机械热力学第04章ppt课件

1 第四章理想气体的热力过程 idealgasthermodynamicsprocess 4 1研究热力过程的目的及一般方法 目的 1 状态参数的变化规律 2 能量转化的分析 解决的问题 1 过程方程p f v 2 状态参数变化的计算 即求 3 过程的热和功 4 过程的p v图和T s图 它们能表示状态参数的变化规律及功和热 即前三项 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 方法 把实际过程抽象为可逆过程进行分析 4 2定容过程dv 0 4 3定压过程dp 0 4 4定温过程dT 0 4 5定熵过程ds 0 四种典型的热力过程 都有一个参数不变 分析简单 又有实际意义 注意热力过程的多样性 因为状态变化就是热力过程 故过程远不止这些这四种 一 过程方程 4 2定容过程 初 终状态间参数的关系 根据 及状态方程 得 二 过程方程在p v图及T s图上表示 1 2 0 0 2 1 因为定值比热容 过程曲线 1 p v图上是与横坐标垂直的直线 2 T s图上定值比热容时是一条对数曲线 放热 加热 T s图上 1 2是定容吸热过程线 指向右上方 是吸热升温增压过程 1 2 是定容放热过程线 指向左下方 是放热降温减压过程 三 w wt和q 由于 则过程功 过程热量 技术功 一 过程方程 4 3定压过程 初 终状态间参数的关系 根据 及状态方程 得 工程实例 加热器 冷却器 燃烧器 锅炉等 P 1 2 0 0 2 1 二 过程方程在p v图及T s图上表示 由于定值比热容 过程曲线 1 p v图上是一条水平直线 2 T s图上定值比热容时上也是一条对数曲线 加热 放热 1 2是定压吸热过程线 指向右上方 是吸热升温膨胀过程 1 2 是定压放热过程线 指向左下方 是放热降温压缩过程 定压线与定容线比较 定压线更平坦些 为什么 s T p v 三 w wt和q 由于 则过程功 过程热量 技术功 理想气体 即任何工质在定压过程中吸入的热量等于焓增 或放出的热量等于焓降 一 过程方程 4 4定温过程 初 终状态间参数的关系 根据 及状态方程 得 或 二 过程方程在p v图及T s图上表示 0 0 2 1 过程曲线 1 p v图上是一条等轴双曲线 2 T s图上是水平直线 2 1 q 0 q 0 w 0 w 0 三 u h s及w wt和q 过程功 由于理想气体的热力学能和焓都只是温度的函数 故定温过程 过程熵变 过程热量 技术功 可见 理想气体定温过程的热量与过程功数量相等 且正负相同 这是由于定温过程理想气体的热力学能不变 定温膨胀时吸热量全部转变为膨胀功 定温压缩时消耗的压缩功全部转变为放热量 一 过程方程 4 5绝热过程 推导 自学 绝热过程 绝对绝热的过程难以实现 可逆的绝热过程是实际过程的一种近似 如内燃机气缸中工质进行的膨胀过程和压缩过程 汽轮机和燃气轮机喷管内的膨胀过程 可逆绝热 故 可逆的绝热过程以称为定熵过程 其中K叫做定熵 绝热 指数 理想气体可逆绝热过程的绝热指数 初 终状态间参数的关系 根据过程方程 及状态方程 经整理得 二 过程方程在p v图及T s图上表示 0 0 2 1 过程曲线 1 p v图上是一条高次双曲线 2 T s图上是垂直于横坐标的直线 w 0 w 0 2 1 定温线与绝热线比较 定温线更平坦些 1 2是绝热膨胀降压降温过程 1 2 是绝热压缩增压升温过程 三 w wt和q 过程功 绝热过程 普遍适用于理想气体和实际气体进行的可逆和不可逆的绝热过程 适用范围 理想气体定值比热容 技术功 过程功与技术功的关系 4 6多变过程 polytropicprocess 定义 其中n 又称多变指数 的范围为 n 注意 多变过程也仅是任意过程中的一部分 类 n是常量 每一过程有一n值 一 过程方程 初 终状态间参数的关系 通过这些参数的关系还可以求出n 二 过程方程在p v图及T s图上表示 v p p v T s 同一状态的p v值相同 斜率只与n有关 n越大 过程线斜率的绝对值越大 即越陡 s T p v T s 三 u h和 s 内能变化 焓变化 熵变化 状态参数的变化与过程无关 四 w wt和q 得 q cn 多变过程比热容 五比热容 定压 定温 定熵 定容 六 多变指数n 由状态参数求n 应用p T或T v求n自己推导 七 多变过程的能量关系w q 膨胀 吸热 压缩 放热 膨胀 放热 压缩 吸热 水蒸气的热力过程 任务 确定初终态参数 计算过程中的功和热在p v T s h s图上表示 T s图 x 定值 c x 0 x 1 p 定值 T s C点 上界线x 1 下界线x 0 等干度线 等压线 相区 湿区 过热区 已知两个状态参数可求其它 多用于分析水蒸汽循环 h s图 莫里尔图 有效分析热和功 定t线定p线定x线 过热蒸汽区 定压线 定温线 湿区 定压线 定干度线 注意与理想气体过程的区别 第一定律与第二定律表达式均成立 理想气体特有的性质和表达式不能用 可逆 水蒸气的定压过程 q hwt 0 3 4 2 1 例 锅炉中 水从30 4MPa 定压加热到450 q h2 h1 ts 4MPa 250 33 锅炉 换热器 水蒸气的定压过程 例 水从30 4MPa 定压加热到450 q h2 h1 2 T s h s 2 h1 129 3kJ kgh2 3330 7kJ kg h2 h1 1 3 4 1 4 3 3201 4kJ kg 水蒸气的绝热过程 p1 2 p2 不可逆过程 汽轮机 水泵 1 2 q 0 水蒸气的绝热过程 汽轮机 水泵 q 0 2 1 2 不可逆过程 p1 p2 水蒸气的绝热过程 汽轮机 水泵 q 0 不可逆过程 p1 p2 2 1 h1 h2 h2 2 水蒸气的定温过程 定容过程 实际设备中很少见 作业 4 2 4 9 13 28 第四章完EndofChapterThree 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 h在p v T s图上的变化趋势 s T v p h T u 0 u 0 h 0 h 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 wt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