《工程热力学》教学课件new03(10-11)v11newest

1、1 12 2550C3 3iwgdzcfhq2214 4Heat discharge of hot没有做功的部分没有做功的部分:Hot flowCold flowh1h2s0w 21qhhh h1h2210qhhh Heat absoption of cold210qhhh iwgdzcfhq2215 56 67 78 89 91010因为，这类物质临界温度较高，蒸气在通常的工作因为，这类物质临界温度较高，蒸气在通常的工作温度和压力下离液态不远。温度和压力下离液态不远。注意：注意：12121313The state of gas can be expressed by state proper

2、ty;空气的状态由状态方程确定空气的状态由状态方程确定。Three basic properties: P、V、T；基本状态参数；基本状态参数For equilibrium state: Two basic properties determine a state, other property can be calculated by the two properties, and the calculate equation is called equation of state.状态方程式是表征各基本状态参数间关系的函数。状态方程式是表征各基本状态参数间关系的函数。14142322cmN

3、p NvkTcmNvpv2322BTcm22TRpvg气体的压力：气体的压力：单个分子的动能：单个分子的动能：1515TRpvgNvkRgKKgJRKTKgmvmNPg.: : : :32161617173-10*Mmn 18183-10*MvVm1919500(1.0132510273.15)pPaTKmolmMvVm/0224. 0)(3002020TRpvgMvVmTMRpVgm11111TRMVpgm12221TRMVpgm21mmVV2211ggRMRM2121Universal Gas constantkmol/J 3145. 8000TVPMRRmg2222kmol/J 3413

4、. 8RR R摩尔气体常数摩尔气体常数kJ/kg MRRgk287J/kg 10*28.978.3145 3-?MRRg2323TRpvg:kg1TmRpVmg:kgRTpVm:mol1nRTpVn:mol例3-1 已知氧气瓶的容积 ，瓶内氧气温度为20，安装在瓶上的压力表指示的压力为15MPa，试求瓶内氧气的质量是多少？设大气压力为 Pa。331040mVPap666101 .15101 . 01015KT29327320kgRTpVm93. 72938 .2591040101 .1536解：解：)(8 .259328314KkgJR氧气：氧气：kmolkgM32mRTpV mRTpV 60

5、.1 10例例3-23-2 刚性容器中原先有压力为刚性容器中原先有压力为p p1 1、温度为温度为T T1 1的一定质的一定质量的某种气体，已知其气体常数为量的某种气体，已知其气体常数为R R。后来加入了后来加入了3kg3kg的的同种气体，压力变为同种气体，压力变为p p2 2、温度仍为温度仍为T T1 1。试确定容器的体试确定容器的体积和原先的气体质量积和原先的气体质量m m1 1。解：解：111RTmVp112) 3(RTmVp1113RTRTm113RTVp1213ppRTV1211211111133pppppRTRTpRTVpm2626qCdt2727kJkg KkJkmol K3kJ

6、NmKokJkgCokJkmolC3okJNmCqCdt2828qCdt2929qdupdvdhvdpvvvVTudTpdvdudTqc定容比热容定容比热容：可逆定容过程的比热容可逆定容过程的比热容0dvdd( )ddddVVvuuuu uTcu c TTTT3030qdupdvdhvdp定压比热容：定压比热容：可逆定压过程的比热容可逆定压过程的比热容ppppThdTvdpdhdTqc0dpdTdhcdTdhThThhpp)( )(),(),(),(vTfhTpfhvpfh3131vv()ucTpp()hcT32323333ggdddddddddpVupvuhuccTTuR TuRTgpVcc

7、RRccmVmp,3434gpVpvpccqqwR3535 vababvwuq0 Pacacacacpvvpuwuq0abaccacapvuuvvp vvqq 即11ppcappvVbaVVpVqcTTcTTcqcTTcTTccc 3636Vpccgg111pVcRcRgvpRccTf)(373721TTcdTqcdTqdTqc383823v,m0123 C.aaTa Ta T23p,m0123 C.bbTb TbT( )hf T( )uf Tv( )ducf TdTp( )dhcf TdT(1) (1) 曲线关系曲线关系21ttcdtq面积ABCDA=面积1BC01-面积1AD01ct012

