中國(guó)礦業(yè)大學(xué)工程熱力學(xué)第四章

EngineeringThermodynamics第四章理想氣體的熱力過(guò)程及氣體壓縮本章內(nèi)容四種基本熱力過(guò)程

定容過(guò)程

constantvolume(isometric)process

定壓過(guò)程

constantpressure(isobaric)process

定溫過(guò)程

constanttemperature(isothermal)process

定熵過(guò)程

adiabaticprocess多變過(guò)程

Polytropicprocess參數(shù)計(jì)算

q、w、Δu、Δh、Δs各種過(guò)程在

p-v/T-s

圖上的表示

壓氣機(jī)的壓縮理論本章基本知識(shí)點(diǎn)

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

、T-s圖上的表示。過(guò)程分析步驟根據(jù)過(guò)程特點(diǎn)列寫(xiě)過(guò)程方程式--該過(guò)程中參數(shù)變化關(guān)系根據(jù)以知參數(shù)及過(guò)程方程求未知參數(shù)將過(guò)程在p-v/T-s

圖上直觀表示計(jì)算Δu、Δh、Δs

計(jì)算q、w、wt等

熱一律理想氣體特性可逆過(guò)程1相關(guān)內(nèi)容回顧

熵的定義:

可逆過(guò)程

理想氣體理想氣體熵的計(jì)算pv

=RT僅可逆適用？T1p1v1s1T2p2v2s212理想氣體，任何過(guò)程過(guò)程方程式

v=const.dv=0狀態(tài)參數(shù)關(guān)系式在p-v/T-s

圖表示2定容過(guò)程pvSince:v1=v2Then：Tsv上凸?下凹？斜率4.△u，△h，△s

5.q,w,wt2定容過(guò)程v3定壓過(guò)程過(guò)程方程式

p=const.dp=0狀態(tài)參數(shù)關(guān)系式在p-v/T-s

圖的表示Since:v1=v2Then：pvTsp上凸?下凹？斜率3定壓過(guò)程4.△u，△h，△s

5.q,w,wtp思考T-s圖上

和

過(guò)程斜率？pvvp>TsConstantpressureConstantvolume4定溫過(guò)程過(guò)程方程式

T=const.dT=0狀態(tài)參數(shù)關(guān)系式3.在p-v/T-s

圖的表示

pvTsT4定溫過(guò)程T4.△u，△h，△s

5.q,w,wt5絕熱過(guò)程過(guò)程方程式

q=0δq=0

ds=δq/Tds=0s=const

也叫等熵過(guò)程狀態(tài)參數(shù)關(guān)系式s3、

在p-v/T-s

圖上的表示

5絕熱過(guò)程sTsvpsTpvAdiabaticprocess5絕熱過(guò)程4.△u，△h，△s

5.q,w,wtΔS=0小結(jié)

sTvppvvTpsTs6多變過(guò)程狀態(tài)方程式

pvn=const

(n多變指數(shù))

特例:

n=0p=constisobaric(定壓)n=1pv=constisothermal(定溫)n=kpvk=constisentropic(定熵)n=∞p=constisometric(定容)狀態(tài)參數(shù)關(guān)系式

6多變過(guò)程由

pvn=Cp=Cv-n

pv=RgT△u，△h，△sq,w,wt6多變過(guò)程△h=cp△T△u=cv△Tp=Cv-n6多變過(guò)程snThus:For

sn6多變過(guò)程q=Δh+wtq=Δu+w=………q,w,wtq=cΔT

6多變過(guò)程pTsvnAND(1)

當(dāng)n=0

(2)

當(dāng)n=1(3)

當(dāng)n=k

(4)

當(dāng)n=

基本過(guò)程是多變過(guò)程的特例pTsv1、在

P-v圖上

7多變過(guò)程的分析

pvn=const取全微分:npvn-1dv+vndp=0npvn-1dv=-vndpvppvTsnn2、在T-s圖上7多變過(guò)程的分析δq=Tdsδq=cndTvvTpssTnn3、q,Δu,Δh,w,wt在p-v/T-s

圖上分析7多變過(guò)程的分析vppvTsvTpssT膨脹功w的正負(fù)：熱量q的正負(fù)：

△u,△h的正負(fù)：定容線為分界定熵線為分界等溫線為分界結(jié)論在p-v圖和T-s圖上,各過(guò)程的n值是沿著順時(shí)針?lè)较蛑饾u增大的。要判斷過(guò)程中的變化使用T-s圖較為方便,要判斷過(guò)程中W的變化使用p-v圖較為方便。7多變過(guò)程的分析例題4-1在p-v圖上分別標(biāo)出溫度T和熵s增大的方向?pvTTpvss在T-s圖上分別標(biāo)出比容v

