《气体与蒸汽的热力过程课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《气体与蒸汽的热力过程课件（81页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 第四章第四章 气体与蒸气的热力过程气体与蒸气的热力过程本章基本要求本章基本要求 熟练掌握熟练掌握定容、定压、定温、绝热、多变过程定容、定压、定温、绝热、多变过程中中状态参数状态参数p、v、T、u、h、s的计算，过程量的计算，过程量Q、W的的计算，以及上述过程在计算，以及上述过程在p-v 、T-s图上的表示。图上的表示。 掌握往复式压气机工作原理，及其计算。掌握往复式压气机工作原理，及其计算。目的目的: 研究外部条件对热能和机械能转换的影响，通研究外部条件对热能和机械能转换的影响，通过有利的外部条件，达到合理安排热力过程，提高过有利的外部条件，达到合理安排热力过程，提高热能和机械能转换效率的
2、目的。热能和机械能转换效率的目的。一一. .研究热力过程的一般方法研究热力过程的一般方法 根据实际过程的特点，将实际过程近似地概括为几种根据实际过程的特点，将实际过程近似地概括为几种典型过程：典型过程：定容、定压、定温定容、定压、定温和和绝热过程绝热过程。 不考虑实际过程中不可逆的耗损，视为不考虑实际过程中不可逆的耗损，视为可逆过程可逆过程。 工质视为工质视为理想气体理想气体 比热容取比热容取定值定值实际过程是一个复杂过程，很难确定其变化实际过程是一个复杂过程，很难确定其变化规律，一般需要作些假设：规律，一般需要作些假设：4.1 4.1 理想气体的热力过程：理想气体的热力过程：Thetherm
3、odynamicsprocessoftheideal-gas二二.研究热力过程的基本任务研究热力过程的基本任务(1).根据过程特点，确定过程中状态参数的变化规律，根据过程特点，确定过程中状态参数的变化规律，列出列出过程方程式过程方程式；(2).根据已知初态参数，确定其他初态参数；根据已知初态参数，确定其他初态参数；(3).根据已知终态参数，确定其他终态参数；根据已知终态参数，确定其他终态参数；(4).根据热力学基本定律及工质的性质确定过程中的能根据热力学基本定律及工质的性质确定过程中的能量转换关系。量转换关系。三三. .研究热力学过程的依据研究热力学过程的依据2) 2) 理想气体状理想气体状态
4、方程态方程3)3)可逆过程可逆过程1) 1) 第一定律第一定律稳定流动能量稳定流动能量方程方程4.1.1 4.1.1 定容过程：定容过程：TheConstant-VolumeProcess比体积比体积保持不变时系统状态发生变化所经历的过程保持不变时系统状态发生变化所经历的过程1 1、过程方程式、过程方程式2 2、初、终状态参数、初、终状态参数3 3、各种能量：、各种能量：膨胀功：膨胀功：热量：热量：即即系统接受的热量全部用于增加系统的热力学能。系统接受的热量全部用于增加系统的热力学能。当比热为定值时：当比热为定值时： 技术功（轴功）技术功（轴功）sTvpppvv4 4、定容过程的、定容过程的p
5、-v, ,T-s图图4.1.2 4.1.2 定压过程：定压过程：TheConstant-PressureProcess压力压力保持不变时系统状态发生变化所经历的过程保持不变时系统状态发生变化所经历的过程 1 1、过程方程式、过程方程式2 2、初、终状态参数、初、终状态参数3 3、各种能量：、各种能量：技术功：技术功：膨胀功：膨胀功：热量：热量： 即即定压过程中，气体的定压过程中，气体的技术功为技术功为0 0；其；其膨胀功全部膨胀功全部用以支付维持流动所必需的用以支付维持流动所必需的流动净功，流动净功，吸入的热量等吸入的热量等于焓的增量。于焓的增量。4 4、定压过程、定压过程p-v, ,T-s图
