工程热力学第六章(实际气体的性质及热力学一般关系式)09(理工)(沈维道第四版)课件.ppt

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1、第六章实际气体的性质及热力学一般关系式§6-1实际气体与理想气体的偏离如前所述，理想气体实质上是指实际气体压力趋于0、比体积趋于无穷大时的极限状态，只有当压力较低、温度较高时才可近似按理想气体处理。而实际上，当工质在高压（达几百兆帕）、低温（只有几十K）下工作，这时的工质已远离理想气体的性质，应按实际气体处理。常见的实际气体有：水蒸汽、氨气、氟利昂等当氧气、氮气等超过10MPa时亦应按实际气体一、实际气体1、压缩因子●◆二、压缩因子为反映实际气体与理想气体的偏离程度引入压缩因子Z理想气体的pv02、压缩因子的物理意义实际气体比理想气体难压缩

2、压缩因子Z反映实际气体压缩性的大小。实际气体比理想气体易压缩压缩因子的大小与物质的种类和所处的状态有关3、压缩性大小的原因(1)分子占有容积，自由空间减少，不利于压缩(2)分子间有吸引力，易于压缩压缩性大关键看何为主要因素压缩性小pZH2CO2idealgasO2取决于气体种类和状态1§6-2对比态定律与通用压缩因子图下面介绍1个通用方法：对比态参数法压缩因子的大小与物质的种类和所处的状态有关实际气体种类繁多，通过实验画出各气体的Z-p图，不方便，●◆1、临界状态T1L1T2H2L21896年安德鲁斯对二氧化碳作等温压缩实验得到不同温度下的p

3、-v图。A1H1G1气共存液（1）泡点与露点H：露点（压缩时，刚开始出现液滴）T1L1T2H2L2A1H1G1气共存液（1）泡点与露点L：泡点（最后一个气泡消失，由A到L时出现第一个气泡），（2）相态的变化GH：气态（过热蒸气）HL：气液共存（水平线，压力和温度均不变）压力为饱和压力，温度为饱和温度，两者一一对应LA：液态（过冷液体）●◆1、临界状态T1L1T2H2L2A1H1G1气共存液（3）水平线HL的长度变化温度提高，水平线HL的长度缩短。（4）临界点随着温度提高，水平线HL缩为一个点，此时温度Tc超过此温度，无论怎样加压，都不能使气体

4、变为液体，故称此点为临界点。（5）分区饱和液体线LC饱和蒸气线HC未饱和液体区（过冷区）气液共存区（湿蒸气区）过饱和蒸气区（过热区）◆物质确定，临界点确定临界压力pc临界温度Tc临界比体积vc●◆2、对比态定律用对比参数表示的状态方程临界状态是各物质的共性，将它作为基准点，引入对比参数的概念。—对比态方程凡遵循同一对比方程的任何物质，若两个对比参数相等，则另一个必相等，这些物质处于相同的对应状态。对比态定律●◆3、通用压缩因子依对比态定律可确定通用压缩因子Zc代入p=pr.pc，T=Tr.Tc，v=vr.vcZC为临界压缩因子，实验表明：工程

5、上，ZC大多数在0.26~0.28之间。取ZC=0.27。这样，只要已知pr、Tr，就可根据实验确定出压缩因子Z，从而得到由pr、Tr确定出压缩因子Z的压缩因子图，如图6-4所示。通用压缩因子图ZC=0.27Zpr1.01.06.010.0由于是由pr、Tr确定出通用压缩因子Z故称为双参数法。压缩因子N-O图低压区（图6-5）中压区（图6-6）高压区（图6-7）通用压缩因子图的规律当pr→0，任何温度下，Z→1，即理想气体。可见，应用压缩因子图，就可根据pv=ZRgT来计算实际气体的状态参数，是一种简便通用的方法，在工程上得到广泛应用。由pr

6、、Tr查图得通用压缩因子Z当pr=1、Tr=1，Z偏离1较远，即临界点，明显偏离理想气体。通用压缩因子图的用法由具体某物质查表得TC,pC,计算pr、Tr例6-2：分别用理想气体状态方程、通用压缩因子图计算氧气在温度为160K、比体积为0.0074m3/kg下的压力解（1）按理想气体计算p0=RgT/v0=RmT/(v0M)=(8.314×160)/(0.0074×32)=5.62MPa（2）按双参数压缩因子法计算由附表2知氧气的TC=154K,pC=5.05MPa查图6-5，得Z=0.71则Tr=160/154=1.04pr=4/5.05=

7、0.792设p=4.0MPap=ZRgT/v0=Zp0=0.71×5.62=3.99MPa与假设的p值(4.0MPa)相等，假设p值正确。§6-3实际气体状态方程实际气体状态方程是研究实际气体热力性质的基本方程。经过多年来的研究，不断取得新的进展。已导出了上百种方程，但每一方程都有一定的适用范围，还没有适用于各气体、各状态区域，且计算精度高的状态方程。这里只介绍范德华（范.德瓦尔斯）方程和维里方程。一、范德华方程考虑到分子本身占有一定的体积，其自由活动空间由v变为v-b考虑到分子间有相互作用力，引入压力修正系数a当a=b=0时，就变成了理想气

8、体方程pv=RgT较好地定性描述实际气体的基本特性，定量计算不够准确二、维里方程的形式B,B',C,C',D,D'……与温度有关的量一切气体或第二维里系数第三维里系