任務 活塞式壓縮機的熱力學基礎(chǔ)

項目四活塞式壓縮機的運行與維護任務2活塞式壓縮機的熱力學基礎(chǔ)課程目標【知識目標】掌握活塞式壓縮機的熱力學基礎(chǔ)；掌握理想氣體的狀態(tài)方程和P-V圖?！灸芰δ繕恕磕軠蚀_應用理想氣體的狀態(tài)方程；能準確分析各種熱力學過程的P-V圖。【思政目標】通過熱力學基礎(chǔ)的認知，培養(yǎng)學生的邏輯的工程思維知識點010203目錄氣體的狀態(tài)參數(shù)各種熱力學過程的p-V圖理想氣體狀態(tài)方程一、氣體的狀態(tài)參數(shù)溫度溫度是表示物體冷熱程度的物理量。在熱力學中采用絕對溫度用

T來表示，單位為開爾文（K），絕對溫度與攝氏溫度可以進行換算。只有絕對溫度才是氣體的狀態(tài)參數(shù)。T=t+273壓力氣體表示作用在器壁單位面積上的力就是氣體的“壓力”，也稱壓強，用p來表示，單位為Pa。只有絕對壓力才是氣體的狀態(tài)參數(shù)。比容比容是指單位質(zhì)量（1kg）的氣體所占的體積，用υ

來表示，單位為m3/kg，可通過下式來計算。二、理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程式理想氣體是指氣體分子本身的體積和氣體分子間的作用力都可以忽略不計的氣體。反之則稱為實際氣體。事實上自然界中并不存在真正的理想氣體，但對那些不易被液化的氣體，如空氣、氧氣、氮氣、氫氣以及由這些氣體組成的混合氣體等，在溫度不太低、壓力不太高時，均可作為理想氣體來處理。二、理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程式對于理想氣體，氣體的壓力、溫度和比容之間存在一定關(guān)系，即1kg氣體（3-4）Gkg氣體（3-5）p—理想氣體的絕對壓力，MPa；υ—理想氣體的比容，m3/kg。T—理想氣體的絕對溫度，K；R—理想氣體常數(shù)，J/(kg·K)；G—氣體的質(zhì)量，kg；V—質(zhì)量為G的氣體的體積，m3；V=G·υ二、理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程式在任何狀態(tài)下，對于任何理想氣體，氣體常數(shù)R可表示為：式中，，稱為通用氣體常數(shù)，它與氣體的狀態(tài)和性質(zhì)無關(guān)。由上式可知，只要已知氣體的摩爾質(zhì)量M，即可由通用氣體常數(shù)求得氣體常數(shù)R。二、理想氣體狀態(tài)方程理想氣體過程方程式由式（3-5），當理想氣體由狀態(tài)1變化到狀態(tài)2可表示為：（3-6）表示同一種氣體在狀態(tài)變化時，轉(zhuǎn)變結(jié)果存在的關(guān)系。但是，式（3-6）并沒有說明氣體是經(jīng)過怎樣的過程從狀態(tài)1變化到狀態(tài)2的，而實際上氣體必須經(jīng)過一定的過程才能實現(xiàn)。如果過程不同，氣體的狀態(tài)變化規(guī)律也不同。二、理想氣體狀態(tài)方程理想氣體過程方程式系統(tǒng)內(nèi)氣體受外界影響時，其熱力狀態(tài)按既定規(guī)律變化的過程稱為熱力過程，表述其變化規(guī)律的方程稱為熱力過程方程式。（3-7）壓縮機不同的熱力學過程是由過程指數(shù)決定的，假設過程指數(shù)為m’，當氣體從某一狀態(tài)變化到另一狀態(tài)時，各參數(shù)之間存在如下關(guān)系：公式3-7稱為理想氣體過程方程式。二、理想氣體狀態(tài)方程理想氣體過程方程式利用公式（3-6）和（3-7），可以求出理想氣體在過程指數(shù)為m’時的各參數(shù)：二、理想氣體狀態(tài)方程理想氣體過程方程式過程指數(shù)在壓縮過程中氣體的溫度保持不變，即過程指數(shù)m'=1等溫過程在壓縮過程中氣體既不獲得熱量，也不放出熱量，即過程指數(shù)m‘=k，k=cp/cv，

這時的過程指數(shù)稱為絕熱指數(shù)。絕熱過程在壓縮過程中除過程指數(shù)m'=1和m'=k外的其余過程，均稱為多變過程，其指數(shù)稱為多變指數(shù)，此時氣體有熱量傳遞給外界，但沒有達到等溫。多變過程三、各種熱力學過程的P-V圖圖3-22各種熱力學過程比較等溫過程

過程曲線1-2，過程指數(shù)m'=1，曲線最平坦，壓縮終了時氣體的容積最小。絕熱過程

過程曲線1-2"

，過程指數(shù)m'=k。多變過程

過程曲線1-2'，過程指數(shù)1<m'<k，氣體有熱量傳遞給外界，但沒有達到等溫。過程曲線1-2'"，過程指數(shù)m'>k，外界有熱量傳遞給氣體，曲線最陡，壓縮終了氣體的容積最