6、图sTvppp4.1.3 4.1.3 定温过程：定温过程：TheConstant-TemperatureProcess 1 1、过程方程式、过程方程式2 2、初、终状态参数、初、终状态参数温度温度保持不变时系统状态发生变化所经历的过程保持不变时系统状态发生变化所经历的过程3 3、各种能量：、各种能量：膨胀功：膨胀功：技术功：技术功：热量：热量： 即即定温过程中，气体吸入的定温过程中，气体吸入的热量热量全部转化为全部转化为膨胀功膨胀功，且且全部全部是可以利用的是可以利用的技术功。技术功。4 4、定温过程、定温过程p-v和和T-s图图sTvpppvvTT4.1.4 4.1.4 绝热过程：绝热过程：
7、TheAdiabaticProcess 系统与外界不发生系统与外界不发生热量交换热量交换时所经历的过程时所经历的过程。 对于无功耗散的准静态绝热过程即为定熵过程，因对于无功耗散的准静态绝热过程即为定熵过程，因此有：此有： 1 1、过程方程式、过程方程式 根据热力学第一定律：根据热力学第一定律： 将理想气体方程：将理想气体方程：的全微分形式带入上式的全微分形式带入上式有有可得可得又由又由得到得到由由2 2、初、终状态参数、初、终状态参数3 3、各种能量：、各种能量：热量热量体积功和内能体积功和内能当比热为定值时：当比热为定值时：因为：因为：技术功技术功当比热为定值时：当比热为定值时：可见：可见：
8、4 4、绝热过程、绝热过程p-v和和T-s图图斜率斜率= =？定熵线要陡一些定熵线要陡一些四种典型热力过程四种典型热力过程p-v图和图和T-s图图sTvpppvvTTss4.1.5 4.1.5 多变过程：多变过程：（Polytropicprocess) 1 1、过程方程式、过程方程式n多变指数多变指数每一过程有一每一过程有一 n n 值值(1) (1) 当当n = 0 (2) (2) 当当n = 1(3) (3) 当当n = k (4) (4) 当当n = 基本过程是多变过程的特例基本过程是多变过程的特例pTsv2 2、初、终状态参数、初、终状态参数3 3、各种能量：、各种能量：膨胀功膨胀功技
9、术功技术功热量：热量：因为：因为：可见，可见，多变指数与多变指数与k k和和q/wq/w有关。有关。4 4、多变指数的确定：、多变指数的确定：（1 1）、等端点多变指数）、等端点多变指数已知过程线上的两点状态参数已知过程线上的两点状态参数（p p1 1,v,v1 1）和（）和（p p2 2,v,v2 2）则多变指数为：则多变指数为：（2 2）、等功法多变指数）、等功法多变指数 从过程始点假设一条多变过程线，使之纵轴（从过程始点假设一条多变过程线，使之纵轴（p p）所围的面积与实际过程线的与所围的面积与实际过程线的与p p轴所围的面积相等，轴所围的面积相等，由此求出的多变指数称为等功法多变指数由
10、此求出的多变指数称为等功法多变指数（3 3）、用实际过程）、用实际过程lglgp-p-lglgv v坐标图法。坐标图法。 将实际过程的多点画在将实际过程的多点画在lglgp-p-lglgv v图上，然后用一条图上，然后用一条直线拟合为过程线，这条线的斜率就是多变指数。直线拟合为过程线，这条线的斜率就是多变指数。（4 4）、利用）、利用p-vp-v图面积对比计算图面积对比计算 4.2 4.2 蒸气的热力过程：蒸气的热力过程：Thethermodynamicsprocessofthesteam一一. .研究蒸气热力过程研究蒸气热力过程任务：任务： 确定确定初终初终态参数，态参数， 计算过程中的计算
11、过程中的功功和和热热 在在p-vp-v、T-sT-s、h-sh-s图上表示图上表示注意：蒸气注意：蒸气过程与过程与理想气体理想气体过程的过程的区别区别第一定律与第二定律表达式均成立第一定律与第二定律表达式均成立理想气体特有的性质和表达式不能用理想气体特有的性质和表达式不能用准静态准静态可逆可逆二二.研究蒸气热力过程的一般步骤研究蒸气热力过程的一般步骤(1).根据已知的两个独立的初态参数根据已知的两个独立的初态参数（p,t）,（p,x）,（t, x）等从图表上查出其他状态参数；等从图表上查出其他状态参数；(2).由初态，过程特征和终态的一个已知参数确定终态，由初态，过程特征和终态的一个已知参数确
