工程热力学：第八九次课-气体和蒸汽的热力过程

1、第四章 气体和蒸汽的热力过程4-1 研究热力过程的目的和方法4-2 热力过程的模型化4-3 理想气体热力过程的分析与计算4-4 理想气体热力过程的图形分析4-5 水蒸气的基本过程4-1 研究热力过程的目的和方法目的以理想气体和水蒸气为工质, 分析可逆基本热力过程中能量转换、传递关系，揭示过程中工质状态参数的变化规律及热量和功量的计算, 从而定性对热动力设备的工作和热效率作出评价；并为实际热力循环的计算分析打下基础。研究理想气体热力学过程的方法将热力过程模化为理想热力过程： 1TSPNV引入可逆假定进行分析计算 2定压过程定温过程绝热过程定容过程基本过程多变过程引入经验系数进行不可逆修正 34-

2、2 热力过程的模型化V定容过程汽油机汽缸中的燃烧，燃气轮机动力装置燃烧室中的燃烧加热,P定压过程4-2 热力过程的模型化冷却效果好的活塞压气机的压缩,T定温过程燃气流过涡轮喷嘴和叶片,绝热过程S当温差不大三个条件: (1)理想气体 (2)可逆过程 (3) 为常数绝热可逆过程（定熵）绝热可逆S取平均比热P75多变过程 非直线段可用分段直线代替基本公式2) 理想气体3)可逆过程 1) 热一律稳流4-3 理想气体热力过程的分析与计算分析热力学过程的一般步骤1) 确定过程方程-该过程中参数变化关系5) 计算w , wt , q4) 求3) 用T - s 与 p - v 图表示2) 由状态方程及过程方程

3、求初终态关系4-3 理想气体热力过程的分析与计算TSPNV12过程方程初终态关系TSPV初终态关系34-3 理想气体热力过程的分析与计算3用T - s 与 p - v 图表示（下节）4求状态参数的变化与过程无关PSTTVT计算w , wt , q5T计算w , wt , q5VPv图上过程线斜率计算w , wt , q5平均比热1nk cn0多变比热多变过程的能量关系w/q膨胀，吸热 / 压缩,放热膨胀，放热 / 压缩,吸热可据多变指数的大小判别能量转换的性质多变指数的确定令变比热定熵过程1过程方程2初终态关系定比热相对压力（附表）附表初态为下限4-3 理想气体热力过程的图形分析斜率上凸?下凹

4、？sTvpPPP理想气体 过程的p-v,T-s图212122P理想气体 过程斜率上凸?下凹？sTvpTTTTPPVV理想气体 过程的p-v,T-s图T理想气体 过程0 0 斜率上凸?下凹？sTvpPVVPV理想气体 过程的p-v,T-s图V理想气体 过程sTvpSSSVVPTTP理想气体 过程的p-v,T-s图S理想气体 过程 sTvpPPTTSSVV理想气体基本过程的p-v,T-s图n0u0Tu u 在p-v,T-s图上的变化趋势sTvp=u0u0h0h0Th h 在p-v,T-s图上的变化趋势sTvpu0u0h0h0w0w0 w 在p-v,T-s图上的变化趋势sTvpu0u0h0h0w0w

5、0wt0wt0 wt在p-v,T-s图上的变化趋势sTvpu0u0h0h0w0w0wt0wt0q0q0T q在p-v,T-s图上的变化趋势sTvpu0u0h0h0w0w0wt0wt0q0u,h(T) w(v) wt( p) q(s)q0上部顺时针方向变化u,h,w,wt,q在p-v,T-s图上的变化趋势分界线等温线是热力学能和焓的分界线等熵线是热量的分界线等压线是技术功的分界线等容线是体积功的分界线sTvp压缩、升温、放热的过程，终态在哪个区域？ p-v,T-s图练习（1）sTvp膨胀、降温、放热的过程，终态在哪个区域？p-v,T-s图练习（2）sTvp膨胀、升温、吸热的过程，终态在哪个区域？

6、p-v,T-s图练习（3）4-5 水蒸气的基本过程TsPv定压过程定温过程定熵过程定容过程定容加热过程量用状态量差间接计算v40锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器1234过热器4321Ts12 汽轮机 s 膨胀34 给水泵 s 压缩蒸汽动力循环23 凝汽器 T 放热41 锅炉 p 吸热已知刚性闭容水加热，初态：加热后求：1。T-s图上表明初终态2。初终态气体温度和质量3。加热到只有气体时求压力解:查表3-6由1例:由定容由查表3-62由查表3-62由查表3-63如何求1-3吸热量？134521Ts水蒸气的基本过程T12PS12ss定温放热定压加热定熵作功例 41 如图，某种理想气体有两任意过程a-b

7、和a-c，已知b，c在同一可逆绝热线上，试问：uab和uac哪个大？解：（方法一） 过b、c分别作等温线（方法二）考虑过程b c例 42在T-s图上用图形面积表示u和h例：ua-ub用什么面积表示?考虑等容过程c依据： a）T-s图上过程下面积表示q b）qp=h，qv=u avvv例 42在T-s图上用图形面积表示u和h例：ha-hb用什么面积表示?考虑过程等压c依据： a）T-s图上过程下面积表示q b）qp=h，qv=u app 0.5kmol某种单原子理想气体 ，由25，2m3可逆绝热膨胀到1atm，然后在此状态的温度下定温可逆压缩回到2m3。1）画出各过程的p-v图及T-s图；2）计

8、算整个过程的Q，W，U， H及S。2）先求各状态参数解：1）例 43p71等温过程 ：热量=膨胀功=技术功放热p71 封闭气缸中气体初态p1=8MPa，t1=1300，经过可逆多变膨胀过程变化到终态p2=0.4MPa，t2=400。已知该气体的气体常数Rg=0.287kJ/(kgK)，试判断气体在该过程中是放热还是吸热的？比热容为常数，cV=0.716 kJ/(kgK)解：1到2是可逆多变过程，对初，终态用理想气体状态 方程式有例 44所以多变指数多变过程膨胀功和热量故是吸热过程一容积为0.15m3的储气罐内有氧气，初态温度t1=38，压力p1= 0.55MPa，罐上装有压力控制阀，压力超过0.7MPa时，阀门打开维持罐内压力为0.7MPa，对罐内氧气加热，问：当罐中氧气温度为285 时，对罐内共加入多少热量？Rg=260J/(kgK)；cV=657J/