工程热力学课件：第四章 气体和蒸汽的基本热力过程

1、第四章 气体和蒸汽的基本热力过程研究热力学过程的目的、对象与方法目的: 分析基本热力过程中能量传递、转换关系，揭示过程中工质状态参数的变化规律及能量转化情况,进而找出影响转化的主要因素,采取措施提高转化效率.对象：1) 参数 ( p, T, v, u, h, s ) 变化规律2) 能量转换关系, q , w, wt研究热力学过程的方法抽象分类 2) 可逆过程 (不可逆再修正)基本热力过程研究热力学过程的依据2) 理想气体3)可逆过程 1) 热一律稳定流动研究热力学过程的步骤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

2、) 根据已知参数及过程方程求未知参数-水蒸气的热力过程任务： 确定初终态参数， 计算过程中的功和热 在p-v、T-s、h-s图上表示掌握利用h-s 图求解；热力过程： p s T v 注意理想气体过程的区别第一定律与第二定律表达式均成立理想气体特有的性质和表达式不能用准静态可逆水蒸气的定压过程例：水从30 ，4MPa, 定压加热到450 q = h2-h1h1 = 129.3 kJ/kg h2 = 3330.7 kJ/kghs2h2h1143=3201.4kJ/kgq = h wt = 0锅炉、换热器水蒸气的绝热过程汽轮机、水泵q = 0hs可逆过程： sp1p221h1h2水蒸气的绝热过程举

3、例hsp1p221h1h2例：汽轮机 求：解：由 t1、p1查表或查图 hsp1p221h1h2由 p2查表4-1 理想气体的可逆多变过程n”实测汽车发动机工作过程气缸压力与容积关系”一、过程方程二、在p-v图及T-s图上表示三、u, h和s定比热容四、w，wt和qq=五、比热容六、多变指数或由424-4 理想气体的定压、定容和定温过程一、过程方程定容过程（v=常数） 定压过程（p=常数） 定温过程二、在p v 图及T s 图上表示斜率定容过程：定压过程：定温过程：斜率三、u、 h和s定容过程定压过程定温过程四、w, wt 和 q 定容过程定压过程定温过程4-5 理想气体的等熵过程(2) 不仅

4、 , s 处处相等 绝热可逆s说明: (1) 不能说绝热过程就是等熵过程, 必须是可逆绝热过程才是等熵过程。三个条件: (1)理想气体 (2)可逆过程 (3) k 为常数理想气体 s 的过程方程当理想气体理想气体 s 的初、终态参数斜率=？曲线上凸？下凹？斜率斜率理想气体 s 的p-v 图和 T-s 图 内能变化焓变化熵变化 理想气体 s u, h, s,的计算状态参数的变化与过程无关 膨胀功 w理想气体 s w,wt ,q的计算技术功 wt热量 q若已知p1,T1,T2 , 求p2理想气体变比热 s 过程自学理想气体变比热 s 过程已知p1,T1,T2 , 求p2自学理想气体变比热 s 过程

5、定义相对压力已知p1,T1,T2 ,查表，得pr(T1)和pr(T2)，求p2自学4-6 理想气体热力过程的综合分析理想气体的多变过程 (Polytropic process)过程方程n是常量，每一过程有一 n 值初终态关系n理想气体 n u, h, s,的计算 内能变化焓变化熵变化 状态参数的变化与过程无关理想气体 n w,wt ,q的计算多变过程比热容(1) 当 n = 0 (2) 当 n = 1多变过程与基本过程的关系(3) 当 n = k (4) 当 n = 基本过程是多变过程的特例pTsvnpTsv初终态关系过程方程理想气体的基本过程pTsvpTsv理想气体基本过程的 u, h, s

6、 内能变化焓变化熵变化 状态参数的变化与过程无关pTsv理想气体基本过程的wpTsv理想气体基本过程的wtpTsv理想气体基本过程的qpTsv 基本过程的计算是我们的基础，要非常清楚，非常熟悉。基本要求：拿来就会算参见书上表41公式汇总理想气体基本过程的计算斜率理想气体基本过程的p-v,T-s图上凸?下凹？sTvpppp斜率理想气体基本过程的p-v,T-s图上凸?下凹？sTvpppvvv斜率理想气体基本过程的p-v,T-s图上凸?下凹？sTvpppTvvTT理想气体基本过程的p-v,T-s图sTvpppsvvTTss理想气体基本过程的p-v,T-s图sTvpppvvTTssu在p-v,T-s图

7、上的变化趋势sTvpuT=u0u0h在p-v,T-s图上的变化趋势sTvphT=u0u0h0h0w在p-v,T-s图上的变化趋势sTvpu0u0h0h0w0w0wt在p-v,T-s图上的变化趋势sTvpu0u0h0h0w0w0wt0wt0q在p-v,T-s图上的变化趋势sTvpu0u0h0h0w0w0wt0wt0q0Tq0u,h,w,wt,q在p-v,T-s图上的变化趋势sTvpu0u0h0h0w0w0wt0wt0q0u,h (T ) w (v ) wt (p ) q (s )q0p-v,T-s图练习（1）sTvp压缩、升温、放热的过程，终态在哪个区域？p-v,T-s图练习（2）sTvp膨胀、降温、放热的过程，终态在哪个区域？p-v,T-s图练习（3）sTvp膨胀、升温、吸热的过程，终态在哪个