工程热力学课件04

多媒体教学课件华北电力大学能源与动力工程学院工程热力学4-5多变过程第4章理想气体的热力过程压气机4-1定容过程4-2定压过程4-3定温过程4-4可逆绝热过程4-6气体的压缩2定容过程定压过程定温过程可逆绝热过程理想气体的基本热力过程基本热力过程3研究热力过程的目的、方法目的：以热一律为基础，理想气体为工质，分析可逆的基本热力过程中能量转换、传递关系，揭示过程中工质状态参数的变化规律及热量和功量的计算。方法和手段：求出过程方程及计算各过程初终态参数；根据第一定律及理想气体性质计算过程中功和热；画出过程的p-v图及T-s图，帮助直观分析过程中参数间关系及能量关系。4可用公式5定容过程定义：气体比体积保持不变的过程。过程方程式：v=常数膨胀功：技术功：热量：6定容过程p-v图和T-s图7定压过程定义：气体压力保持不变的过程。过程方程式：p=常数膨胀功：技术功：热量：8定压过程p-v图和T-s图9定温过程定义：气体温度保持不变的过程。过程方程式：T=常数膨胀功：技术功：热量：10定温过程p-v图和T-s图11定义：气体与外界没有热量交换的过程。因此又称为定熵过程过程方程式：可逆绝热过程**12可逆绝热过程膨胀功：技术功：热量：13可逆绝热过程p-v图和T-s图14T-s图区分定容过程和定压过程<15T-s图区分定温过程和定熵过程>164-5多变过程第4章理想气体的热力过程压气机4-1定容过程4-2定压过程4-3定温过程4-4可逆绝热过程4-6气体的压缩17多变过程多变过程的方程式表示为下述形式：n称为多变指数n=0，p=常数，定压过程；n=1，pv=常数，定温过程；n=，pv=常数，定熵过程；n=∞，v=常数，定容过程。18多变过程多变过程的过程方程式及初、终状态参数关系式的形式与绝热过程完全相同。多变过程中的u、h、s可按理想气体的有关公式进行计算。19多变过程在状态参数坐标图上的表示n顺时针方向增大。两图的过程线和区间一一对应。dv>0,功量为正。ds>0,热量为正。dT>0→du>0，dh>0。20多变过程在状态参数坐标图上的表示p-v图上多变过程曲线的斜率为T-s图上多变过程曲线的斜率为21多变过程的功量膨胀功技术功(n)22多变过程的热量称为多变热容。23当n=0时，(定压过程)当n=1时，(定温过程)当n=时，(定熵过程)当n时，(定容过程)多变过程的热量244-5多变过程第4章理想气体的热力过程压气机4-1定容过程4-2定压过程4-3定温过程4-4可逆绝热过程4-6气体的压缩25压气机介绍26压气机介绍压缩气体的用途：

动力机、风动工具、制冷工程、化学工业、潜水作业、

医疗、休闲等。27

按工作原理分活塞式—压头高，流量小，间隙生产

叶轮式—压头低，流量大，连续生产

按压头高低分通风机—表压0.01MPa以下鼓风机—表压0.1~0.3MPa压气机—表压0.3MPa以上注意：压气机不是动力机，压气机中进行的过程

不是循环压气机分类28单级活塞式压气机0-1：吸气，传输推动功p1v1

1-2：压缩，耗外功：2-3：排气，传输推动功p2v2

压气机耗功：注意：压气机生产量通常用单位时间里生产气体的标准立方米表示，不同于进气或排气状态。29活塞式压气机原理30压气机压缩过程压缩过程存在两个极限1）一个极限是定温过程（n=1)2）一个极限是可逆绝热过程（n=κ）3）实际压缩过程是介于二者之前的多变过程（1<n<κ）31压气机压缩过程2T：定温过程；2s：绝热过程；2n：多变过程32压气机的理论耗功定温过程压缩耗功为绝热过程压缩耗功为多变过程压缩耗功为称为增压比33压气机的理论耗功理想压缩是等温压缩34在p-v图和T-s图上表示压缩气消耗功在p-v图和T-s图上均可表示压缩所消耗功35余隙容积产生原因布置进、排气结构制造公差部件热膨胀36几个名词余隙容积:Vc（=V3）气缸工作容积(活塞排量):

Vh(=V1–V3)余隙容积比:CV=Vc/Vh有效吸气容积:Ves（=V1–V4）371-2质量m1气体压缩：p1p2

2-3

气体排向储气罐3-4

气体膨胀p2

p14-1

气体吸入气缸生产量(每周期)：生产过程38容积效率讨论：余隙容积对生产量的影响39余隙容积的影响40余隙容积对理论耗功的影响41即余隙对理论耗功无影响（实际上还是使耗功增大）。归纳：

余隙存在使1）生产量下降

2）实际耗功增大有害容积余隙容积对理论耗功的影响42

采用多级压气机时，可把压缩过程分别在几个气缸中完成，可使每级气缸的增压比不会过高，也可便于按各级气缸的工作压力合理设计余隙比，因而多级压缩的压气机可以得到较高的容积效率。

采用中间冷却器，可降低压缩过程中气体的温度，使压缩终了温度不致过高。也可以减少压气机所消耗的轴功（p-V图中阴影面积)。sT13’22’多级压气机43有一个最佳增压比两级压缩中间冷却分析省功1vpp2p144最佳增压比的推导省功1vpp2p145欲求w分级最小值，最佳增压比的推导省功1vpp2p146w分级最小值最佳增压比可证明若m级省功1vpp2p1最佳增压比的推导47

润滑油要求t<160~180℃,高压压气机必须分级1vpp2p1Ts分级压缩的其它好处48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Tp2p1pv1分级压缩的级数49活塞式压气机的定温效率50离心式轴流式叶轮式压气机51叶轮式压气机：

转速高；连续吸，排气，运转平稳；排气量大没有余隙影响；但每级压比不高。

叶轮式压气机热力学分析：由于排量大，运转快，难冷却，可作绝热压缩考虑叶轮式压气机特点52理论耗功实际耗功实际多耗功叶轮式压气机的消耗功53叶轮式压气机的绝热效率

压气机的绝热效率是指在压缩前气体状态相同，压缩后气体压力