8、ABD(t1)C(t2)=q02-q011200ttcdtcdt212100ttctct2121()ttctt211200,00ttccCtCt表示温度自到 和到 的平均比热容.1210201221tttctcctttt见附表见附表5，比热容的起始温度同为，比热容的起始温度同为0C，这时同一种气体的只取决于终态温度这时同一种气体的只取决于终态温度t201021tctctttc02500,100 0.9795000.923 100500100p Oc求求O2在在100-500平均定压热容平均定压热容附附:线性插值线性插值121121xxxxyyyy121211yyxxxxyy12xx yy424

9、21212)(2ttttbadtbtacdtqtttt2121)()(2|2121ttbactttbactt|21221121 ttttcdtctt434332mR52mR72mR52mR72mR92mRRTiUm2RidTdUcmmv2,RidTRTUddTdHcmmmp22)(,4444 222TTT 222uuu 222uuh 2121 2121 hhuu45454646vcconst21vTTuc dT 21v21()ttucTT vv21()ucTc TT qdupdvdhvdpdTcqduTTVV214747pcconstphcT 21pTThc dT 21p21()tthcTT

10、21hhh qdupdvdhvdp ddphh ThcT4848 TcThThThhTcTuTuTuuTpTV0000gC0pC015.273 |00Rt|cTRhutchtgtp可任取参考点可任取参考点,令其热力学能为零令其热力学能为零,但通常取但通常取 0 K。4949dJ/(kg K)J/(mol K)qsorT可逆12212121),(),(),(ssdsssvTfsTpfsvpfsbarevqdsTgVR Tc dTdvvTVgdTdvcRTvdupdvT1.以 为参数( , )T vrevqdsTdpdvdTpvT两边微分两边微分pgdTdpcRTpgpR Tc dTdppTdhv

11、dpTpgdpdvdpdscRpvpgpvR TVpdpdvccpvpgpdpdvcRcpv2.以以 为参数为参数( , )T p3.以以 为参数为参数( , )p v525221dss 22g11dlnVvTcRTv1212lnlnvvRTTcgV22g11dlnppTcRTp2211ddpVvpccvp1212lnlnppRTTcgp1212lnlnppcvvcVp5353121221121221121221lnlnlnlnlnlnvvcppcsppRTTcsvvRTTcspVgpgV545421TdTcp120102121020122121lnln-lnppRssppRTdTcTdTcp

12、pRTdTcsggppgp22g11dlnppTcRTp555500Ks0000lnTKpgTdTpsscRTpTTpgTTpTdTcppRTdTcs00000ln00lnTpgTdTpcRTp22g11dlnppTcRTp5656120102121221lnlnln102021ppRssppRTdTcTdTcppRTdTcsggTTpTTpgTTp 1 kg 空气从初态空气从初态 p1 = 0.1 MPa，t1 = 100 ，经历某，经历某种变化后到终态种变化后到终态 p2 = 0.5 MPa，t2 = 1 000 ， 变比热变比热容容, 求：熵变求：熵变解：解：A4111551100212

13、21g1lnpsssRp查表查表12(3.247 9 1.913 7) kJ/(kg K)0.287 kJ/(kg K) ln50.872 2 kJ/(kg K)s023.2479kJ/(kg K)s011.9137kJ/(kg K)s 2 kmol 某种理想气体由某种理想气体由127 ，5 atm，冷却到冷却到 27 ，1atm，已知该气体的已知该气体的 3mKJ/(mol K)22.935.44 10pCT求求上述过程的熵变上述过程的熵变解：解：2212m11dlnppTSnCRTp23211d22.935.44 10lnpTnTRTp3400122.93 ln5.44 1012727ln

