空氣動(dòng)力學(xué)與熱工基礎(chǔ)演示文稿

空氣動(dòng)力學(xué)與熱工基礎(chǔ)演示文稿當(dāng)前1頁(yè)，總共23頁(yè)。（優(yōu)選）空氣動(dòng)力學(xué)與熱工基礎(chǔ)當(dāng)前2頁(yè)，總共23頁(yè)。第三章氣體的熱力過(guò)程

熱力發(fā)動(dòng)機(jī)中熱能和機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換是通過(guò)工質(zhì)的狀態(tài)變化過(guò)程實(shí)現(xiàn)的。研究熱力過(guò)程才可以弄清楚熱能和機(jī)械能的實(shí)際轉(zhuǎn)換情況和影響它們轉(zhuǎn)換的因素。

§3—1分析熱力過(guò)程的目的、方法和內(nèi)容

當(dāng)前3頁(yè)，總共23頁(yè)。分析熱力過(guò)程時(shí)，作如下簡(jiǎn)化假定：(1)氣體的狀態(tài)變化過(guò)程是一個(gè)可逆過(guò)程；(2)氣體是完全氣體。即在任一平衡狀態(tài)下，其參數(shù)關(guān)系符合完全氣體的狀態(tài)方程式；(3)比熱容是常數(shù)，即比熱容不隨溫度而變化。(4)實(shí)際過(guò)程近似地看作是具有某一簡(jiǎn)單特征的一個(gè)特殊過(guò)程。當(dāng)前4頁(yè)，總共23頁(yè)。分析熱力過(guò)程的主要內(nèi)容是：(1)建立工質(zhì)在熱力過(guò)程中狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律：根據(jù)過(guò)程進(jìn)行的特點(diǎn)，在符合狀態(tài)方程及熱力學(xué)定律解析式的條件下，求出狀態(tài)參數(shù)之間變化關(guān)系——過(guò)程方程式。(2)確定工質(zhì)在熱力過(guò)程中能量變換特性：計(jì)算過(guò)程中內(nèi)能的變化、焓的變化和工質(zhì)與外界之間所交換的熱量和功。當(dāng)前5頁(yè)，總共23頁(yè)?！?—2等容過(guò)程一、過(guò)程的定義等容過(guò)程是指氣體在容積不變或比容保持不變的條件下進(jìn)行的熱力過(guò)程?；钊桨l(fā)動(dòng)機(jī)和脈動(dòng)式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過(guò)程就近似于等容過(guò)程。圖1—3—1(a)表示等容加熱過(guò)程，其中活塞不動(dòng)。二、過(guò)程特點(diǎn)

V=常數(shù)或ν=常數(shù)當(dāng)前6頁(yè)，總共23頁(yè)。三、過(guò)程方程或

說(shuō)明：

在等容過(guò)程中，氣體的壓力與熱力學(xué)溫度成正比，當(dāng)對(duì)氣體加熱時(shí)，溫度升高，壓力增大，氣體放熱，溫度降低，壓力減少。當(dāng)前7頁(yè)，總共23頁(yè)。四、過(guò)程曲線圖1—3—1（b）和圖1—3—1（c）即在P—v圖上是一條與v軸相垂直的直線；在T—s圖上是一條指數(shù)曲線，且斜率隨溫度的升高而增大，亦即溫度越高，曲線的斜率在T—s圖中越陡峭。當(dāng)前8頁(yè)，總共23頁(yè)。五、過(guò)程能量交換情況1、容積功V=0常數(shù)或dv=0，所以不論是加熱或放熱，氣體對(duì)外均不做容功，即2、內(nèi)能的變化量3、換熱量當(dāng)前9頁(yè)，總共23頁(yè)。例：氣缸內(nèi)有0.002kg空氣，溫度為300℃，壓力為8bar，定容加熱后的壓力為40bar，求加熱后的溫度，加給空氣的熱量，設(shè)空氣的等容比熱為0.718解已知T=273＋300=573K,=8bar

=40bar

得加熱后的空氣溫度為加熱量為當(dāng)前10頁(yè)，總共23頁(yè)。例某完全氣體的定壓比熱容為2.2，分子量為16.04。該氣體8kg在等容條件下自17℃加熱至187℃，求該氣體的(1)容積功（2）焓的變化(3)換熱量。解：(1)因?yàn)閂=常數(shù)所以容積功

