工程热力学教程

1、工程热力学教程第1页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三本章基本知识点熟练掌握定容、定压、定温、绝热、多变过程中状态参数p、v、T、u、h、s的计算，过程量Q、W的计算，以及上述过程在p-v 、T-s图上的表示。分析对象: 闭口系统 过程性质:可逆过程过程特点: 定容过程、定压过程、定温过程、,绝热(多变)过程第2页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三目的: 研究外部条件对热能和机械能转换的影响，通过有利的外部条件，达到合理安排热力过程，提高热能和机械能转换效率的目的。基本任务: 确定过程中工质状态参数,能量转换关系实例: 取开口系统的气体压缩第3页，共48

2、页，2022年，5月20日，4点23分，星期三41基本热力过程一.研究热力学过程的目的与方法目的:提高热力学过程的热功转换效率热力学过程受外部条件影响 主要研究外部条件对热功转换的影响利用外部条件, 合理安排过程，形成最佳循环对已确定的过程，进行热力计算第4页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三参数会计算，就可以研究能量转换的过程对象1) 参数 ( p, T, v, u, h, s ) 变化2) 能量转换关系, q , w, wt方法抽象分类 2) 可逆过程 (不可逆再修正)基本过程第5页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三研究热力学过程的依据2) 理想气体

3、3)可逆过程 1) 第一定律稳流第6页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三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) 根据以知参数及过程方程求未知参数第7页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三斜率=？曲线上凸？下凹？斜率斜率理想气体 s 的p-v 图和 T-s 图第8页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三 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第9页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星

4、期三 膨胀功 w理想气体 s w,wt ,q的计算技术功 wt热量 q第10页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三若已知p1,T1,T2 , 求p2理想气体变比热 s 过程第11页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三理想气体变比热 s 过程已知p1,T1,T2 , 求p2若是空气，查附表2第12页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三4-2 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，每一过程只有一 n 值初终态关系n第13页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三理想

5、气体 s 的初、终态第14页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三4-3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第15页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三理想气体 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第16页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三理想气体 n w,wt ,q的计算多变过程比热容第17页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三(1) 当 n = 0 (2) 当 n = 1多变过程与基本过程的关系(3) 当 n

6、= k (4) 当 n = 基本过程是多变过程的特例pTsvnpTsv第18页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三初终态关系过程方程理想气体的基本过程pTsvpTsv第19页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三理想气体基本过程的 u, h, s 内能变化焓变化熵变化 状态参数的变化与过程无关pTsv第20页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三理想气体基本过程的wpTsv第21页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三理想气体基本过程的wtpTsv第22页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三理想气体基本过程的q

7、pTsvcp 的定义cv 的定义第23页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三斜率理想气体基本过程的p-v,T-s图上凸?下凹？sTvpppp第24页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三斜率理想气体基本过程的p-v,T-s图上凸?下凹？sTvpppvvv第25页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三斜率理想气体基本过程的p-v,T-s图上凸?下凹？sTvpppTvvTT第26页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三理想气体基本过程的p-v,T-s图sTvpppsvvTTss第27页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，

8、星期三理想气体基本过程的p-v,T-s图sTvpppvvTTss第28页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三u在p-v,T-s图上的变化趋势sTvpuT=u0u0第29页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三w在p-v,T-s图上的变化趋势sTvpu0u0h0h0w0w0第30页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三q在p-v,T-s图上的变化趋势sTvpu0u0h0h0w0w0wt0wt0q0Tq0第31页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三u,h,w,wt,q在p-v,T-s图上的变化趋势sTvpu0u0h0h0w0w0w

9、t0wt0q0u,h (T ) w (v ) wt (p ) q (s )q0第32页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三4-4 活塞式压气机的压缩过程分析压气机的作用生活中：自行车打气。工业上：锅炉鼓风、出口引风、炼钢、燃气轮机、制冷空调等等型式结构活塞式(往复式)离心式轴流式叶轮式连续流动压力范围通风机鼓风机压缩机出口当连续流动第33页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三理论压气功(可逆过程)指什么功目的：研究耗功，越少越好活塞式压气机的压气过程技术功wt第34页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三(1)、特别快，来不及换热。(2)、特

10、别慢，热全散走。(3)、实际压气过程是 可能的压气过程sTn第35页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三 三种压气过程的参数关系第36页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三 三种压气过程功的计算最小重要启示第37页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三分级压缩中间冷却第38页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三两级压缩中间冷却分析有一个最佳增压比 省功第39页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三最佳增压比的推导 省功第40页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三最佳增压比的推导 省功欲求w分

11、级最小值，第41页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三最佳增压比的推导 省功w分级最小值，最佳增压比可证明若m级第42页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三分级压缩的其它好处 润滑油要求t160180,高压压气机必须分级第43页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三分级压缩的级数省功分级降低出口温多级压缩达到无穷多级(1)不可能实现(2)结构复杂(成本高)所以，一般采用 2 4 级压缩T第44页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三活塞式压气机的余隙影响避免活塞与进排气阀碰撞，留有空隙余隙容积压缩过程排气，状态未变残留气体膨胀进新气，状态未变第45页，共48页，2022年，5月20日，4点23分，星期三活塞式压气机的余隙影响活塞排量研究VC对耗功和产气量的影响新气量产气