和壓力p增大的方向?例題4-2TsppTsvv例題4-3在T-s圖上畫(huà)出下面4個(gè)過(guò)程。確定熱量q和功w的正負(fù)？

例題4-3pvn=0n=1n=kn=∞1234試分析多變指數(shù)在1<n<k范圍內(nèi)的膨脹過(guò)程的性質(zhì)。例題4-3解：首先在p-v圖和T-s圖上畫(huà)出四條基本熱力過(guò)程作為分析的參考線，然后畫(huà)出多變過(guò)程線分析在p-v和T-s圖上，畫(huà)出（a）壓力增大、溫度升高和放熱過(guò)程；（b）體積膨脹、溫度降低和放熱過(guò)程。例題4-4解：同樣先畫(huà)出四種基本熱力過(guò)程，后分析例題4-5將下面循環(huán)改寫(xiě)在T-s圖上？Pv12345PvTPs

25°C、2m3、

0.5kmol

的理想氣體可逆絕熱膨脹到壓力為1atm.接著被定溫壓縮到體積為2m3。計(jì)算：

a）在p-v

和T-s圖上示出這兩個(gè)過(guò)程

b）計(jì)算Q，W，ΔU，ΔH和ΔS。例題4-6解：a）例題4-6b）狀態(tài)參數(shù)計(jì)算:例題4-6等溫過(guò)程：熱量=膨脹功=技術(shù)功Assignments4-34-124-13Reviews/SummaryFourfundamentalprocessesIsobaric(constantpressure)Isothermal(constanttemperature)IsentropicIsometric(constantvolume)PolytropicprocessEvaluationofq、w、Δu、Δh、ΔsPlottingtheprocessonp-v(T-s)diagram

pvTsvTpsvpsTExample-5封閉氣缸中，氣體初態(tài)p1=8MPa，t1=1300°c，經(jīng)過(guò)可逆的多變膨脹過(guò)程變化到終態(tài)p2=0.4MPa，t2=400°c。已知該氣體的氣體常數(shù)Rg=0.287kJ/kg·k，試判斷氣體在該過(guò)程中是放熱還是吸熱的？（比熱為常數(shù)cV=0.716kJ/kg·k）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Example-5所以多變指數(shù)多變過(guò)程膨脹功故是吸熱過(guò)程>0作業(yè)

壓氣機(jī)理論

compressor內(nèi)容

壓氣機(jī)的理論壓縮軸功活塞式壓氣機(jī)的余隙容積影響多級(jí)壓縮中間冷卻Multistagecompressionwithintercooling1、壓氣機(jī)的作用生活中：自行車(chē)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2、壓氣機(jī)的分類(lèi)8

壓氣機(jī)的理論壓縮軸功壓氣機(jī)活塞式螺桿式離心式軸流式8

壓氣機(jī)的理論壓縮軸功8

壓氣機(jī)的理論壓縮軸功8

壓氣機(jī)的理論壓縮軸功8

壓氣機(jī)的理論壓縮軸功3、壓氣機(jī)理論耗功0-1:吸氣過(guò)程

輸入功:

流動(dòng)功-p1v12)1-2:壓縮過(guò)程

輸入功:3)2-3:排氣過(guò)程輸出功:

流動(dòng)功

p2v28

壓氣機(jī)的理論壓縮軸功8

壓氣機(jī)的理論壓縮軸功壓氣機(jī)理論軸功：技術(shù)功

我們考慮下面三種情況8

壓氣機(jī)的理論壓縮軸功可能的壓氣過(guò)程：1)

特別快，來(lái)不及換熱。定熵過(guò)程

2)特別慢，熱全散走。定溫過(guò)程

3)實(shí)際壓氣過(guò)程是sTn三種壓氣過(guò)程的參數(shù)比較8

壓氣機(jī)的理論壓縮軸功>>1、余隙容積(clearancevolume）9活塞式壓氣機(jī)的余隙容積影響一些術(shù)語(yǔ)余隙容積

Vc（=V3）有效吸氣容積

V（=V1–V4）

余隙比Vh活塞排量

piston

displacement

Vh(=V1–V3)

2、余隙容積對(duì)活塞式壓氣機(jī)的影響9活塞式壓氣機(jī)的余隙容積影響余隙容積存在時(shí)壓氣機(jī)的熱力過(guò)程9活塞式壓氣機(jī)的余隙容積影響4)3-4:expansionprocess

workoutput:Additionalprocess:2、余隙容積對(duì)活塞式壓氣機(jī)的影響

對(duì)產(chǎn)氣量的影響對(duì)壓縮功的影響9活塞式壓氣機(jī)的余隙容積影響（V1-