工程熱力學(xué)沈維道童鈞耕主編第四全書完整課件第九章

1第三章氣體和蒸氣的性質(zhì)Propertiesofgasandvapor3-1理想氣體3-2理想氣體的比熱容3-3理想氣體的熱力學(xué)能、焓和熵3-4飽和狀態(tài)、飽和溫度和飽和壓力3-5水的定壓加熱汽化過程3-6水和水蒸氣狀態(tài)參數(shù)3-7水蒸氣圖表和圖23-1理想氣體分子為不占體積的彈性質(zhì)點(diǎn)除碰撞外分子間無作用力理想氣體是實(shí)際氣體在低壓高溫時(shí)的抽象。一、理想氣體(perfectgasoridealgas)的基本假設(shè)Pam3kg氣體常數(shù),單位為J/(kg·K)KR=MRg=8.3145J/(mol·K)二、理想氣體的狀態(tài)方程(ideal-gasequation)3

考察按理想氣體狀態(tài)方程求得的空氣在表列溫度、壓力條件下的比體積v，并與實(shí)測值比較。空氣氣體常數(shù)Rg=287.06J/(kg·K)計(jì)算依據(jù)相對(duì)誤差=4（1）溫度較高，隨壓力增大，誤差增大;（2）雖壓力較高，當(dāng)溫度較高時(shí)誤差還不大，但溫度較低，則誤差極大;（3）壓力低時(shí)，即使溫度較低誤差也較小。本例說明：低溫高壓時(shí)，應(yīng)用理想氣體假設(shè)有較大誤差。例A411133討論理想氣體狀態(tài)方程式52)(理想氣體)cp恒大于cV物理解釋:6定容0定壓b與c溫度相同，均為(T+1)K而7c)氣體常數(shù)Rg的物理意義Rg是1kg某種理想氣體定壓升高1K對(duì)外作的功。三、理想氣體的比熱容比

(specificheatratio；ratioofspecificheatcapacity)注：理想氣體可逆絕熱過程的絕熱指數(shù)

(adiabaticexponent;isentropicexponent)例A9023558三、利用比熱容計(jì)算熱量原理:

對(duì)cn作不同的技術(shù)處理可得精度不同的熱量計(jì)算方法:

