第4章理想气体的热力过程

1、笫四章理想气体的热力过程Z41分析热力过程的目的与方法43理想吒体热力过程的图示综合分折44质气机的热力过程<5基本要求拿握理想气体的四个基本热力过程（即定弃.定仕、定温及绝填过程）的状态参数和能交换特点及基本计算.以及上述过程庄图和ts图上的表示.（p% v T、u% s« h、q、w、 叫之何的相互换算韋振活基式压气机的热力过程.多级圧气机的耗功计算“41分析热力过程的目的与方法1、目的迭择最佳过程用于工程实践.提高热能和机械能转換效率.厂利用外部*件，合理安排过程，形成量佳循环I对已确定的过程.进行壽力计算基于送力学第一定律找岀Ah、A叭q之间的关系.（1）基本前提：热力

2、学第一主律 理想气体 过程可逆（或准静态过程）（2）甘究步8L帳据过程轿点.列出过程方程式；根期过程方程和状态方程.确定基四个本热力过程: 定客过程定压过稲»定过程»定*过程K状态參数简关系；4.2理想气体的典型热力过程1%过程方程：v= cmut A = 0 在尸叭口图上纶出过程曲线； 计WAuAh. 计算过程中的維传暹：w,w1>9.2.状參关系式:定容过程工质衽变化过程中容帜保持不変的煤力过程.如 内燃机中的遨疑过程.在定容过程中，工质的圧力与热力学温度成正比.14% uf札s变化AhcpAT Zin化二.定压过程一压力保持不变时系统状态发生变化所经历的过程.

3、如电厂中各种换热设备中的加热或冷却过程5、功与於的忡篇闭口系：A = prfi = 0尸血All开口系:气T呦WppJ定容过程中.工质吸收的热冈必+眄 dh+A(v)-v(:- pj du gw A” c,AT I定ffilff中,容与侬力学温度成酣对于rs图1二过程曲线.根堀煩变公式:ds = c耳-R,型3给制过程曲线定圧tt为一 Ml*为疋 的 ffiftfttt4. 心札浚化4”,了 Ar/T4诃手卜,碉5、U与热的计算由干如=0. W： dsJ耳比较定容与定圧过程有:dT7|16dT Tds c定压线斜率小于定容块斡率12为定圧加热过程.气体升温脇胀;：!1为定压放热过程.气体降温压

4、缩. 开口系：A,-. dpm 0q-J/t +w（-4h-v dp=Ah=c>AT2 闭口系iw « |prfv p（WV|）9I生=du + pdv 工 dh cpbT可见：定圧过程中加给工质的馆等于工质炕的増加=.定温过程工质左变化过程中温度保持不变的热力过程.对 理想气体.定渭过程也是定热力学能过理和尢炕过程对于RY图.根据公式:因为8*0.得：生=-Zch r V12为定温加热过程.气体定温1»热IW胀:21为定温放热过程.吒体定温放热压编.3An-Ah-055、功与热的计算闭口系：H =定温过程中工质吸收的 煤全部转换为体积功»3丈豪丈租中工厦哌

5、应的热童金部蚌犊为体枳功»虐想牝体的丈込过粗A敷值上体积功.扶水功 和俱老三者柯寻#13所以：6=0. J%nur故又称定煩过程(1)绝热过種不一定等WS过it只有可逆绝热过程才是等偿过程.处处相等!四.走籀过程/绝热过程可逆绝热的热力过程.也称为可逆绝煤 过程 q=0)如电厂汽轮机中的热汽腾旅过種可近似看为定煙过程K过程方程绝热就必加有：如0M： 6q/T0因, A-ag/T (VJifiilfi)2.状关系式 工质绝热腸胀时.比容增大.质力降低.温度降低. dv dp根擔爛变计算公式* ds = c +cvdv dp a k 山 如匹"0.则林 Cq+c第0牙因比豳比r

6、儿所以空生竺竺皿也湮 y卩* V kln(v) = -ln(p) + r " kln(v) + ln(p) = c収讨)+ln(p)-r lnQn/) - cpvk = C哄H?)*代入小珂务卜(鈔#4. u, h, s变化u-cJT. h=cqr A$= 0计鼻闭口系：w=pdv=Jp“各5.功因pi为常数.所以:m pvHI时.因jn T .可得：令F=1-k为C=/(W).所以 这个式子也可以变为兹(T.-T.)#开口系:|Ipa因为£=«,/（*）i原以此式也可以受为w.（r-r）k-1*因穴为常数.所以:W = _P«” 号五.多变过程満足过程

7、方程式PV“C6U的煤力过程.II为多变指数.h过程方程wt*-1p,= const(n为多变抬数)n55 0p-COfUt定压n« 1p-CO7Ut定温n-kp'i= comt定爛« ± »p COTUt定容可见.绝热过程町是W的斤倍热量g为零.3、纶利过程曲线»柚七图中，绝热过崔钱比也 过程陡.均为双曲钱；定容过程拔比定压 过程陡.均为指敷曲钱.<1>«时针方向1大.两图 的过程拔和区间一对应. ®dv>a功为正.<3>>0.热为正 驭qo.(Ui>o.5.功与热的计算闻

