湖南大学 工程热力学 第四章 理想气体的热力过程及气体压缩课件.ppt

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1、Ideal gas thermodynamic processandgascompression第四章理想气体的热力过程及气体压缩第一节分析热力过程的目的及一般方法一、分析热力过程的目的和任务研究目的：主要研究外部条件对热功转换的影响热力过程的目的完成一定的能量转换使工质达到一定的热力状态研究任务:●揭示状态变化规律与能量传递之间的关系●计算热力过程中工质状态参数变化及传递的能量、热量和功量二、热力过程中工质参数变化值的计算1.初终状态基本参数的(p、v、T)计算●理想气体状态方程式pv=RT与●过程方程式p＝f(v)2.过程中△u、△h和△s的计算用q=

2、du+pdv及代入用q=dh-vdp=cpdT-vdp代入用消去得●●●三、热力过程中传递能量的计算q=u+wq=h+wt闭口系统开口系统可逆过程四、分析热力过程的一般步骤●依据热力过程特性，建立p=f(v)●确定初终状态的基本参数●将过程线表示在p-v及T-s图上●计算过程中传递的热量和功量第二节绝热过程Adiabaticprocess●定义：及q=0●实际过程的近似●如叶轮式压气机，喷管过程方程式●不仅,s处处相等可逆s●不能说绝热过程就是等熵过程必须是可逆绝热过程才是等熵过程绝热说明:三个条件:●理想气体●可逆过程●k为常数当令则二、初、终状态参

3、数间的关系三、过程在p-v图及T-s图上表示曲线上凸？下凹？斜率斜率四、绝热过程中的能量转换1.内能变化2.焓变化3.熵变化状态参数的变化与过程无关4.膨胀功5.技术功6.热量第三节多变过程的综合分析Polytropicprocess一、多变过程方程及多变指数过程方程：n：多变指数，每一过程有一n值，不同的过程有不同的n值初终态关系：n多变过程分类1.当n=02.当n=13.当n=k4.当n=四个基本热力过程；是多变过程的特例npTsvn多变过程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多变过程w,wt,q的计算多变过程比热

4、容:初终态关系状态方程理想气体的基本过程pTsvpTsv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pTsv理想气体基本过程的wpTsv理想气体基本过程的wtpTsv理想气体基本过程的qpTsvcp的定义cv的定义基本过程的计算是热力计算的基础，要非常清楚，非常熟悉。基本要求：拿来就会算参见书上表4－1公式汇总理想气体基本过程的计算斜率理想气体基本过程的p-v,T-s图上凸?下凹？sTvpppp斜率理想气体基本过程的p-v,T-s图上凸?下凹？sTvpppvvv斜率理想气体基本过程的p-v,T-s图上凸?下凹？sTvp

5、ppTvvTT理想气体基本过程的p-v,T-s图sTvpppsvvTTss理想气体基本过程的p-v,T-s图sTvpppvvTTssu在p-v,T-s图上的变化趋势sTvpuT=u>0u>0h在p-v,T-s图上的变化趋势sTvphT=u>0u>0h>0h>0w在p-v,T-s图上的变化趋势sTvpu>0u>0h>0h>0w>0w>0wt在p-v,T-s图上的变化趋势sTvpu>0u>0h>0h>0w>0w>0wt>0wt>0q在p-v,T-s图上的变化趋势sTvpu>0u>0h>0h>0w>0w>0wt>0wt>0q>0

6、Tq>0u,h,w,wt,q在p-v,T-s图上的变化趋势sTvpu>0u>0h>0h>0w>0w>0wt>0wt>0q>0u↑,h(T↑)w↑(v↑)wt↑(p↓)q↑(s↑)q>0p-v,T-s图练习（1）sTvp压缩、升温、放热的过程，终态在哪个区域？p-v,T-s图练习（2）sTvp膨胀、降温、放热的过程，终态在哪个区域？p-v,T-s图练习（3）sTvp膨胀、升温、吸热的过程，终态在哪个区域？第四节压气机的理论压缩轴功压气机的作用及分类生活中：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

7、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作用单级活塞式压气机图储气罐轴功AB离心式风机的结构升压幅度小，结构简单。风机实体照片大型离心式风机的结构轴流式压气机的结构流量大，结构复杂。普遍使用在航空，轮船，化工。一、单级活塞式压气机工作原理特点：流量小，升压比β大,普遍使用在汽车，电冰箱,化工储气罐轴功AB三个阶段：吸气过程，压缩过程，排气过程理论压气过程：忽略余隙容积，可逆，无压力损失二、单级活塞式压气机理论压气轴功65过程4-1,2-3：气体被吸入或排出气缸的质量迁移过程，热力状态不发生变化；1-2：闭口系统的热力过程升压比β=p2／

8、p1可写成或由热一律忽略Ek,Ep过程可逆取决于初、