14、12.48 kJ/K3005nRA4111552因为是理想气体因为是理想气体 气体热容为温度的函数时过程的熵变计算，没有什么困难，气体热容为温度的函数时过程的熵变计算，没有什么困难，多个积分而已。多个积分而已。 59596060vaporization vaporization evaporation）Boil(vaporization and liquefaction)6161liquefaction(vaporization and liquefaction)62626363 sstfp 646465656666pt, tpptts不变，保持 pttpps不变，保持6767PapKTtpt

15、p659.61116.2736868696970707171stt7272stt7373stt7474stt7575stt7676stt7777stt7878stt7979sttsttsttsttsttaaaaaaaaaaaa,vuhs8080hhssvvttconstps.hhssvvttconstps.8181hhssvvttconstps.hhhsssvvvttconstps .hhssvvttconstps .8282glgmmmx8383hhssvvttconstps .hhssvvttconstps .8484 8585s11x10220( )( )()lsuqqrqhhhhhhh

16、h lqkJ/kgrhhrsT22kJ/kgsuqhh0kJ/kglqhhsuqkJ/kgsrTsss s各种工质均具有类似水的性质各种工质均具有类似水的性质二、水定压加热汽化过程的二、水定压加热汽化过程的p- -v图及图及T- -s图图一点一点临界点临界点Critical pointcrcr3cr22.12MPa374.15 C0.00317m /kgptv两线两线上上界限线界限线下界限线下界限线三区三区液液汽液共存汽液共存汽汽五态五态未未饱和水饱和水饱和水饱和水湿湿蒸汽蒸汽干饱和蒸汽干饱和蒸汽过热蒸汽过热蒸汽8989思考题思考题没有。没有。t374.16 有有2. 有没有有没有500C的水

17、的水？1. 北方冬天晾在外边的衣服，北方冬天晾在外边的衣服，是否经过液相是否经过液相3. 有没有有没有-3 的蒸气的蒸气？90903-6 水和水蒸气的状态参数水和水蒸气的状态参数state property水及水蒸气的参数计算中不必求其绝对值，水及水蒸气的参数计算中不必求其绝对值，仅求其增量或减少量，故可规定一任意起点。国仅求其增量或减少量，故可规定一任意起点。国际水蒸气会议规定，际水蒸气会议规定，水的三相点即水的三相点即273.16K的液相的液相水作为基准点，水作为基准点，规定其热力学能及熵为规定其热力学能及熵为0，即对于，即对于t0=ttp=0.01、p0=ptp=611.659 Pa的饱

18、和水有：的饱和水有：kgkJvpuhkgmvKkgkJskgkJu/0/00100021. 0)/(0/0000030009191忽略水的压缩性，即比体积忽略水的压缩性，即比体积v不变，不变，又温度不变，则又温度不变，则: uo=u0=0, w=0 q=0 so=so 0, h0= uo+p0 v003-6 水和水蒸气的状态参数水和水蒸气的状态参数state property二、温度为二、温度为0.01oC、压力为、压力为P的过冷水的过冷水9292饱和水状态：饱和水状态：TdTcTqTqpssqqhqphhdTcqpTTTTp16.27316.27316.273016.273),01. 0()

19、,01. 0(shql 3-6 水和水蒸气的状态参数水和水蒸气的状态参数state property三、温度为三、温度为t、压力为、压力为P的未饱和水的未饱和水T=0.01, Puo=u0=0, w=0 ,q=0so=so=0, h0= uo+p0,v0=09393四、压力为四、压力为P的干饱和蒸汽的干饱和蒸汽) () () (vvpuuhhssTs3-6 水和水蒸气的状态参数水和水蒸气的状态参数94943-6 水和水蒸气的状态参数水和水蒸气的状态参数由由t ts s（或（或p ps s）与）与x x共同确定共同确定：较大时xxvvvxvvxxvvx 1 10 x未饱和水 vv1 hxxhhx

