工程熱力學(xué)課件：第四章 氣體和蒸汽的基本熱力過程

1、第四章 氣體和蒸汽的基本熱力過程研究熱力學(xué)過程的目的、對(duì)象與方法目的: 分析基本熱力過程中能量傳遞、轉(zhuǎn)換關(guān)系，揭示過程中工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律及能量轉(zhuǎn)化情況,進(jìn)而找出影響轉(zhuǎn)化的主要因素,采取措施提高轉(zhuǎn)化效率.對(duì)象：1) 參數(shù) ( p, T, v, u, h, s ) 變化規(guī)律2) 能量轉(zhuǎn)換關(guān)系, q , w, wt研究熱力學(xué)過程的方法抽象分類 2) 可逆過程 (不可逆再修正)基本熱力過程研究熱力學(xué)過程的依據(jù)2) 理想氣體3)可逆過程 1) 熱一律穩(wěn)定流動(dòng)研究熱力學(xué)過程的步驟1) 確定過程方程-該過程中參數(shù)變化關(guān)系5) 計(jì)算w , wt , q4) 求3) 用T - s 與 p - v 圖表示2

2、) 根據(jù)已知參數(shù)及過程方程求未知參數(shù)-水蒸氣的熱力過程任務(wù)： 確定初終態(tài)參數(shù)， 計(jì)算過程中的功和熱 在p-v、T-s、h-s圖上表示掌握利用h-s 圖求解；熱力過程： p s T v 注意理想氣體過程的區(qū)別第一定律與第二定律表達(dá)式均成立理想氣體特有的性質(zhì)和表達(dá)式不能用準(zhǔn)靜態(tài)可逆水蒸氣的定壓過程例：水從30 ，4MPa, 定壓加熱到450 q = h2-h1h1 = 129.3 kJ/kg h2 = 3330.7 kJ/kghs2h2h1143=3201.4kJ/kgq = h wt = 0鍋爐、換熱器水蒸氣的絕熱過程汽輪機(jī)、水泵q = 0hs可逆過程： sp1p221h1h2水蒸氣的絕熱過程舉

3、例hsp1p221h1h2例：汽輪機(jī) 求：解：由 t1、p1查表或查圖 hsp1p221h1h2由 p2查表4-1 理想氣體的可逆多變過程n”實(shí)測(cè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程氣缸壓力與容積關(guān)系”一、過程方程二、在p-v圖及T-s圖上表示三、u, h和s定比熱容四、w，wt和qq=五、比熱容六、多變指數(shù)或由424-4 理想氣體的定壓、定容和定溫過程一、過程方程定容過程（v=常數(shù)） 定壓過程（p=常數(shù)） 定溫過程二、在p v 圖及T s 圖上表示斜率定容過程：定壓過程：定溫過程：斜率三、u、 h和s定容過程定壓過程定溫過程四、w, wt 和 q 定容過程定壓過程定溫過程4-5 理想氣體的等熵過程(2) 不僅

4、 , 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。三個(gè)條件: (1)理想氣體 (2)可逆過程 (3) k 為常數(shù)理想氣體 s 的過程方程當(dāng)理想氣體理想氣體 s 的初、終態(tài)參數(shù)斜率=？曲線上凸？下凹？斜率斜率理想氣體 s 的p-v 圖和 T-s 圖 內(nèi)能變化焓變化熵變化 理想氣體 s u, h, s,的計(jì)算狀態(tài)參數(shù)的變化與過程無關(guān) 膨脹功 w理想氣體 s w,wt ,q的計(jì)算技術(shù)功 wt熱量 q若已知p1,T1,T2 , 求p2理想氣體變比熱 s 過程自學(xué)理想氣體變比熱 s 過程已知p1,T1,T2 , 求p2自學(xué)理想氣體變比熱 s 過程

5、定義相對(duì)壓力已知p1,T1,T2 ,查表，得pr(T1)和pr(T2)，求p2自學(xué)4-6 理想氣體熱力過程的綜合分析理想氣體的多變過程 (Polytropic process)過程方程n是常量，每一過程有一 n 值初終態(tài)關(guān)系n理想氣體 n u, h, s,的計(jì)算 內(nèi)能變化焓變化熵變化 狀態(tài)參數(shù)的變化與過程無關(guān)理想氣體 n w,wt ,q的計(jì)算多變過程比熱容(1) 當(dāng) n = 0 (2) 當(dāng) n = 1多變過程與基本過程的關(guān)系(3) 當(dāng) n = k (4) 當(dāng) n = 基本過程是多變過程的特例pTsvnpTsv初終態(tài)關(guān)系過程方程理想氣體的基本過程pTsvpTsv理想氣體基本過程的 u, h, s

6、 內(nèi)能變化焓變化熵變化 狀態(tài)參數(shù)的變化與過程無關(guān)pTsv理想氣體基本過程的wpTsv理想氣體基本過程的wtpTsv理想氣體基本過程的qpTsv 基本過程的計(jì)算是我們的基礎(chǔ)，要非常清楚，非常熟悉?；疽螅耗脕砭蜁?huì)算參見書上表41公式匯總理想氣體基本過程的計(jì)算斜率理想氣體基本過程的p-v,T-s圖上凸?下凹？sTvpppp斜率理想氣體基本過程的p-v,T-s圖上凸?下凹？sTvpppvvv斜率理想氣體基本過程的p-v,T-s圖上凸?下凹？sTvpppTvvTT理想氣體基本過程的p-v,T-s圖sTvpppsvvTTss理想氣體基本過程的p-v,T-s圖sTvpppvvTTssu在p-v,T-s圖

7、上的變化趨勢(shì)sTvpuT=u0u0h在p-v,T-s圖上的變化趨勢(shì)sTvphT=u0u0h0h0w在p-v,T-s圖上的變化趨勢(shì)sTvpu0u0h0h0w0w0wt在p-v,T-s圖上的變化趨勢(shì)sTvpu0u0h0h0w0w0wt0wt0q在p-v,T-s圖上的變化趨勢(shì)sTvpu0u0h0h0w0w0wt0wt0q0Tq0u,h,w,wt,q在p-v,T-s圖上的變化趨勢(shì)sTvpu0u0h0h0w0w0wt0wt0q0u,h (T ) w (v ) wt (p ) q (s )q0p-v,T-s圖練習(xí)（1）sTvp壓縮、升溫、放熱的過程，終態(tài)在哪個(gè)區(qū)域？p-v,T-s圖練習(xí)（2）sTvp膨脹、降溫、放熱的過程，終態(tài)在哪個(gè)區(qū)域？p-v,T-s圖練習(xí)（3）sTvp膨脹、升溫、吸熱的過程，終態(tài)在哪個(gè)