理想氣體的熱力過程教程文件

1、理想氣體的熱力過程一一. .研究熱力學過程的目的與方法研究熱力學過程的目的與方法目的目的:提高熱力學過程的熱功轉(zhuǎn)換效率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)換的影響主要研究外部條件對熱功轉(zhuǎn)換的影響利用外部條件利用外部條件, 合理安排合理安排過程過程，形成最佳，形成最佳循環(huán)循環(huán)對已確定的對已確定的過程過程，進行，進行熱力計算熱力計算對象對象1) 參數(shù)參數(shù) ( p, T, v, u, h, s ) 變化變化2) 能量轉(zhuǎn)換關(guān)系能量轉(zhuǎn)換關(guān)系, q , w, wt方法方法 抽象分類抽象分類 2) 可逆過程可逆過程 (不可逆再修正不可逆再修正

2、)pvsTn基本過程基本過程2) 理想氣體理想氣體p pvv( ) ( )cpvRTccRkcuf Thf T3)可逆過程可逆過程t wpdvwvdp qTds 1) 第一定律第一定律tqduwdhwswzgchq221穩(wěn)流穩(wěn)流1) 確定確定過程方程過程方程-該過程中參數(shù)變化關(guān)系該過程中參數(shù)變化關(guān)系( ) , ( ) , ( )pf vTf pTf v5) 計算計算w , wt , q4) 求求shu , , 3) 用用T - s 與與 p - v 圖表示圖表示2) 根據(jù)以知參數(shù)及根據(jù)以知參數(shù)及過程方程過程方程求求未知未知參數(shù)參數(shù)Cpvk斜率斜率=？0)(kpvd10kkkpvdvv dpsd

3、pkpdvv 曲線曲線上凸上凸？下凹下凹？pvp斜率斜率v斜率斜率pTTs222211kkppTT11212)( ?sdpdv 內(nèi)能變化內(nèi)能變化vuc dT 焓變化焓變化phc dT 熵變化熵變化 0s狀態(tài)參數(shù)的變化與過程無關(guān)狀態(tài)參數(shù)的變化與過程無關(guān) 膨脹功膨脹功 w21221 111()11kkccwpdvdvvp vp vvkk12v12()()1RTTc TTuk 技術(shù)功技術(shù)功 wt12()tpwvdphc TTkw 熱量熱量 q0qCpvkquw tqhw constpvk若已知若已知p1,T1,T2 , 求求p2pvckconstckkppTT11212)(2121lnTpTdTpd

4、scRTp2121lnTpTdTpdscRTp210021lnTTppTTdTdTpccRTTp210021ln0TTpssRp210021TTsspp expR已知已知p1,T1,T2 , 求求p2若是空氣，查若是空氣，查附表附表2理想氣體的理想氣體的多變多變過程過程 (Polytropic process)過程方程過程方程constpvnn是常量，是常量，每一過程只有一每一過程只有一 n 值值初終態(tài)關(guān)系初終態(tài)關(guān)系nkvvpp)(211212112)(kvvTTkkppTT11212)(constpvk1kTvconst1kkTconstp過程方程過程方程constpvnn是常量，是常量，每

5、一過程有一每一過程有一 n 值值初終態(tài)關(guān)系初終態(tài)關(guān)系nvvpp)(211212112)(nvvTTnnppTT11212)(n 內(nèi)能變化內(nèi)能變化vuc dT 焓變化焓變化phc dT 熵變化熵變化 狀態(tài)參數(shù)的變化與過程無關(guān)狀態(tài)參數(shù)的變化與過程無關(guān)22v112222ppv1111lnlndTvscRTvdTpdvdpcRccTpvp 12()1RwpdvTTntwnwv2121()()1Rquwc TTTTn v21v21n21()()()()11Rn-kcTTc TTc TTnnnv1n-kccn多變過程比熱容多變過程比熱容constpvn(1) 當當 n = 0 Cpconstpv0nvpc

6、kcc(2) 當當 n = 1CTconstpv1nc (3) 當當 n = k kpvconstsCn0c (4) 當當 n = 1np vconstvCnvccnv1n-kccn基本過程是多變過程的特例pTsvnconstpvnpTsvpvRTnv111k-nccnCvTCpv CpT初終態(tài)關(guān)系初終態(tài)關(guān)系1122vTvT1122vpvp1122pTpT過程方程過程方程kpvCkvvpp)(2112ppvRTTsvpTsv 內(nèi)能變化內(nèi)能變化vuc dT 焓變化焓變化phc dT 熵變化熵變化 狀態(tài)參數(shù)的變化與過程無關(guān)狀態(tài)參數(shù)的變化與過程無關(guān)22v112222ppv1111lnlndTvscR