(2)焓的變化

(3)換熱量正號(hào)表示對(duì)該氣體加熱。當(dāng)前11頁(yè)，總共23頁(yè)?！?—3等壓過(guò)程一、過(guò)程的定義氣體在壓力保持不變的條件下進(jìn)行的熱力過(guò)程。有些活塞式柴油機(jī)及渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過(guò)程，壓力變化很小，近似于定壓加熱。圖1—3—2(a)

。二、過(guò)程特點(diǎn)

P=常數(shù)當(dāng)前12頁(yè)，總共23頁(yè)。三、過(guò)程方程式

說(shuō)明：在定壓過(guò)程中，氣體的比容與熱力學(xué)溫度成正比；對(duì)氣體加熱，溫度升高，比容增大，氣體放熱，溫度降低，比容減小。

當(dāng)前13頁(yè)，總共23頁(yè)。四、過(guò)程曲線P—V圖如圖1—3—2(b)所示；T—s圖如圖1—3—2(c)

所示。即在P—v圖上是一條與P軸相垂直的直線；在T—s圖上是一條指數(shù)曲線，且斜率隨溫度的升高而增大，亦即溫度越高，曲線的斜率在T—s圖中越陡峭。當(dāng)前14頁(yè)，總共23頁(yè)。五、能量交換情況1、容積功2、內(nèi)能的變化量

3、換熱量

當(dāng)前15頁(yè)，總共23頁(yè)。例壓力為8bar，溫度為327℃的空氣進(jìn)入燃燒室內(nèi)定壓加熱，使其溫度升高到927℃。設(shè)燃?xì)獾亩▔罕葻崛萑細(xì)獾臍怏w常數(shù)，求(1)燃燒前后氣體的比容(2)每千克氣體的加熱量(3)膨脹功(4)內(nèi)能的變化量解(1)燃燒前的比容當(dāng)前16頁(yè)，總共23頁(yè)。(2)燃燒后的比容(3)每千克氣體的加熱量(4)每千克氣體的容積功(5)每千克氣體的內(nèi)能變化量

=（1.157－0.287）（1200－600）

=522當(dāng)前17頁(yè)，總共23頁(yè)。例開(kāi)始時(shí)活塞汽缸的體積為0.1m，其中有壓力為1.15bar的空氣0.1kg,若在壓力不變的情況下,體積縮小為原來(lái)的75%,求終點(diǎn)的溫度,變化過(guò)程中換熱量的大小和方向。解開(kāi)始時(shí)，空氣的溫度由完全氣體方程可得終了時(shí)，空氣的溫度按定壓過(guò)程的關(guān)系式可得取=常數(shù)，即，故

負(fù)號(hào)表示對(duì)外界放熱。當(dāng)前18頁(yè)，總共23頁(yè)?！?—4等溫過(guò)程

一、過(guò)程的定義氣體在溫度保持不變的條件下進(jìn)行的加熱或放熱過(guò)程。在充分冷卻，并且運(yùn)轉(zhuǎn)速度比較慢的壓氣機(jī)的壓縮過(guò)程是接近等溫過(guò)程的。在研究發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性及理解其它過(guò)程的有關(guān)性質(zhì)時(shí)，等溫過(guò)程具有一定的指導(dǎo)意義。二、過(guò)程特點(diǎn)

T=常數(shù)

當(dāng)前19頁(yè)，總共23頁(yè)。三、過(guò)程方程對(duì)于完全氣體，根據(jù)狀態(tài)方程式，得等溫過(guò)程的方程式為

或說(shuō)明：在等溫過(guò)程中，氣體的壓力和比容成反比。等溫膨脹過(guò)程，比容增大，壓力降低；等溫壓縮過(guò)程，比容減小，壓力升高。當(dāng)前20頁(yè)，總共23頁(yè)。四、過(guò)程曲線P—v圖為雙曲線；如圖l—3—3(a)五、能量交換情況1、容積功2、內(nèi)能du=0或u1=u2di=0或i1=i23、換熱量當(dāng)前