工程熱力學(xué)：第八九次課-氣體和蒸汽的熱力過(guò)程

1、第四章 氣體和蒸汽的熱力過(guò)程4-1 研究熱力過(guò)程的目的和方法4-2 熱力過(guò)程的模型化4-3 理想氣體熱力過(guò)程的分析與計(jì)算4-4 理想氣體熱力過(guò)程的圖形分析4-5 水蒸氣的基本過(guò)程4-1 研究熱力過(guò)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(guò)程中能量轉(zhuǎn)換、傳遞關(guān)系，揭示過(guò)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(jì)算, 從而定性對(duì)熱動(dòng)力設(shè)備的工作和熱效率作出評(píng)價(jià)；并為實(shí)際熱力循環(huán)的計(jì)算分析打下基礎(chǔ)。研究理想氣體熱力學(xué)過(guò)程的方法將熱力過(guò)程?；癁槔硐霟崃^(guò)程： 1TSPNV引入可逆假定進(jìn)行分析計(jì)算 2定壓過(guò)程定溫過(guò)程絕熱過(guò)程定容過(guò)程基本過(guò)程多變過(guò)程引入經(jīng)驗(yàn)系數(shù)進(jìn)行不可逆修正 34-

2、2 熱力過(guò)程的模型化V定容過(guò)程汽油機(jī)汽缸中的燃燒，燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置燃燒室中的燃燒加熱,P定壓過(guò)程4-2 熱力過(guò)程的模型化冷卻效果好的活塞壓氣機(jī)的壓縮,T定溫過(guò)程燃?xì)饬鬟^(guò)渦輪噴嘴和葉片,絕熱過(guò)程S當(dāng)溫差不大三個(gè)條件: (1)理想氣體 (2)可逆過(guò)程 (3) 為常數(shù)絕熱可逆過(guò)程（定熵）絕熱可逆S取平均比熱P75多變過(guò)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(guò)程 1) 熱一律穩(wěn)流4-3 理想氣體熱力過(guò)程的分析與計(jì)算分析熱力學(xué)過(guò)程的一般步驟1) 確定過(guò)程方程-該過(guò)程中參數(shù)變化關(guān)系5) 計(jì)算w , wt , q4) 求3) 用T - s 與 p - v 圖表示2) 由狀態(tài)方程及過(guò)程方程

3、求初終態(tài)關(guān)系4-3 理想氣體熱力過(guò)程的分析與計(jì)算TSPNV12過(guò)程方程初終態(tài)關(guān)系TSPV初終態(tài)關(guān)系34-3 理想氣體熱力過(guò)程的分析與計(jì)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(guò)程無(wú)關(guān)PSTTVT計(jì)算w , wt , q5T計(jì)算w , wt , q5VPv圖上過(guò)程線斜率計(jì)算w , wt , q5平均比熱1nk cn0多變比熱多變過(guò)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)的確定令變比熱定熵過(guò)程1過(guò)程方程2初終態(tài)關(guān)系定比熱相對(duì)壓力（附表）附表初態(tài)為下限4-3 理想氣體熱力過(guò)程的圖形分析斜率上凸?下凹

4、？sTvpPPP理想氣體 過(guò)程的p-v,T-s圖212122P理想氣體 過(guò)程斜率上凸?下凹？sTvpTTTTPPVV理想氣體 過(guò)程的p-v,T-s圖T理想氣體 過(guò)程0 0 斜率上凸?下凹？sTvpPVVPV理想氣體 過(guò)程的p-v,T-s圖V理想氣體 過(guò)程sTvpSSSVVPTTP理想氣體 過(guò)程的p-v,T-s圖S理想氣體 過(guò)程 sTvpPPTTSSVV理想氣體基本過(guò)程的p-v,T-s圖n0u0Tu u 在p-v,T-s圖上的變化趨勢(shì)sTvp=u0u0h0h0Th h 在p-v,T-s圖上的變化趨勢(shì)sTvpu0u0h0h0w0w0 w 在p-v,T-s圖上的變化趨勢(shì)sTvpu0u0h0h0w0w

5、0wt0wt0 wt在p-v,T-s圖上的變化趨勢(shì)sTvpu0u0h0h0w0w0wt0wt0q0q0T q在p-v,T-s圖上的變化趨勢(shì)sTvpu0u0h0h0w0w0wt0wt0q0u,h(T) w(v) wt( p) q(s)q0上部順時(shí)針?lè)较蜃兓痷,h,w,wt,q在p-v,T-s圖上的變化趨勢(shì)分界線等溫線是熱力學(xué)能和焓的分界線等熵線是熱量的分界線等壓線是技術(shù)功的分界線等容線是體積功的分界線sTvp壓縮、升溫、放熱的過(guò)程，終態(tài)在哪個(gè)區(qū)域？ p-v,T-s圖練習(xí)（1）sTvp膨脹、降溫、放熱的過(guò)程，終態(tài)在哪個(gè)區(qū)域？p-v,T-s圖練習(xí)（2）sTvp膨脹、升溫、吸熱的過(guò)程，終態(tài)在哪個(gè)區(qū)域？

6、p-v,T-s圖練習(xí)（3）4-5 水蒸氣的基本過(guò)程TsPv定壓過(guò)程定溫過(guò)程定熵過(guò)程定容過(guò)程定容加熱過(guò)程量用狀態(tài)量差間接計(jì)算v40鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)給水泵凝汽器1234過(guò)熱器4321Ts12 汽輪機(jī) s 膨脹34 給水泵 s 壓縮蒸汽動(dòng)力循環(huán)23 凝汽器 T 放熱41 鍋爐 p 吸熱已知?jiǎng)傂蚤]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(shí)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？134521Ts水蒸氣的基本過(guò)程T12PS12ss定溫放熱定壓加熱定熵作功例 41 如圖，某種理想氣體有兩任意過(guò)程a-b

7、和a-c，已知b，c在同一可逆絕熱線上，試問(wèn)：uab和uac哪個(gè)大？解：（方法一） 過(guò)b、c分別作等溫線（方法二）考慮過(guò)程b c例 42在T-s圖上用圖形面積表示u和h例：ua-ub用什么面積表示?考慮等容過(guò)程c依據(jù)： a）T-s圖上過(guò)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(guò)程等壓c依據(jù)： a）T-s圖上過(guò)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(huà)出各過(guò)程的p-v圖及T-s圖；2）計(jì)

8、算整個(gè)過(guò)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(guò)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(guò)可逆多變膨脹過(guò)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(guò)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(guò)程，對(duì)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(guò)程膨脹功和熱量故是吸熱過(guò)程一容積為0.15m3的儲(chǔ)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(guò)0.7MPa時(shí)，閥門(mén)打開(kāi)維持罐內(nèi)壓力為0.7MPa，對(duì)罐內(nèi)氧氣加熱，問(wèn)：當(dāng)罐中氧氣溫度為285 時(shí)，對(duì)罐內(nèi)共加入多少熱量？Rg=260J/(kgK)；cV=657J/