第七讲 等熵过程及压气机热力过程

.,四个热力过程在pv、Ts图上相互位置关系,1）pv图上定温、定熵过程线的相互位置,从相同状态点出发，定熵线要比定温线?,dp/dv值：,定温过程：dp/dv=p/v,定熵过程：dp/dv=kp/v,b.压缩过程,a.膨胀过程,陡!,.,2）Ts图上定容、定压过程线的相互位置,从相同状态点出发，定容线比定压线?,dT/ds值:,定压过程dT/ds=T/cp,定容过程dT/ds=T/cV,b.冷却过程,a.加热过程,陡!,.,定熵过程的变值比热容计算,适用情况：精度要求比较高的工程计算,1）平均绝热指数方法计算,过程方程：pvk=定值,问题：当T2未知时，确定km值比较困难,2）按气体热力性质表数据计算,定熵过程s=0,由热力性质表查得温度T2,.,N2气体被可逆绝热压缩，初态p1=105Pa，T1=300K，终态p1=8105Pa。求终态温度T2及压缩5kmolN2气体的压缩过程功和所需要的轴功。按（1）定值绝热指数；（2）平均绝热指数；（3）热力性质表。,例题4.3,解：,(1)定值绝热指数,由表3.2，CV，m=0.74128=20.75J/molK；Cp，m=1.03828=29.06J/molK,.,(2)按平均绝热指数：,在27(300K)时,在267（540K）,近似平均值：,.,（3）按热力性质表,300K：,.,Hm1=8723.9J/mol；Hm2=15806J/mol,W=Ws/k=3.5415104/1.395=2.5387104kJ,结果比较(1)543.4(2)540.5(3)541.3,附表9，得T2=541.3K,Ws=n(Hm2Hm1)=5103(158068723)=3.5415104kJ,.,多变过程,实际过程的多样性,指数n叫多变指数,对一个过程，n值可以保持不变，不同的过程有不同的n值；或一个过程中，在不同的局部中n是变化的,多变指数n的确定原则：,多变过程的参数关系,多变过程热力学能、焓、熵,ucvT，hcpT,实验：请课代表安排4人一小组，每次2组,.,1kg空气分两种情况进行热力过程，均作膨胀功300kJ。一种情况下，吸热380kJ；另一种情况下吸热210kJ。问两种情况下空气的热力学能变化多少？若两种过程都是多变过程，求多变指数，并将两个过程在同一pv图和Ts图上绘出。（按定值比热容计算）,例题4.4,解：,1）按第一定律观点,u=q+wu1=380300=80kJ/kgu2=210300=90kJ/kg,查附表3cv=0.717kJ/kgKRg=0.287kJ/kgKk=1.4,T1=u1/cv=80/0.717=111.6KT2=u2/cv=90/0.717=125.5K,2）多变指数过程初终状态参数？,.,比热容的原始定义：,多变过程膨胀功表达式中需要有多变指数,能量守恒：,.,图,0n1n2k,.,4.5压气机的热力过程分析,4.5.1理想压缩机的假设4.5.2理想压气机耗功4.5.3三种过程耗功的比较4.5.3分级压缩中间冷却分析4.5.4余隙容积对压气机工作的影响4.5.5摩擦对压气过程的影响,本节内容：,.,假设：,1）活塞上死点与气缸头之间的间隙余隙容积忽略；,2）进排气压力损失忽略；,3）压缩过程可逆。,满足上述条件的压气机称理想压气机。,重要参数指标定义：排气压力与进气压力之比称增压比p2/p1,余隙容积,.,全过程应包括有：吸气、压缩、排气三个过程，故是开口系统，压缩机耗功应该是技术功。当进口动能差、位能差忽略时即为轴功,基本分析,吸气过程：由假设2）,01：进气过程外界对压缩机作功p1(v1-0),压缩过程：由假设3）,12：有三种情况：等熵、等温、多变,1）等熵,.,2）等温,3）多变,排气过程：由假设2）p2(0-v2),因此：压气机消耗的功为,1）等熵：,.,2）等温：,3）多变：,注意：压气机所消耗的功为技术功,因此上述分析可以这样：开口系统,能量方程：q=h+wt,对等熵和多变过程，设定绝热：q=0wt=h,1）等熵过程焓值计算：,.,2）多变过程焓值计算：,等温过程计算按照放热量等于功分析,通常压气机的压缩功消耗用压缩比表示,.,三种过程的比较,三种过程在示功图比较,1）耗功量见图4.9，由pv图分析，当相同、初态相同时，有,2）终温，当相同时,.,对压缩机影响,等熵压缩过程压缩终了的气体温度最高对压气机工作不利,等温压缩比较有利，但实际做不到,多变过程介于上述两种情况中间,实际工程中，常采用强化压缩过程的散热或采用分级压缩中间冷却措施，以起到既降低耗功和终温，又提高增压比的目的,.,两级压缩，中间冷却,原理,中间冷却的压缩机过程分析,忽略不可逆损失时耗功,假设两个过程的多变指