工程热力学 第4章 理想气体热力过程

《工程热力学 第4章 理想气体热力过程》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程热力学 第4章 理想气体热力过程（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 工程热力学 2009 10 Henan Polytechnic University 第四章 理想气体和蒸汽的 基本热力过程 工程热力学 2009 10 Henan Polytechnic University 4 1 热力过程分析概述 一 研究热力过程的目的和方法一 研究热力过程的目的和方法 提高热力学过程的提高热力学过程的热功转换效率热功转换效率 热力学过程受热力学过程受外部条件外部条件影响影响 主要研究主要研究外部条件外部条件对对热功转换热功转换的影响的影响 利用外部条件利用外部条件 合理安排过程 形成最佳合理安排过程 形成最佳循环循环 对已确定的过程 进行对已确定的过程 进行热力计算

2、热力计算 工程热力学 2009 10 Henan Polytechnic University 二 研究热力学过程的对象与方法二 研究热力学过程的对象与方法 对象对象 1 1 参数参数 p T v u h s 变化变化 2 2 能量转换关系能量转换关系 q w wt 方法方法 1 1 抽象分类抽象分类 2 2 可逆过程可逆过程 不可逆再修正不可逆再修正 基本过程基本过程 工程热力学 2009 10 Henan Polytechnic University 三 研究热力学过程的依据三 研究热力学过程的依据 2 2 理想气体理想气体 p gpvg v c pvR TccR c uf Thf T 3

3、 3 可逆过程可逆过程 t d dwp vwv p dqT s 1 1 热一律热一律 dd t quwhw s wzgchq 2 2 1 稳流稳流 工程热力学 2009 10 Henan Polytechnic University 2 1 dss 2 2 g 1 1 d ln V vT cR Tv vTss 2 2 g 1 1 d ln p pT cR Tp pTss 22 11 dd pV vp cc vp vpss 2 1 t Vt ucT 2 1 t pt hcT 00 2 21g 1 ln p sssR p 工程热力学 2009 10 Henan Polytechnic Univer

4、sity 4 2 定容 定压 定温和绝热过程定容 定压 定温和绝热过程 一 定容过程 一 定容过程 1 1 过程方程 过程方程 可逆定容过程可逆定容过程 比体积不变的过程 比体积不变的过程 比如 汽油机气缸中工质的燃烧加热过程 高压锅内放气前的比如 汽油机气缸中工质的燃烧加热过程 高压锅内放气前的 加热过程等 加热过程等 1 nn pcvcpv constv n 定容过程 定容过程 v 常数 常数 12 nvv g 1g2 12 12 1212 R TR T pp vv ppTT 工程热力学 2009 10 Henan Polytechnic University 2 过程曲线 在 过程曲线

5、在p v 图及图及T s 图上表示图上表示 P v 0 T s 0 1 2 2 1 2 2 q0 Vvv c T s T v p n v d d T s T斜率斜率 上凸上凸 下凹 下凹 v dddT scTp v v T c 1 1 2 2 1 1 2 2 分别是什么热力过程 分别是什么热力过程 工程热力学 2009 10 Henan Polytechnic University 22 11 2121 TT VTp T ucTThcTT 2 2 1 1 d ln VV TT scsc TT 2 1 d0wp v 2 t12 1 dwv pv pp 2 1 2 21 1 d T vVT quw

6、ucTTT s w 0 3 过程中的能量分析 过程中的能量分析 热量 过程功 技术功和内能 热量 过程功 技术功和内能 焓变焓变 工程热力学 2009 10 Henan Polytechnic University T s 2 1 2 b c Va Vb Vc sb sc bc SS bc vv b c g b c g T T vbc v v R v v R T dT cSSlnln 定容线向右水平移动时 比容增大 定容线向右水平移动时 比容增大 定容线向左水平移动时 比容减小 定容线向左水平移动时 比容减小 思考 定容线向右水平移动时 比容如何变化 思考 定容线向右水平移动时 比容如何变化

7、工程热力学 2009 10 Henan Polytechnic University 二 二 定压过程定压过程 1 1 过程方程 过程方程 工程上工程上加热器 冷却器 锅炉 燃烧器加热器 冷却器 锅炉 燃烧器等热设备都可以看等热设备都可以看 作定压过程 作定压过程 12 0npp g 1g2 12 12 1212 R TR T vv pp vvTT 定压过程定压过程 p 常数 常数 constpv n 工程热力学 2009 10 Henan Polytechnic University P v 0 T s 0 1 2 2 1 2 2 q0 2 在 在p v 图及图及T s 图上表示图上表示 p

8、pv c T s T v p n 00斜率斜率 比较定压和定容过程比较定压和定容过程T T s s图的斜率图的斜率 vv c T s T pp c T s T vp cc 及及 因为因为 同一状态下 同一状态下 T s图上图上定压过程线要比定容过程线更平坦 定压过程线要比定容过程线更平坦 工程热力学 2009 10 Henan Polytechnic University 3 热量 过程功 技术功和内能 焓变热量 过程功 技术功和内能 焓变 12 vvpw t 0w 2 1 2 t21 1 d T pp T qhwhcTTT s 22 11 2121 TT VTp T ucTThcTT 1 2

