第三部分

熱力過程及熱力循環(huán)熱力過程及熱力循環(huán)理想氣體的熱力過程氣體與蒸汽的流動氣體的壓縮蒸汽動力循環(huán)氣體動力循環(huán)制冷循環(huán)第八章

理想氣體的熱力過程

研究熱力學過程的目的與方法目的提高熱力學過程的熱功轉(zhuǎn)換效率熱力學過程受外部條件影響

主要研究外部條件對熱功轉(zhuǎn)換的影響利用外部條件,合理安排過程，形成最佳循環(huán)對已確定的過程，進行熱力計算方法

8-1概述研究熱力學過程的對象與方法對象1)參數(shù)(p,T,v,u,h,s

)變化2)能量轉(zhuǎn)換關系,

q

,w,wt方法抽象分類2)可逆過程(不可逆再修正)基本過程研究熱力學過程的依據(jù)2)理想氣體3)可逆過程

1)熱一律穩(wěn)流研究熱力學過程的步驟1)確定過程方程------該過程中參數(shù)變化關系5)計算w

,

wt,

q4)求3)用T-s與p-v

圖表示2)根據(jù)已知參數(shù)及過程方程求未知參數(shù)積分式內(nèi)能變計算焓變計算熵變計算微分式理想氣體內(nèi)能變計算理想氣體焓變計算理想氣體熵變計算8-2四種典型熱力過程分析一、定容過程在狀態(tài)變化中，容積（體積）保持不變的過程稱為定容過程。1、工質(zhì)變化規(guī)律斜率

理想氣體過程的p-v,T-s圖上凸?下凹？sTvpppvvv2、過程中能量的轉(zhuǎn)換說明：p-v圖上，上行壓力增大，溫度升高，氣體吸熱。下行壓力減小，溫度降低，氣體放熱。T-s上，右行熵增大，溫度升高，氣體吸熱。左行熵減小，溫度降低，氣體放熱。適用于各種工質(zhì)二、定壓過程在狀態(tài)變化中，壓力保持不變的過程稱為定壓過程。1、工質(zhì)變化規(guī)律斜率理想氣體過程的p-v,T-s圖上凸?下凹？sTvpppp2、過程中能量的轉(zhuǎn)換說明：p-v圖上，右行體積增大，氣體吸熱膨脹。左行體積減小，氣體放熱壓縮。T-s上，右行熵增大，氣體吸熱膨脹。左行熵減小，氣體放熱壓縮。適用于各種工質(zhì)閉系,容積變化功.開系，軸功。三、定溫過程在狀態(tài)變化中，溫度保持不變的過程稱為定溫過程。1、工質(zhì)變化規(guī)律斜率理想氣體過程的p-v,T-s圖上凸?下凹？sTvpppTvvTT2、過程中能量的轉(zhuǎn)換說明：p-v圖上，右行體積增大，氣體吸熱膨脹。左行體積減小，氣體放熱壓縮。T-s上，右行熵增大，氣體吸熱膨脹。左行熵減小，氣體放熱壓縮。適用于各種工質(zhì)適用于理想氣體四、理想氣體的等熵過程(2)不僅,s處處相等

絕熱可逆s說明:(1)不能說絕熱過程就是等熵過程,

必須是可逆絕熱過程才是等熵過程。adiabaticisentropicReversibleadiabatic1、理想氣體過程的p-v,T-s圖sTvpppsvvTTss三個條件:

(1)理想氣體(2)可逆過程(3)

k為常數(shù)2、理想氣體s的過程方程當理想氣體理想氣體s

的過程方程

內(nèi)能變化焓變化熵變化

3、理想氣體s

,

u,

h,

s的計算狀態(tài)參數(shù)的變化與過程無關

膨脹功w4、理想氣體s

,wwtq的計算技術(shù)功

wt熱量

q5、理想氣體的絕熱不可逆過程是熵增過程8-3理想氣體的多變過程

(Polytropicprocess)1、過程方程n是常量，每一過程有一n值nn=ks3、理想氣體n

w,wt,q的計算多變過程比熱容(1)

當n=0

(2)

當n=14、多變過程與基本過程的關系(3)

當n=k

(4)

當n=

pTsvnpTsvisothermalisentropicisobaricisochoric基本過程是多變過程的特例

基本過程的計算是我們的基礎，要非常清楚，非常熟悉?；疽螅耗脕砭蜁?、理想氣體基本過程的計算例8-3、空氣在活塞式壓氣機中被壓縮，初態(tài)，壓縮到，（1）可逆多變壓縮到，求多變指數(shù)，壓縮終溫，氣體壓縮時與外界交換的功和熱，以及壓縮過程中氣體熱力學能、焓、熵的變化。解：①多變指數(shù)。②壓縮終溫③功熱

④氣體熱力學能、焓、熵的變化作業(yè)理想氣體基本過程的p-v,T-s圖sTvpppvvTTssu在p-v,T-s圖上的變化趨勢sTvpuT=

u>0

u>0h在p-v,T-s圖上的變化趨勢sTvphT=

u>0

u>0

h>0

h>0w在p-v,T-s圖上的變化趨勢sTvp

u>0

u>0

h>0

h>0w>0w>0wt在p-v,T-s圖上的變化趨勢sTvp

u>0

u>0

h>0

h>0w>0w>0wt>0wt>0q在p-v,T-s圖上的變化趨勢sTvp

u>0

u>0

h>0

h>0w>0w>0wt>0wt>0q>0Tq>0u,h,w,wt,q在p-v,T-s圖上的變化趨勢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圖練習（1）sTvp壓縮、升溫、放熱的過程，終態(tài)在哪個區(qū)域？p-v,T-s圖練習（2）sTvp膨脹、降溫、放熱的過程，終態(tài)在哪個區(qū)域？p-v,T-s圖練習（3）sTvp膨脹、升溫、吸熱的過程，終態(tài)在哪個區(qū)域？§3-8