8、口系：(l)Bflft功*因为常数.所以：7即任何一过程的比法容可由上式表示础=（r）cOF 06=虬=作（定压）3F 1c.=无穷大（定温）u=k（定n=8(»>弭回忆多变过程境的计專式:显然爛可表示为多变比 Me.和爲度商之对数的舉枳.9#H-1尸mr开口系:(1)技术功叭叱=V书=_i(pvj%g.1 昇因pv” 为冷数.所以：H= -p vjpdpI M /«i間时，因pvT 9可得：叮嘀黔召E”客LJ 做专）圈-碉I#(2)热 q q=Jh,-动+笃一 C =匕-告X3 - GM-lxr-r,)#四条分界线：定««:右侧.体枳功为正： 左

9、側.体积功为员.定aitL上方.溫度u. h*»；下育.温度、m h斗低.右侧.«»：左侧.放煤.JtStt：上方.*,<0：下方.叭>0 例4 1：汽缸与活毫间封闭有lk<空气.经历一多变圧岖过程消耗压编 功300kJ.气体的比体积缩小为原来的1门.5圧力增加到僚来的93倍 已知该气体的k=l 4和C、=O.716kJ/(kcK)试按定比热容计算过程的多 变新数、气体被压缩的终温.气体除力学能和爛的变化以及过程中气体与外畀交换的热 解：U计算多变指数亘.(Ity n邑心LP、兀 P、 v22、计算终温己釦某一商胀过程的XI值为lv*kvr>

10、;0. u<0. q>0Au-cy（r-7；）-0 716（1 247；-7；）-0 1727；q - Au+w = 0 17?£ - 300q甘”T）1.107-1 41.107-1x0.716（l 247；-7,）0 4711,0 1727；-300-04717；7； = 466 56ATK = 57S.53A：3.计算气体热力学能和煩的变化4.4压代机的热力过程用于圧细代体的设自行车打气.燃气絵机.锅炉通风、制冷空调、炼例 抽真空、气力输送.风力机橄等生活中:M=c,（7>7；）“ 716x（578 53-466 56） Y0 34k/kg& c 匕乙

11、亿“In土0.7161n9 3-14x0 7161n750 424 Pi S4计算气体与外畀的热交検g = +w = 8034-300 = -219 66 kJ/kg一压气机分类活富式一玄接对吒体傩功.使其小而实现JS缩.圧头高.淹小间陳生产.可作为连织液动业理叶轮式一外功使叶紇转动.提离气体动能.经过扩压管后 使动能转化为J5SL实现J5«S圧头«L液大.連级生产.二.单级活塞戎压代机工作療理和理论耗功M：吸气.传愉It动咖M1 2：压练耗外功*|.= f Pdv2- 6：排气传愉推动功pm压代机耗功：,K>("； P；)fpd厂-J；Fdp - -W,|

12、注anmiiaut用位対何里生产的皈*立方*«*不同于进代或捋气状态.113.三种压气过程的数关系V2T <V2n< V2s结论；采用圧代机的主要目的衣于提高气体的压力.则以圧缩功最小 的定温压缩量为理想.实际中定週措篦,(1)用水或空气冷却机壳.带走圧岖时产生的热此时n«l >13 (2：多级压缩.中间冷却.此时n=l 1左右.思考=自行车压力通席应维持在0.25MPa左右. 用手动打气简向絵胎充气时用湿毛巾包在打气简外SL会有什么后果？4.压代机的设计计算需要压气机，想设计一台.已知:邑.几丹m(O要求：配电机功率.确定实际出口逞度。135、压气机的校

13、核计算已有压气机.实测TuTipbp2.m（y） 要求：压气机效率7 ?瞠论耗功见=-W,-占”诅工r-i-实际耗功叭障=/»Cp（T；_7；）w"而亠若F太低.则压气机报废或修理6.余除容积的影响3441一避免活基与进排气阀碰撞.留有空隙.残留气体膨胀 进新气，状态未变：3压缩过程排气.状态未变 余躱容积乙|功卜面积12341=面积12561 -面积43564设1T2和4 T3两过程川相同15三.多级压缩和级间冷却k多级压编和中间冷却气体依次衽几个气II中连续圧缩. 同时为了总免过离的温度和减少气体的 比弈以号低下一0所消耗的功.&前一 ttUitflne.将E悴

14、引入中间冷却a遏行 定圧冷却S«te£»体厢经下一级堆 续压缩.宜到所需要的压力为止.卄水冷昉«压气紅ft圧代II多级压缩的目的降低律气漫度节省功統ttxsn机垣行的安全性2.级间压力确定最佳中间压力时.消庇总功最小则有:pn 3 2低圧缸 中冷器高压缸件厂十存棉TX每生产】kg压缩气体:re曲V 反FI «讨论：按迭择各级中间压力.优点:）各鍛耗功1瞬岛"卜尸"有利于曲轴平衡，（总臭功u o - zwco i）b各缸佟*相同TTn-K人 丁c）各级散热相聞 q, = rf比 H 1ftfin冷却相寻？中.t - c严 若分级0O.则垃于定爲压缩但由于体枳俛大.系统复录，可JB性下降.一般24级.实际