分析熱力過程的目的、方法和內(nèi)容等容過程等壓過程等溫過程

介紹等容、等壓、等溫的過程方程、能量轉(zhuǎn)換和過程曲線過程的能量轉(zhuǎn)換能量轉(zhuǎn)換及其計算2/14第三章氣體的熱力過程

熱力發(fā)動機中熱能和機械能的相互轉(zhuǎn)換是通過工質(zhì)的狀態(tài)變化過程實現(xiàn)的。研究熱力過程才可以弄清楚熱能和機械能的實際轉(zhuǎn)換情況和影響它們轉(zhuǎn)換的因素。

§3—1分析熱力過程的目的、方法和內(nèi)容

分析熱力過程時，作如下簡化假定：(1)氣體的狀態(tài)變化過程是一個可逆過程；(2)氣體是完全氣體。即在任一平衡狀態(tài)下，其參數(shù)關系符合完全氣體的狀態(tài)方程式；(3)比熱容是常數(shù)，即比熱容不隨溫度而變化。(4)實際過程近似地看作是具有某一簡單特征的一個特殊過程。分析熱力過程的主要內(nèi)容是：(1)建立工質(zhì)在熱力過程中狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律：根據(jù)過程進行的特點，在符合狀態(tài)方程及熱力學定律解析式的條件下，求出狀態(tài)參數(shù)之間變化關系——過程方程式。(2)確定工質(zhì)在熱力過程中能量變換特性：計算過程中內(nèi)能的變化、焓的變化和工質(zhì)與外界之間所交換的熱量和功。§3—2等容過程一、過程的定義等容過程是指氣體在容積不變或比容保持不變的條件下進行的熱力過程。活塞式發(fā)動機和脈動式噴氣發(fā)動機的燃燒過程就近似于等容過程。圖1—3—1(a)表示等容加熱過程，其中活塞不動。二、過程特點

V=常數(shù)或ν=常數(shù)三、過程方程或

說明：

在等容過程中，氣體的壓力與熱力學溫度成正比，當對氣體加熱時，溫度升高，壓力增大，氣體放熱，溫度降低，壓力減少。四、過程曲線圖1—3—1（b）和圖1—3—1（c）即在P—v圖上是一條與v軸相垂直的直線；在T—s圖上是一條指數(shù)曲線，且斜率隨溫度的升高而增大，亦即溫度越高，曲線的斜率在T—s圖中越陡峭。五、過程能量交換情況1、容積功V=0常數(shù)或dv=0，所以不論是加熱或放熱，氣體對外均不做容功，即2、內(nèi)能的變化量3、換熱量例：氣缸內(nèi)有0.002kg空氣，溫度為300℃，壓力為8bar，定容加熱后的壓力為40bar，求加熱后的溫度，加給空氣的熱量，設空氣的等容比熱為0.718解已知T=273＋300=573K,=8bar

=40bar得加熱后的空氣溫度為加熱量為例某完完全氣體體的定壓壓比熱容容為2.2，，分子量量為16.04。該氣氣體8kg在等容條條件下自自17℃加熱至187℃，求該氣氣體的(1)容容積功（（2）焓焓的變化化(3)換熱量量。解：(1)因為為V=常數(shù)所以容積積功(2)焓焓的變化化(3)換換熱量量正號表示示對該氣氣體加熱熱?！?—3等等壓過程程一、過程程的定義義氣體在壓壓力保持持不變的的條件下下進行的的熱力過過程。有些活塞塞式柴油油機及渦渦輪噴氣氣發(fā)動機機的燃燒燒過程，，壓力變變化很小小，近似似于定壓壓加熱。。圖1—3——2(a)。二、過程程特點P=常數(shù)數(shù)三、過程程方程式式說明：在定壓過過程中，，氣體的的比容與與熱力學學溫度成成正比；；對氣體體加熱，，溫度升升高，比比容增大大，氣體體放熱，，溫度降降低，比比容減小小。四、過程程曲線P—V圖圖如圖1—3——2(b)所示；T—s圖圖如圖1—3——2(c)所示。即在P——v圖上上是一條條與P軸軸相垂直直的直線線；在T—s圖圖上是一一條指數(shù)數(shù)曲線，，且斜率率隨溫度度的升高高而增大大，亦即即溫度越越高，曲曲線的斜斜率在T—s圖中越陡陡峭。五、能量量交換情情況1、容積積功2、內(nèi)能能的變化化量3、換熱熱量例壓壓力為8bar，溫度為為327℃的空氣進進入燃燒燒室內(nèi)定定壓加熱熱，使其其溫度升升高到927℃。設燃氣氣的定壓壓比熱容容燃氣的氣氣體常數(shù)數(shù)，，求(1)燃燃燒前后后氣體的的比容(2)每每千克氣氣體的加加熱量(3)膨膨脹功(4)內(nèi)內(nèi)能的變變化量解(1)燃燃燒前的的比容(2)燃燃燒后的的比容(3)每每千克氣氣體的加加熱量(4)每每千克氣氣體的容容積功(5)每每千克氣氣體的內(nèi)內(nèi)能變化化量=（1.157－0.287）（1200－600）=522例開開始時時活塞汽汽缸的體體積為0.1m，其中有壓力為1.15bar的空氣0.1kg,若在壓力不變的的情況下,體積縮縮小為原來的75%,求終點的溫溫度,變化過程中中換熱量的大小和和方向。解開始時，空空氣的溫度由完全全氣體方程可得終了時，空氣的溫溫度按定壓過程的的關系式可得取=常數(shù)數(shù)，即，，故故負號表示對外界放放熱?！?—4等溫溫過程一、過程的定義氣體在溫度保持不不變的條件下進行行的加熱或放熱過過程。在充分冷卻，并且且運轉(zhuǎn)速度比較慢慢的壓氣機的壓縮縮過程是接近等溫溫過程的。在研究究發(fā)動機循環(huán)的經(jīng)經(jīng)濟性及理解其它它過程的有關性質(zhì)質(zhì)時，等溫過程具具有一定的指導意意義。二、過程特點T=常數(shù)三、過程方程對于完全氣體，根根據(jù)狀態(tài)方程式，，得等溫過程的方方程式為或說明：在等溫過程中，氣氣體的壓力和比容容成反比。等溫膨膨脹過程，比容增增大，壓力降低；；等溫壓縮過程，，比容減小，壓壓力升高。四、過程曲線P—v圖為雙曲線線；如圖l—3—3(a)五、能量交換情況況1、容積功2、內(nèi)能du=0或u1=u2di=0或i1=i23、換熱量例壓力為l