9、 1 2 lnln 2 1 2 1T T c T dT cs p p R T dT cs p T T p T T gp 对理想气体对理想气体 12 TTRw g g t t v t t p Rcc 2 1 2 1 12 2 1 ttRcq g t t vp 工程热力学 2009 10 Henan Polytechnic University T s b c pa pb pc sb sc b c g b c g T T pbc p p R p p R T dT cSSlnln p bc SS bc pp 思考 定压线向右水平移动时 压力如何变化 思考 定压线向右水平移动时 压力如何变化 T s图

10、上定压线向右水平移动时 压力减小 图上定压线向右水平移动时 压力减小 T s图上定压线向左水平移动时 压力增大 图上定压线向左水平移动时 压力增大 工程热力学 2009 10 Henan Polytechnic University 三 定温过程三 定温过程 1 1 过程方程 过程方程 冰箱内制冷剂吸热汽化 锅炉内水定压汽化冰箱内制冷剂吸热汽化 锅炉内水定压汽化 12 1nTT 1 12 2 12112 2 gg pvp v TTp vp v RR 定温过程定温过程 工质状态变化过程中温度保持不变 工质状态变化过程中温度保持不变 2 2 在 在p p v v 图及图及T T s s 图上表示图

11、上表示 01 TTT c T s T v p v p n dT q c T T 工程热力学 2009 10 Henan Polytechnic University v 0 0 1 2 2 1 2 2 q0 P s T w0 pv 定值 等轴双曲线 3 热量 过程功 技术功和内能 焓变热量 过程功 技术功和内能 焓变 2 22 gg 1 11 00 d lnln V uh vvT scRsR Tvv 工程热力学 2009 10 Henan Polytechnic University 22 2 g 1 11 1 ddln vpv wp vvR T vv t quwhw t qww 22 2 t

12、g 1 11 1 ddln pvp wv pvR T pp 理想气体定温膨胀过程中 理想气体定温膨胀过程中 吸热量全部转变为膨胀功 吸热量全部转变为膨胀功 定定 温压缩时 温压缩时 消耗的压缩功全部转变为放出的热量 消耗的压缩功全部转变为放出的热量 定温稳定流动中 定温稳定流动中 技术功与过程的换热量相等 技术功与过程的换热量相等 工程热力学 2009 10 Henan Polytechnic University p v图上 等温线右移 温度如何变化 图上 等温线右移 温度如何变化 v 0 P T1 T2 v1 v2 p1 g 1g2 12 12 1212 R TR T vv pp vvTT

13、 1 2 p v图上 等温线右移 温度升高 等温线左移 温度降低 图上 等温线右移 温度升高 等温线左移 温度降低 工程热力学 2009 10 Henan Polytechnic University 四 四 理想气体的等熵过程理想气体的等熵过程 T q s R d 2 2 不仅不仅 s s 处处相等处处相等 0 s0 ds 绝热绝热 可逆可逆 s 说明说明 1 1 不能说绝热过程就是等熵过程不能说绝热过程就是等熵过程 必须是必须是可逆绝热过程可逆绝热过程才是才是等熵等熵过程 过程 Reversible adiabatic 0d s 工程热力学 2009 10 Henan Polytechni

14、c University 1 理想气体 理想气体 s 的过程方程的过程方程 当当 理想气体理想气体 三个条件三个条件 1 1 理想气体理想气体 2 2 可逆过程可逆过程 3 3 绝热指数绝热指数 0d s 0d v dv c p dp cs pv v p c c 0 v dv p dp 常数 常数 vplnln 常数 pv 常数 工程热力学 2009 10 Henan Polytechnic University 1 12 2 pvp v 11 1 12 2 TvT v 1 222 1 111 vvpvvp 11 1122 T pT p 2 过程方程 过程方程 1 1 2 2 1 v v T

15、T 1 1 2 2 1 p p T T 工程热力学 2009 10 Henan Polytechnic University 3 3 在 在p v 图及图及T s 图上表示图上表示 v p c c v p v p V p s c T s T 在在p p v v图上与等温线的关系如何 图上与等温线的关系如何 工程热力学 2009 10 Henan Polytechnic University 0n s T v p 0n p n n v v 1n T T 1n n s n s 工程热力学 2009 10 Henan Polytechnic University v p n v p n n v p

16、n v p n n 1 0 0 nn c T s T 0 p V T c T c 工程热力学 2009 10 Henan Polytechnic University 4 比热容 比热容 s 0c uhs 0 12 1212 1212 2 1 2 1 sss ThThTTch TuTuTTcu T Tp T TV 5 dT q c 工程热力学 2009 10 Henan Polytechnic University 6 w wt和和q 1 22 g 1 2 1 1 11 1 dd1 1 R T ppv wp vvpvv dv vp 或或 uqw 0 gg 1 2 1212 1 1 g 1 2 1 1 11 1 1 RR T T uuuTT T R T p p 工程热力学 2009 10 Henan Polytechnic University t wqh 0 12g12 1 hhhR TTw 书上书上121页表页表4 1 变比热容定熵过程图表计算方法变比热容定熵过程图表计算方法 自学自学 工程热力学 2009 10 Henan Polytechnic University 基本过程的计