真實(shí)比熱容積分利用平均比熱表利用平均比熱直線定值比熱容91.利用真實(shí)比熱容(truespecificheatcapacity)積分2.利用平均比熱容表(meanspecificheatcapacity)T1,T2均為變量,制表太繁復(fù)=面積amoda-面積bnodb附表410而由此可制作出平均比熱容表附表511附:線性插值123–3理想氣體熱力學(xué)能、焓和熵1.理想氣體熱力學(xué)能和焓僅是溫度的函數(shù)2)一、理想氣體的熱力學(xué)能和焓1)因理想氣體分子間無作用力13三、理想氣體的熵(entropy)1.定義2.理想氣體的熵是狀態(tài)參數(shù)14定比熱153–4飽和狀態(tài)、飽和溫度和飽和壓力一、汽化和液化(vaporizationandliquefaction)汽化：由液態(tài)到氣態(tài)的過程蒸發(fā)：在液體表面進(jìn)行的汽化過程液化：由氣相到液相的過程沸騰：在液體表面及內(nèi)部進(jìn)行的強(qiáng)烈汽化過程。16二、飽和晨狀態(tài)(S脾at緊ur躬at寺ed陜s但ta蔑te鵝)當(dāng)汽斧化速駝度=液化級(jí)速度貞時(shí)，斧系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)揀平衡，宏疑觀上息氣、幫液兩榴相保持逐一定欠的相阿對(duì)數(shù)莫量—飽和俗狀態(tài)。飽和械狀態(tài)璃的溫周度—飽和億溫度，ts(Ts)(S毒at條ur形at孟ed柳t必em僅pe雷ra棍tu臨re鞋)飽和毀狀態(tài)焦的壓寧力—飽和丙壓力，ps（Sa后tu乳ra答te哥d磚pr播es墻su馬re）加熱卷，使膠溫度用升高塊如t'，保院持定值，址系統(tǒng)沫建立足新的輝動(dòng)態(tài)絲式平衡電。與殘之對(duì)應(yīng)宮，p變成ps'。所以一一裙對(duì)應(yīng)，只桿有一疤個(gè)獨(dú)準(zhǔn)立變矛量，汁即如17三、顏幾反個(gè)名拘詞飽和彈液(sa參tu碗ra帳te守d慚li厘qu殼id)—處于秒飽和研狀態(tài)騙的液銀體：t僵=ts干飽百和蒸踩汽(dr去y-評(píng)sa診tu述ra鞋te肢d出va僑po粘r;郵d覆ry徹v捏ap錢or)—處于沾飽和墨狀態(tài)維的蒸犁汽：t互=ts未飽棵和液(un紛sa粱tu裝ra滋te坦d憲li絡(luò)qu緩id)—溫度鞭低于茶所處夏壓力準(zhǔn)下飽織和溫魂度的善液體：t<ts過熱婦蒸汽(su權(quán)pe汗rh沾ea何te昌d詢va供po證r)—溫度普高于蟻飽和誤溫度咐的蒸酬汽：t>ts,t–ts=d稱過熱度(de沃gr樹ee舉o茅f且su轉(zhuǎn)pe與rh尺ea代t)。濕飽雀和蒸夕汽(we妙t-狼sa投tu小ra薪te萬d往va翅po張r;叨w慚et優(yōu)v校ap糠or)—飽和洲液和另干飽跟和蒸躲汽的杯混合混物：t征=ts使未今飽和猴液達(dá)舒飽和弓狀態(tài)邀的途在徑：18干度兩（dr噸yn斗es臭s）（濕度y=1–x）x01飽和質(zhì)液濕飽啄和蒸留汽干飽套和蒸撒汽定義狼：濕譽(yù)蒸汽正中干階飽和亮蒸汽夠的質(zhì)衰量分檢數(shù)，長用w或x表示遣。19四、且飽和唉狀態(tài)襖壓力泉和溫冷度的密關(guān)系1.吉布疫斯相柄律對(duì)于踐多元償（如k個(gè)組村元）音多相傻（如f個(gè)相謊）元某化學(xué)父反應(yīng)如的熱蚊力系隙，其協(xié)獨(dú)立英參數(shù)迅，即修自由必度n隔=頸k–f+悅2例：閑水在鹽液相蕉（或砌固相戚、氣擦相）k=1，F(xiàn)驗(yàn)=1，故n=1-1+輪2，此析時(shí)壓予力，邁溫度離均可獨(dú)立僑變化紗。水因在汽暴液共六存時(shí)k=疾1，f=擦2，故n=1，此老時(shí)壓魂力和類溫度運(yùn)中僅炮有一澆個(gè)可自由熄變化乘。三葉相點(diǎn)杏：k=1，f=鉗3故n=昌0水的掩三相陽點(diǎn)(t盛ri父pl稿e(cuò)畝pi漫nt蔑)：?202.克拉貝召隆方程分別爹為汽降化潛桌熱(h夕ea煙t鄙of晚v芳ap貢or拋iz癥at恭io沙n)、熔即解熱(h光ea顯t漁of蕉f器us較io惡n)和升幕華熱(h狀ea必t員of談s歉ub前l(fā)i逐ma克ti行on垃)。分析坦：1）因γ、λ、σ為“+”；T為“+”；故患相平戀衡線斜率欺正負(fù)銜由體場積差貼決定殖；2）三外相點(diǎn)巨處不答光滑益。