12、定终态，并利用图表查出其他状态参数；并利用图表查出其他状态参数；(3).将查得的初，终态参数带入有关公式计算热量，功将查得的初，终态参数带入有关公式计算热量，功量等能量交换。量等能量交换。三三.蒸气的四个基本热力过程蒸气的四个基本热力过程四个基本热力过程四个基本热力过程：定容，定压，定温：定容，定压，定温和和绝热绝热hsT12pv1、定容过程、定容过程 v1=v2, ,于是可得：于是可得： 2 2、定压过程、定压过程 p1=p2, ,于是可得：于是可得： 3 3、定温过程、定温过程 T1=T2,于是可得：于是可得： 4 4、定熵、定熵( (绝热可逆绝热可逆) )过程过程 s1=s2, ,于是可
13、得：于是可得：注意：水蒸气注意：水蒸气其中其中为经验数字为经验数字过热蒸汽过热蒸汽=1.3饱和蒸汽饱和蒸汽=1.135湿蒸汽湿蒸汽=1.035+0.1x或或水蒸气水蒸气?4.3 4.3 湿空气热力过程：湿空气热力过程： 工程中湿空气的热力过程主要有工程中湿空气的热力过程主要有： 加热或冷却加热或冷却. .绝热加湿绝热加湿. .冷却去湿冷却去湿. .增压冷凝增压冷凝 计算过程的计算过程的依据：依据： 焓湿图；焓湿图； 稳定流动能量方程；稳定流动能量方程； 质量守恒方程。质量守恒方程。 湿空气热力过程的分析，主要讨论湿空气的状湿空气热力过程的分析，主要讨论湿空气的状态变化，及其与外界的能量交换情况
14、。态变化，及其与外界的能量交换情况。4.3.1. 4.3.1. 加热或冷却过程：加热或冷却过程：单纯单纯加热或冷却过程加热或冷却过程d不变，不变，p不变不变1 12 2qdh1 12 222加热加热12放热放热12hh4.3.2. 4.3.2. 绝热加湿过程：绝热加湿过程： 在在绝绝热热的的条条件件下下，向向空空气气中中喷喷水水使使空空气气含含湿湿量量增加的过程称为湿空气的增加的过程称为湿空气的绝热加湿过程。绝热加湿过程。 绝热加湿过程中，单位质量干空气的湿空气吸收绝热加湿过程中，单位质量干空气的湿空气吸收的水分为的水分为d2d1，湿空气的，湿空气的焓增焓增为水分带入的能量，为水分带入的能量，
15、即即 过程特点：过程特点： 过过程程进进行行时时蒸蒸发发的的水水分分所所需需的的热热量量全全部部来来自自湿湿空空气本身，因而温度下降。气本身，因而温度下降。dh12式式中中：hw为为水水的的焓焓。因因为为水水分分带带入入湿湿空空气气中中的的能能量量0.001(d2d1)hw与与湿湿空空气气的的焓焓h1、h2相相比比很很小小，可可忽忽略略不不计计，即即绝热加湿过程中，水分蒸发生成水蒸气需从空绝热加湿过程中，水分蒸发生成水蒸气需从空气中吸收汽化潜热，使得湿空气的温度降低，所气中吸收汽化潜热，使得湿空气的温度降低，所以该过程也称为以该过程也称为蒸发冷却过程。蒸发冷却过程。4.3.3. 4.3.3.
16、冷却去湿过程：冷却去湿过程： 当湿空气温度降至其露点温度，达到饱和状态后当湿空气温度降至其露点温度，达到饱和状态后再进一步冷却，就有水蒸气不断凝结析出，湿空气再进一步冷却，就有水蒸气不断凝结析出，湿空气的含湿量随之降低，即的含湿量随之降低，即饱和湿空气的冷却过程饱和湿空气的冷却过程伴随伴随着着去湿去湿作用，所以常被称为作用，所以常被称为冷却去湿过程。冷却去湿过程。 在在焓焓- -湿湿图上，湿空气的图上，湿空气的冷却去湿过程沿着冷却去湿过程沿着 100的相对湿度线含湿量减小的方的相对湿度线含湿量减小的方向进行。过程中，湿空气向进行。过程中，湿空气T，h。 dh123 在冷却去湿过程中，含单位在冷却去湿过程中，含单位质量干空气的质量干空气的湿空气析出的水湿空气析出的水份为份为d3-d2。由热力学第一定律。由热力学第一定律知，冷却去湿过程中，湿空气知，冷却去湿过程中，湿空气的的焓降焓降应等于应等于冷却介质带走的冷却介质带走的热量与凝结水带走的能量之和，热量与凝结水带走的能量之和，即即式中：式中：q为冷却介质带走的热量；为冷却介质带走的热量；hw为凝结水的比焓为凝结水的比焓。h123d4.3.