20、xsxxvphu湿蒸汽 vvv过热蒸汽 vv xh 1 sxxssx ssxssTxs 9595六、压力为六、压力为P的过热蒸汽的过热蒸汽 过热度：过热度：t tsTTpsTpTTpsSsTdTcTTdTcsqhhdTcq16.273supsup3-6 水和水蒸气的状态参数水和水蒸气的状态参数96963-7水蒸气表和图水蒸气表和图水与水蒸气的状态参数水与水蒸气的状态参数p、v、t、h、s均均可从水蒸气图表中查到，图表中没有的参数，可从水蒸气图表中查到，图表中没有的参数，可根据参数间的一般关系计算得到，如可根据参数间的一般关系计算得到，如u按按u=h-pv计算。计算。9797一、水蒸气表一、水蒸

21、气表饱和水及干饱和蒸汽表（表饱和水及干饱和蒸汽表（表3 36 6）未饱和水及过热蒸汽表（表未饱和水及过热蒸汽表（表3 37 7）查表查表蒸汽表蒸汽表判断工质所处的状态判断工质所处的状态查相应的表或进行相应的计算查相应的表或进行相应的计算9898一、水蒸气表一、水蒸气表(1).饱和水和干饱和蒸汽表饱和水和干饱和蒸汽表 (change with temperature（温度）（温度）)9999(2).饱和水和干饱和蒸汽表饱和水和干饱和蒸汽表 (change with pressure（压力）（压力）)p Mpatv m3/kgv m3/kgh kJ/kghkJ/kgr kJ/kgs kJ/kg.K

22、skJ/kg.K0.0016.94910.0010001.129.18529.212513.292484.10.10568.97350.0145.79880.001010314.673191.762583.722392.00.64908.14810.199.6340.00104321.6943417.522675.142257.61.30287.35891.0179.9160.00112720.19438762.842777.672014.82.13886.58592.0212.4170.00117670.099588908.642798.591890.02.44716.33953.0233.

23、8930.00121660.0666621008.22803.191794.92.64546.18545.0233.8930.00128620.0394391154.22793.641639.52.92015.9724100100(2).未饱和水和过热蒸汽表未饱和水和过热蒸汽表p=0.01Mpap=0.1Mpat v (m3/kg)h (kJ/kg )s (kJ/kg.K )v (m3/kg)h (kJ/kg )s (kJ/kg.K )5014.8692591.88.17320.0010121209.40.70376015.3362610.88.23130.0010171251.220.831

24、27015.8022629.98.28760.0010227293.070.95498016.2682648.98.34220.0010290334.971.07539016.7322667.98.39540.0010359379.961.192510017.1962686.98.44711.69612675.97.360911017.6602706.28.60081.74482696.27.414612018.1242725.18.54661.79312716.37.466513018.5872744.28.59451.84112736.37.5167101101(2).未饱和水和过热蒸汽表

25、未饱和水和过热蒸汽表p=0.09Mpap=0.1Mpap=0.2Mpap=0.3Mpat v (m3/kg)h (kJ/kg )s (kJ/kg.K )v (m3/kg)h (kJ/kg )s (kJ/kg.K )v (m3/kg)h (kJ/kg )s (kJ/kg.K )v (m3/kg)h (kJ/kg )s (kJ/kg.K )Subcolled-liquidSuperheated-liquid102102（x1,y1）（x,y）（x2,y2）XY121211xxyyxxyy111212yxxxxyyy热力学性质表很简单，它是把热力学性质以一一对热力学性质表很简单，它是把热力学性质以一一对应的表格形式表示出来，其特点表现在：对确定点数据准应的表格形式表示出来，其特点表现在：对确定点数据准确，但对非确定点需要内插计算，一般用直线内插。确，但对非确定点需要内插计算，一般用直线内插。 一、水蒸气表一、水蒸气表103103情况一：已知（情况一：已知（p,t）,判断水或蒸汽所处的状态判断水或蒸汽所处的状态查饱和表得已知压力（或温度）下的饱和温度查饱和表得已知压力（或温度）下的饱和温度ts(p)（或饱和压力（或饱和压力ps(t) ）：）：过热蒸气）出干度饱和状态或湿蒸气（给未饱和水)()()(pttxpttpttsss在湿蒸汽区，在湿蒸汽区，p、t不是两个