工程热力学 4 理想气体热力过程及气体压缩G课件.ppt

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1、第四章理想气体热力过程及气体压缩本章基本知识点熟练掌握定容、定压、定温、绝热、多变过程中状态参数p、v、T、u、h、s的计算，过程量Q、W的计算，以及上述过程在p-v、T-s图上的表示。分析对象:闭口系统过程性质:可逆过程过程特点:定容过程、定压过程、定温过程、绝热(多变)过程第一节分析热力过程的目的及一般方法一．分析热力过程的目的和任务工程上实施热力过程的目的：①完成一定能量的交换（发动机）②使工质达到一定的热力状态（压气机）研究热力过程的目的：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，提高热

2、能和机械能转换效率。研究热力过程的任务：揭示状态变化规律与能量转换关系，从而计算过程中工质状态参数的变化及传递的能量，热量和功量.1)确定过程方程------该过程中参数变化关系5)计算过程中传递的热量和功量w,wt,q，3)将过程线表示在T-s与p-v图上,使过程直观，便于分析讨论。2)确定初、终状态的基本状态参数.根据以知参数及过程方程求未知参数二　研究热力学过程的一般步骤4)求三．热力过程中工质参数变化值的计算过程分析计算的主要依据是：理想气体气态方程能量方程。过程方程：是描述过程中状态参数P，V的变化规律的方程。P=f（v）（是

3、P-V图中状态变化轨迹的曲线方程）。研究热力学过程的依据2)理想气体:3)可逆过程:1)第一定律:稳流:1、初，终状态参数变化值的计算，依据（1）理想气体状态方程：Pν=RT（2）过程方程：P=f（ν）1)2)cv为真实比热3)cv为平均比热理想气体u的计算理想气体，任何过程T1u1T2u2122、过程中的内能，焓，熵变化的计算1.2.cp为真实比热3.cp为平均比热理想气体h的计算理想气体，任何过程理想气体的熵(entropy)1）定义2）理想气体的熵是状态参数p64定比热已知p、v、T任两个及比热即可求S例：某种理想气体作自由膨

4、胀，求：Δs12。解：1）因容器刚性绝热，气体作自由膨胀即T1=T2熵增了0又因为是闭口系，m不变，而V2=2V10上述两种结论哪一个对？为什么？为什么熵会增加？（不可逆）既然?结论：1）必须可逆2）熵是状态参数，故用可逆方法推出的熵变△s公式也可用于不可逆过程。3）不可逆绝热过程的熵变大于零。4）理想气体变比热熵差计算由制成热力性质表3）零点规定:通常取101325Pa,0K下气体的熵为零1kg空气从初态p1=0.1MPa，t1=100℃，经历某种变化后到终态p2=0.5MPa，t2=1000℃，取1）定比热容；2）变比热容,求：熵变

5、解：1）2）查表2kmol某种理想气体由127℃，5atm，冷却到27℃，1atm，已知该气体的求上述过程的熵变解：因为是理想气体附:线性插值三．热力过程中传递能量的计算（W、Wt、q）首先考虑能量方程：q＝Δu+w（闭口）q＝Δh+Wt（开口稳流）另外，可逆过程中计算：（膨胀功）　　　　（技术功）（熵的定义导出，可逆）方法和手段求出过程方程及各过程初终态参数。根据第一定律及气体性质计算过程中功和热。画出过程的p-v图及T-s图，帮助直观分析过程中参数间关系及能量关系。可用的公式第二节基本热力过程气体的基本热力过程有四种：定V定P定T和

6、定S过程。定S定熵过程q=0是绝热过程。但绝热过程不一定是定熵过程，必须是可逆绝热过程才是等熵过程，这里以可逆绝热过程为例，进行过程分析假设条件：(1)理想气体(2)可逆绝热(3)定比热4.2.1定压、定容和定温过程一、过程方程定容过程（v=常数）定压过程（p=常数）定温过程二、在p-v图及T-s图上表示定容过程：定压过程：定温过程：三、比热容定容过程定压过程定温过程四、Δu、Δh和Δs定容过程定温过程定压过程五、w、wt和q定容过程定压过程定温过程4.2.2可逆绝热过程——定熵过程一、过程方程取定比热容，积分理想气体定熵指数，绝热指数

7、过程方程Cp/Cv=k二、过程初，终状态参数间的关系p65气态方程：（４－５）４－６４－７过程方程sTvpss定s时斜率：不等边双曲线定熵ds=0定温时k=1三过程在P-V图及T-S图上表示（定性分析）斜率=？曲线上凸？下凹？斜率斜率三理想气体s的p-v图和T-s图不等边双曲线内能变化焓变化熵变化四、理想气体su,h,s的计算状态参数的变化与过程无关膨胀功w五、理想气体sw,wt,q的计算技术功wt热量q0例题1：1kg空气先定压吸热，然后又可逆绝热膨胀到初温，其吸热量比绝热膨胀时交换的功多5kj，工质初温为300k，初态的比容为

8、0.97m2/kg。求：吸热的终温和膨胀的终压。解：qp–ws=5;T3=T1=300kqp=Cp(T2-T1)定压吸热ws=-ᇫu=Cv(T2-T3)=Cv(T2-T1)可逆绝热膨胀(Cp-_Cv)(T2