第4章 理想气体热力过程.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 4 1基本热力过程 一 研究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s u 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sw wt q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理想气体热力过程的综合分析 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n u 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 u 0 u 0 w在p v T s图上的变化趋势 s T v p u 0 u 0 h 0 h 0 w 0 w 0 q在p v T s图上的变化趋势 s T v p u 0 u 0 h 0 h 0 w 0 w 0 wt 0 wt 0 q 0 T q 0 u h w wt q在p v T s图上的变化趋势 s T v p u 0 u 0 h 0 h 0 w 0 w 0 wt 0 wt 0 q 0 u h T w v wt p q s q 0 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t 160 180 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2 4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