21預(yù)熱汽化過熱t(yī)<tst=tst=tst=tst>ts3–乳5水定蜻壓加繁熱汽床化過答程一、開水定男壓加襲熱汽尖化過鄭程22二、厚水定崗壓加秧熱汽愿化過法程的p-v圖及T-s圖一點(diǎn)臨界致點(diǎn)Cr盞it辣ic承al鍛p侮oi汽nt兩線上界顫限線下界打限線三區(qū)液汽液幣共存汽五態(tài)未飽昆和水飽和朽水濕蒸兔汽干飽幼和蒸墓汽過熱欣蒸汽23各種炎工質(zhì)鑄均具龜有類憶似水腫的性茫質(zhì)243–踏6水和無水蒸土氣狀使態(tài)參磚數(shù)●水和泡水蒸亡氣的卷狀態(tài)六參數(shù)爽可按不弄同區(qū)釣域，艘由給垮出的蔬獨(dú)立寸狀態(tài)參氏數(shù)通杯過實(shí)污際氣鹽體狀征態(tài)方紋程及其非他一浩般關(guān)朵系式居計(jì)算役（通易常由計(jì)賓算機(jī)析計(jì)算師）或垮查圖梅表確促定?！裨趧?dòng)停力工轟程中請水蒸懸氣不宜利譽(yù)用理緞想氣碑體性倘質(zhì)計(jì)柱算25一、舟零點(diǎn)穿規(guī)定規(guī)定瞧：三房誠相點(diǎn)倡液態(tài)若水熱力斜學(xué)能按及熵霞為零可近熔似為趨零26二、扛未飽經(jīng)和水侮（t，p）●查圖落表或拾由專鎮(zhèn)用程拆序計(jì)斥算三、味飽盒和水竄和飽更和水版蒸氣(ps和ts)查圖吳表或澡由專讀用程陸序計(jì)甘算●壓力吊不太文高時(shí)降，可駐近似四、豈過習(xí)熱蒸貞汽（p，t）注意喂：過熱筐蒸汽榨不可海用類導(dǎo)似未沸飽和水的奶近似賭式，襪因cp變化鈔復(fù)雜。查圖牽表或抄由專堂用程僚序計(jì)襪算。27五、丑濕瓜飽和袋蒸汽由ts（或ps）與x共同宇確定：x較大約時(shí)未飽斥和水過熱民蒸汽濕飽號(hào)和蒸繳汽283–曬7水蒸承氣表司和圖一、獨(dú)水庭蒸氣網(wǎng)表1.飽和截水和委干飽蹲和蒸秒汽表292.未飽濕和水室和過累熱蒸攤汽表p0.001MPa0.005MPa0.01MPa飽和參數(shù)ts=6.949℃v’=0.0010001,v”=129.185h’=29.21,h”=2513.3s’=0.1056,s”=8.9735ts=32.879℃v’=0.0010053,v”=28.191h’=137.72,h”=2560.6s’=0.4761,s”=8.3930ts=45.799℃v’=0.0010103,v”=14.673h’=191.76,h”=2583.7s’=0.6490,s”=8.1481tvhsvhsvhs℃m3/kgkJ/kgkJ/(kg·K)m3/kgkJ/kgkJ/(kg·K)m3/kgkJ/kgkJ/(kg·K)00.0010002-0.05-0.00020.00100020.0010003-0.05-0.00020.0010002-0.04-0.000210130.5982519.08.993842.010.15100.001000342.010.151020135.2262537.79.05880.001001883.870.29630.001001883.870.296340144.4752575.29.182328.8542574.08.43660.001009167.510.572350149.0962593.99.241229.7832592.98.496114.8692591.88.173260153.7172612.79.298430.7122611.88.553715.3362610.88.231380162.9562650.39.408032.5662649.78.663916.2682648.98.3422100172.1922688.09.512034.4182687.58.768217.1962686.98.4471120181.4262725.99.610936.2692725.58.867418.1242725.18.546630二、賢水廈蒸氣五的焓—熵（h-s）圖●水蒸侵氣的t壯–置s圖31●焓熵湊圖斜率定壓吧線定溫芒線定容健線定干收度線32331）定則壓線賄群濕蒸雕汽區(qū)離，T聲=株Ts，直維線過熱惑蒸汽充區(qū)，旋斜率汪隨T增大而梢增大0342）定欄溫線咱群濕蒸枯汽區(qū)歉：直線勻，與剝等壓森線重竟合過熱基蒸汽棗區(qū)：等溫寄線較叛等壓篩線平現(xiàn)坦，低壓停時(shí)趨叢于水含平。體積補(bǔ)膨脹袍系數(shù)353）等泉容線啄群4）等眠干度筐線等容楚線比房誠等壓渣線陡等熵赤條件363–腫8水和睬水蒸襖氣熱眼力性戲質(zhì)程怎序簡禁介目前凡，多齒數(shù)軟享件采低用IF陣C公式清，適并用范它圍：27棉3.托16禍~1悉0顫73俯.1差5畢K；0~斧10脈0MP遭a；將情整個(gè)章區(qū)域勻分成6個(gè)子訪區(qū)域悲，用連不同弓的公師式描腦述，筑它們