t1=1300，經(jīng)過

8、可逆多變膨脹過程變化到終態(tài)p2=0.4MPa，t2=400。已知該氣體的氣體常數(shù)Rg=0.287kJ/(kgK)，試判斷氣體在該過程中是放熱還是吸熱的？比熱容為常數(shù)，cV=0.716 kJ/(kgK)解：1到2是可逆多變過程，對初，終態(tài)用理想氣體狀態(tài) 方程式有例 44所以多變指數(shù)多變過程膨脹功和熱量故是吸熱過程一容積為0.15m3的儲氣罐內(nèi)有氧氣，初態(tài)溫度t1=38，壓力p1= 0.55MPa，罐上裝有壓力控制閥，壓力超過0.7MPa時，閥門打開維持罐內(nèi)壓力為0.7MPa，對罐內(nèi)氧氣加熱，問：當(dāng)罐中氧氣溫度為285 時，對罐內(nèi)共加入多少熱量？Rg=260J/(kgK)；cV=657J/(kgK

9、)；cp=917J/(kgK)例 45解：氧氣QV：因1到2為定比體積過程，過程中m不變，所以Qp：2到3過程中氣體壓力不變，但質(zhì)量改變 試證明剛性絕熱容器的放氣過程中容器內(nèi)理想氣體的狀態(tài)參數(shù)服從：證：取容器為CV列能量方程考慮到例 46代入上式得思考：放氣過程是否可逆？ 為何留在容器內(nèi)理想氣體的狀態(tài)參數(shù)滿足可逆規(guī)律？整理，積分得代入上式得整理，積分得熱機內(nèi)燃機汽油機56吸氣四沖程汽油機燃燒及膨脹壓縮排氣57焦耳-湯姆遜節(jié)流實驗(1852)(P257)焦耳-湯姆遜系數(shù) 0 降溫保持狀態(tài)1不變，改變流體的流量得出一組節(jié)流后狀態(tài)點2a,2b,2c,2d58渦扇噴氣發(fā)動機示意圖渦輪與壓氣機壓氣機水泵汽輪機60判斷正誤3.定熵過程的比熱比為常量1. 多變指數(shù)等于零表示定