7、TvdTpdvdpcRccTpvp pTs vvppdvw21lnRTvwpdvdvRTqT svv0wpdv112121()111kkRRTpwpdvTTkkppTsvquw t0wvdp twwqtwvdpv p twkwpTsvtquwhw pqhcT tqwwvqucT 0q pTsvtquwhw cp 的定義的定義cv 的定義的定義0n p()?dTdsT斜率斜率上凸上凸?下凹？下凹？pTdsc dTvdpsTvpppTc0n pp0n v()?dTdsT斜率斜率上凸上凸?下凹？下凹？vTdsc dTpdvsTvppvTc0n pvpvccn n vvpp()dTTdsc0n T()

8、?dpdvp斜率斜率上凸上凸?下凹？下凹？pvCsTvpppv 0n pT0pdvvdpn n vv1n TT1n 0n s()dpkpdvv sTvpp0n psn n vv1n TT1n nksT()dppdvv nks0n sTvpp0n pn n vv1n TT1n nksnkskkppTT11212)(0n sTvp0n n n 1n 1n nknkuT= u0pvRT u0vuc dT 0n sTvp0n n n 1n 1n nknk u0 u0wpdv h0 h0w012112)(kvvTTw00n sTvp0n n n 1n 1n nknk u0 u0qTds h0 h0w0w

9、0wt0wt0q0Tqwq00n sTvp0n n n 1n 1n nknk u0 u0 h0 h0w0w0wt0wt0q0u,h (T ) w(v) wt (p) q (s )q0P144 3 3，6 6，7 7，1414，2020，2222，2626，2727，2828，3232 第第3 3章作業(yè)由章作業(yè)由 1 1、2 2、3 3 班交班交 地址：航空樓地址：航空樓A座座202室室 工程熱力學作業(yè)解題過程網(wǎng)站：工程熱力學作業(yè)解題過程網(wǎng)站： http:/ 0.010.3aaMPpMP 0.3apMP 出口當連續(xù)流動出口當連續(xù)流動理論壓氣功理論壓氣功(可逆過程可逆過程)指什么功指什么功pv目的

10、：目的：研究研究耗功耗功，越少越好越少越好技術(shù)功技術(shù)功wt12(1)、特別快，來不及換熱。特別快，來不及換熱。(2)、特別慢，熱全散走。特別慢，熱全散走。(3)、實際壓氣過程是實際壓氣過程是 kn 12p1p1T2n2s2pvT2n21Ts2p1ps2sTnnk1n 2p1p1T2n2s2pvT2n21Ts2p1ps2tTtntswww2T2n2svvvTns0qqq12T2n2sTTTT2p1p1T2n2s2pvT2n21Ts2p1ps21tT12lnpwRTpn 12ntn111 ()1npwRTnp12ts111 ()1kkkpwRTkp最小最小 重要啟示重要啟示儲氣罐冷卻水高壓缸低壓缸

11、進氣口儲氣罐冷卻水高壓缸低壓缸進氣口123452p1p12pp有一個最佳增壓比有一個最佳增壓比pv 省功省功123454p1ppv 省功省功IIIt(n)t(n)www分級n-12n11n-14n331() 11()1npRTnpnpRTnpn-1n-124nn1122()() 1nppwRTnpp分級2p123454p1ppv 省功省功n-1n-124nn1122()() 1nppwRTnpp分級欲求欲求w分級分級最小值，最小值，20wp分級412ppp 2p123454p1ppv 省功省功w分級分級最小值，最小值，412ppp 最佳增壓比最佳增壓比1421141p pppppppp終初可證

12、明可證明若若m級級mpp終初2412pppp2p123454p1ppvTs2p1p2p4p123456645TT 潤滑油要求潤滑油要求t160180,高壓壓氣機必須分級高壓壓氣機必須分級154p1ppv6省功省功分級分級降低出口溫降低出口溫多級壓縮達到多級壓縮達到無窮多級無窮多級(1)不可能實現(xiàn)不可能實現(xiàn)(2)結(jié)構(gòu)復雜結(jié)構(gòu)復雜(成本高成本高)所以，一般采用所以，一般采用 2 4 級壓縮級壓縮T避免活塞與進排氣避免活塞與進排氣閥碰撞，留有閥碰撞，留有空隙空隙pV1234CV余隙容積余隙容積12壓縮過程壓縮過程23排氣，狀態(tài)未變排氣，狀態(tài)未變34殘留氣體膨脹殘留氣體膨脹41進新氣，狀態(tài)未變進新氣，狀態(tài)未變活塞排量活塞排量pV1V3VCV1234V研究研究VC對對耗功耗功和和產(chǎn)產(chǎn)氣量氣量的影響的影響h13VVV14VVV新氣量新氣量產(chǎn)氣量產(chǎn)氣量11pVmRT有效吸氣容積有效吸氣容積pV1V3VCV1234V設設12和和43兩過程兩過程n相同相同12t111134441111nnnnnpWpVnppnp Vnp56功功面積面積12341面積面積12561面積面積4356