工程热力学第四章理想气体热力过程及气体压缩.ppt

第四章理想气体热力过程及气体压缩,本章基本知识点熟练掌握定容、定压、定温、绝热、多变过程中状态参数p、v、T、u、h、s的计算，过程量Q、W的计算，以及上述过程在p-v、T-s图上的表示。,分析对象:闭口系统,过程性质:可逆过程,过程特点:定容过程、定压过程、定温过程、,绝热(多变)过程,目的:研究外部条件对热能和机械能转换的影响，通过有利的外部条件，达到合理安排热力过程，提高热能和机械能转换效率的目的。,基本任务:确定过程中工质状态参数,能量转换关系,实例:取开口系统的气体压缩,41基本热力过程,一.分析热力学过程的目的与方法,目的:,提高热力学过程的热功转换效率,热力学过程受外部条件影响,主要研究外部条件对热功转换的影响,利用外部条件,合理安排过程，形成最佳循环,对已确定的过程，进行热力计算,参数会计算，就可以研究能量转换的过程,对象,方法,抽象分类,2)可逆过程(不可逆再修正),基本过程,研究热力学过程的依据,2)理想气体,3)可逆过程,1)第一定律,稳流,研究热力学过程的步骤,1)确定过程方程-该过程中参数变化关系,5)计算w,wt,q,4)求,3)用T-s与p-v图表示,2)根据以知参数及过程方程求未知参数,斜率=？,曲线上凸？下凹？,斜率,斜率,理想气体s的p-v图和T-s图,内能变化,焓变化,熵变化,理想气体su,h,s的计算,状态参数的变化与过程无关,膨胀功w,理想气体swwtq的计算,技术功wt,热量q,若已知p1,T1,T2,求p2,理想气体变比热s过程,理想气体变比热s过程,已知p1,T1,T2,求p2,若是空气，查附表2,4-2多变过程的综合分析,理想气体的多变过程(Polytropicprocess),过程方程,n是常量，每一过程只有一n值,初终态关系,n,理想气体s的初、终态,4-3理想气体的多变过程(Polytropicprocess),过程方程,n是常量，每一过程有一n值,初终态关系,n,理想气体nu,h,s的计算,内能变化,焓变化,熵变化,状态参数的变化与过程无关,理想气体nw,wt,q的计算,多变过程比热容,(1)当n=0,(2)当n=1,多变过程与基本过程的关系,(3)当n=k,(4)当n=,基本过程是多变过程的特例,p,T,s,v,n,p,T,s,v,初终态关系,过程方程,理想气体的基本过程,p,T,s,v,p,T,s,v,理想气体基本过程的u,h,s,内能变化,焓变化,熵变化,状态参数的变化与过程无关,p,T,s,v,理想气体基本过程的w,p,T,s,v,理想气体基本过程的wt,p,T,s,v,理想气体基本过程的q,p,T,s,v,cp的定义,cv的定义,斜率,理想气体基本过程的p-v,T-s图,上凸?下凹？,s,T,v,p,p,p,p,斜率,理想气体基本过程的p-v,T-s图,上凸?下凹？,s,T,v,p,p,p,v,v,v,斜率,理想气体基本过程的p-v,T-s图,上凸?下凹？,s,T,v,p,p,p,T,v,v,T,T,理想气体基本过程的p-v,T-s图,s,T,v,p,p,p,s,v,v,T,T,s,s,理想气体基本过程的p-v,T-s图,s,T,v,p,p,p,v,v,T,T,s,s,u在p-v,T-s图上的变化趋势,s,T,v,p,u,T,=,u0,u0,w在p-v,T-s图上的变化趋势,s,T,v,p,u0,u0,h0,h0,w0,w0,q在p-v,T-s图上的变化趋势,s,T,v,p,u0,u0,h0,h0,w0,w0,wt0,wt0,q0,T,q0,u.h.w.wt.q在p-v,T-s图上的变化趋势,s,T,v,p,u0,u0,h0,h0,w0,w0,wt0,wt0,q0,u,h(T)w(v)wt(p)q(s),q0,4-4活塞式压气机的压缩过程分析,压气机的作用,生活中：自行车打气。,工业上：锅炉鼓风、出口引风、炼钢、燃气轮机、制冷空调等等,型式结构,活塞式(往复式),离心式,轴流式,叶轮式连续流动,压力范围,通风机,鼓风机,压缩机,出口当连续流动,理论压气功(可逆过程),指什么功,目的：研究耗功，越少越好,活塞式压气机的压气过程,技术功wt,(1)、特别快，来不及换热。,(2)、特别慢，热全散走。,(3)、实际压气过程是,可能的压气过程,三种压气过程的参数关系,三种压气过程功的计算,最小,重要启示,分级压缩中间冷却,两级压缩中间冷却分析,有一个最佳增压比,省功,最佳增压比的推导,省功,最佳增压比的推导,省功,欲求w分级最小值，,最佳增压比的推导,省功,w分级最小值，,最佳增压比,可证明若m级,分级压缩的其它好处,润滑油要求t160180,高压压气机必须分级,分级压缩的级数,省功,分级,降低出口温,多级压缩达到无穷多级,(1)不可能实现,(2)结构复杂(成本高),所以，一般采用24级压缩,活塞式压气机的余隙影响,避免活塞与进排气阀碰撞，留有空隙,余隙容积