活塞式壓氣機的壓縮過程分析壓氣機的作用生活中：自行車打氣。工業(yè)上：鍋爐鼓風、出口引風、煉鋼、燃氣輪機、制冷空調(diào)等等型式結(jié)構(gòu)活塞式(往復式)離心式，渦旋軸流式，螺桿連續(xù)流動壓力范圍通風機鼓風機壓縮機出口當連續(xù)流動Fan

CompressorFanner

理論壓氣功(可逆過程)指什么功目的：研究耗功，越少越好活塞式壓氣機的壓氣過程技術(shù)功wtMinimizingworkinput(1)、特別快，來不及換熱。(2)、特別慢，熱全散走。(3)、實際壓氣過程是

可能的壓氣過程sTn作業(yè)3-163-173-203-21

三種壓氣過程的參數(shù)關系

三種壓氣過程功的計算最小重要啟示兩級壓縮中間冷卻分析有一個最佳增壓比

省功Worksaved最佳增壓比的推導

省功最佳增壓比的推導

省功欲求w分級最小值，可證明若m級最佳增壓比分級壓縮的其它好處潤滑油要求t<160~180℃,高壓壓氣機必須分級分級壓縮的級數(shù)省功分級降低出口溫多級壓縮達到無窮多級(1)不可能實現(xiàn)(2)結(jié)構(gòu)復雜(成本高)一般采用2~4

級壓縮T壓氣機的設計計算需要壓氣機，想設計一臺已知：要求：配馬達功率，

出口溫度。？sn？根據(jù)經(jīng)驗，有無冷卻水套假定，理論功s壓氣機的設計計算實際過程有摩擦機械效率經(jīng)驗值

70％壓氣機的校核計算已有壓氣機，實測要求：壓氣機效率太低，則壓氣機報廢或修理活塞式壓氣機的余隙影響避免活塞與進排氣閥碰撞，留有空隙余隙容積壓縮過程排氣，狀態(tài)未變殘留氣體膨脹進新氣，狀態(tài)未變Clearancevolume活塞式壓氣機的余隙影響活塞排量研究VC對耗功和產(chǎn)氣量的影響新氣量產(chǎn)氣量有效吸氣容積余隙容積VC對理論壓氣功的影響設12和43兩過程n相同功＝面積12341＝面積12561－面積43564余隙容積VC對理論壓氣功的影響余隙對單位產(chǎn)氣量耗功不影響余隙容積VC對產(chǎn)氣量的影響定義容積效率令余隙比工程上一般＝0.03~0.08Volumetricefficiency余隙容積VC對產(chǎn)氣量的影響討論：（1）一定，c

（2）c

和n一定，極限余隙影響例題已知：求（1）有余隙時的排氣量和耗功（2）無余隙時的排氣量和耗功解：（1）有效容積例題(1)有余隙影響余隙影響例題解：（2）無余隙時的排氣量和耗功第三章小結(jié)Summary1、什么樣的氣體是理想氣體？2、理想氣體狀態(tài)方程的正確使用3、理想氣體比熱、內(nèi)能、焓的的特點和計算4、理想氣體各種可逆過程的特性，

參數(shù)變化，功，熱的計算。5、p-v圖，T-s圖上的表示6、壓氣機熱力過程的分析方法第三章討論習題課1、任何定溫過程都有

u=0,

h=0?溫度一定變?2、絕熱過程，溫度都不變?3、從同一初態(tài)，分別經(jīng)過程，到達同一終態(tài)是否可能Tsn=1.2?nsT4、一封閉系經(jīng)某可逆吸熱對外作功，問能否用一可逆絕熱過程使系統(tǒng)回到初態(tài)?理氣?教材思考題10s在u-v圖上畫出加熱，加熱，加熱

膨脹，定比熱，理想氣體vpTq=

u+wv加熱教材思考題10p加熱斜率為正的直線v加熱p加熱教材思考題10T加熱v加熱p加熱T加熱s膨脹上凸?下凹？s膨脹作圖練習題（1）s比較：vp作圖練習題（2）比較：作圖練習題（3）比較：計算練習題（1）同種氣體，TA=TB=T0=288K突然拔掉銷釘，經(jīng)很長時間，TA=TB=T0I.

活塞無摩擦，完全導熱求：1）活塞移動距離L2）A氣體對B氣體傳熱QAA氣體對B氣體作功WA3）氣缸與外界換熱QA+B4）

SA

,

SB,

SA+BII.

活塞有摩擦，完全導熱，且經(jīng)歷準靜態(tài)等溫過程1)~4)

I.活塞無摩擦，完全導熱1)解：1）活塞移動距離LA和B質(zhì)量和溫度不變

I.活塞無摩擦，完全導熱2)3)解：2）QA，WA突然，不是準靜態(tài)無法確定3）QA+B

I.活塞無摩擦，完全導熱4)解：4）

SA

,

SB,

SA+B

討論：QA+B=0SA+B>0QA，WA無法求

SA可求S狀態(tài)參數(shù)

II.活塞有摩擦，導熱，準靜態(tài)等溫解：1）活塞移動距離LA和B質(zhì)量和溫度不變I.II.

距離L相等

II.活塞有摩擦，導熱,T

解：2）QA，WA摩擦耗功3）QA+B

II.活塞有摩擦，導熱,T

解：4）

SA

,

SA,