工程熱力學(xué)教程

工程熱力學(xué)教程第1頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一本章基本知識(shí)點(diǎn)

熟練掌握定容、定壓、定溫、絕熱、多變過程中狀態(tài)參數(shù)p、v、T、u、h、s的計(jì)算，過程量Q、W的計(jì)算，以及上述過程在p-v

、T-s圖上的表示。

分析對(duì)象:

閉口系統(tǒng)

過程性質(zhì):可逆過程過程特點(diǎn):

定容過程、定壓過程、定溫過程、,絕熱(多變)過程第2頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一目的:

研究外部條件對(duì)熱能和機(jī)械能轉(zhuǎn)換的影響，通過有利的外部條件，達(dá)到合理安排熱力過程，提高熱能和機(jī)械能轉(zhuǎn)換效率的目的。

基本任務(wù):確定過程中工質(zhì)狀態(tài)參數(shù),能量轉(zhuǎn)換關(guān)系實(shí)例:

取開口系統(tǒng)的氣體壓縮第3頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一§4．1基本熱力過程

一.研究熱力學(xué)過程的目的與方法目的:提高熱力學(xué)過程的熱功轉(zhuǎn)換效率熱力學(xué)過程受外部條件影響

主要研究外部條件對(duì)熱功轉(zhuǎn)換的影響利用外部條件,合理安排過程，形成最佳循環(huán)對(duì)已確定的過程，進(jìn)行熱力計(jì)算第4頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一參數(shù)會(huì)計(jì)算，就可以研究能量轉(zhuǎn)換的過程對(duì)象1)參數(shù)(p,T,v,u,h,s)變化2)能量轉(zhuǎn)換關(guān)系,q

,w,wt方法抽象分類2)可逆過程(不可逆再修正)基本過程第5頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一研究熱力學(xué)過程的依據(jù)2)理想氣體3)可逆過程

1)第一定律穩(wěn)流第6頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一研究熱力學(xué)過程的步驟1)確定過程方程------該過程中參數(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)根據(jù)以知參數(shù)及過程方程求未知參數(shù)第7頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一斜率=？曲線上凸？下凹？斜率斜率理想氣體s

的p-v

圖和

T-s

圖第8頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

內(nèi)能變化焓變化熵變化

理想氣體s

u,h,

s的計(jì)算狀態(tài)參數(shù)的變化與過程無(wú)關(guān)第9頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

膨脹功w理想氣體s

w,wt,q的計(jì)算技術(shù)功

wt熱量

q第10頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一若已知p1,T1,T2,求p2理想氣體變比熱s

過程第11頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一理想氣體變比熱s

過程已知p1,T1,T2,求p2若是空氣，查附表2第12頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一§4-2理想氣體熱力過程的綜合分析理想氣體的多變過程(Polytropicprocess)過程方程n是常量，每一過程只有一n值初終態(tài)關(guān)系n第13頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一理想氣體s

的初、終態(tài)第14頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一§4-3理想氣體的多變過程

(Polytropicprocess)

過程方程n是常量，每一過程有一n值初終態(tài)關(guān)系n第15頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一理想氣體n

u,h,

s的計(jì)算

內(nèi)能變化焓變化熵變化

狀態(tài)參數(shù)的變化與過程無(wú)關(guān)第16頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一理想氣體n

w,wt,q的計(jì)算多變過程比熱容第17頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(1)當(dāng)n=0

(2)當(dāng)n=1多變過程與基本過程的關(guān)系(3)當(dāng)n=k

(4)當(dāng)n=

基本過程是多變過程的特例pTsvnpTsv第18頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一初終態(tài)關(guān)系過程方程理想氣體的基本過程pTsvpTsv第19頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一理想氣體基本過程的

u,h,

s

內(nèi)能變化焓變化熵變化

狀態(tài)參數(shù)的變化與過程無(wú)關(guān)pTsv第20頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一理想氣體基本過程的wpTsv第21頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一理想氣體基本過程的wtpTsv第22頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一理想氣體基本過程的qpTsvcp

的定義cv

的定義第23頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一斜率理想氣體基本過程的p-v,T-s圖上凸?下凹？sTvpppp第24頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一斜率理想氣體基本過程的p-v,T-s圖上凸?下凹？sTvpppvvv第25頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一斜率理想氣體基本過程的p-v,T-s圖上凸?下凹？sTvpppTvvTT第26頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一理想氣體基本過程的p-v,T-s圖sTvpppsvvTTss第27頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一理想氣體基本過程的p-v,T-s圖sTvpppvvTTss第28頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一u在p-v,T-s圖上的變化趨勢(shì)sTvpuT=u>0u>0第29頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一w在p-v,T-s圖上的變化趨勢(shì)sTvpu>0u>0h>0h>0w>0w>0第30頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一q在p-v,T-s圖上的變化趨勢(shì)sTvpu>0u>0h>0h>0w>0w>0wt>0wt>0q>0Tq>0第31頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一u,h,w,wt,q在p-v,T-s圖上的變化趨勢(shì)sTvpu>0u>0h>0h>0w>0w>0wt>0wt>0q>0u↑,h↑(T↑)

w↑(v↑)

wt↑(p↓)

q↑(s↑)q>0第32頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一§4-4活塞式壓氣機(jī)的壓縮過程分析壓氣機(jī)的作用生活中：自行車打氣。工業(yè)上：鍋爐鼓風(fēng)、出口引風(fēng)、煉鋼、燃?xì)廨啓C(jī)、制冷空調(diào)等等型式結(jié)構(gòu)活塞式(往復(fù)式)離心式軸流式葉輪式連續(xù)流動(dòng)壓力范圍通風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī)壓縮機(jī)出口當(dāng)連續(xù)流動(dòng)第33頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一理論壓氣功(可逆過程)指什么功目的：研究耗功，越少越好活塞式壓氣機(jī)的壓氣過程技術(shù)功wt第34頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(1)、特別快，來(lái)不及換熱。(2)、特別慢，熱全散走。(3)、實(shí)際壓氣過程是

可能的壓氣過程sTn第35頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

三種壓氣過程的參數(shù)關(guān)系第36頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

三種壓氣過程功的計(jì)算最小重要啟示第37頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一分級(jí)壓縮中間冷卻第38頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一兩級(jí)壓縮中間冷卻分析有一個(gè)最佳增壓比

省功第39頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一最佳增壓比的推導(dǎo)

省功第40頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一最佳增壓比的推導(dǎo)

省功欲求w分級(jí)最小值，第41頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一最佳增壓比的推導(dǎo)

省功w分級(jí)最小值，最佳增壓比可證明若m級(jí)第42頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一分級(jí)壓縮的其它好處潤(rùn)滑油要求t<160~180℃,高壓壓氣機(jī)必須分級(jí)第43頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一分級(jí)壓縮的級(jí)數(shù)省功分級(jí)降低出口溫多級(jí)壓縮達(dá)到無(wú)窮多級(jí)(1)不可能實(shí)現(xiàn)(2)結(jié)構(gòu)復(fù)雜(成本高)所以，一般采用2~4級(jí)壓縮T第44頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一活塞式壓氣機(jī)的余隙影響避免活塞與進(jìn)排氣閥碰撞，留有空隙余隙容積壓縮過程排氣，狀態(tài)未變殘留氣體膨脹進(jìn)新氣，狀態(tài)未變第45頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期一活塞式壓氣機(jī)的余隙影響活塞排量研究VC