第七讲等熵过程及压气机热力过程

（优选）第七讲等熵过程及压气机热力过程第一页，共二十一页。2）T—s图上定容、定压过程线的相互位置从相同状态点出发，定容线比定压线?dT/ds值

:定压过程dT/ds=T/cp

定容过程dT/ds=T/cV

b.冷却过程a.加热过程陡!第二页，共二十一页。定熵过程的变值比热容计算

适用情况：精度要求比较高的工程计算1）平均绝热指数方法计算

过程方程：pvk=定值

问题：当T2未知时，确定km值比较困难

2）按气体热力性质表数据计算

定熵过程

Δs=0

由热力性质表查得温度T2

第三页，共二十一页。N2气体被可逆绝热压缩，初态p1=105Pa，T1=300K，终态p1=8×105Pa。求终态温度T2及压缩5kmolN2气体的压缩过程功和所需要的轴功。按（1）定值绝热指数；（2）平均绝热指数；（3）热力性质表。

例题4.3解：

(1)定值绝热指数

由表3.2，CV，m=0.741×28=20.75J/mol·K；

Cp，m=1.038×28=29.06J/mol·K第四页，共二十一页。(2)按平均绝热指数：

在27℃(300K)时

在267℃（540K）

近似平均值：

第五页，共二十一页。（3）按热力性质表

300K：第六页，共二十一页。Hm1=8723.9J/mol；Hm2=15806J/mol

W=Ws/k=－3.5415×104/1.395=－2.5387×104kJ结果比较(1)543.4(2)540.5(3)541.3附表9，得T2=541.3K

Ws=－n(Hm2－Hm1)=－5×103×(15806－8723)=－3.5415×104kJ第七页，共二十一页。多变过程

实际过程的多样性

指数n叫多变指数

对一个过程，n值可以保持不变，不同的过程有不同的n值；或一个过程中，在不同的局部中n是变化的

多变指数n的确定原则：

多变过程的参数关系

多变过程热力学能、焓、熵

Δu＝cvΔT，Δh＝cpΔT

实验：请课代表安排4人一小组，每次2组第八页，共二十一页。1kg空气分两种情况进行热力过程，均作膨胀功300kJ。一种情况下，吸热380kJ；另一种情况下吸热210kJ。问两种情况下空气的热力学能变化多少？若两种过程都是多变过程，求多变指数，并将两个过程在同一p—v图和T—s图上绘出。（按定值比热容计算）

例题4.4解：1）按第一定律观点

Δu=q+w

Δu1=380－300=80kJ/kgΔu2=210－300=－90kJ/kg

查附表3cv=0.717kJ/kg·KRg=0.287kJ/kg·Kk=1.4

ΔT1=Δu1/cv=80/0.717=111.6KΔT2=Δu2/cv=－90/0.717=－125.5K

2）多变指数过程初终状态参数？

第九页，共二十一页。比热容的原始定义：

多变过程膨胀功表达式中需要有多变指数能量守恒：第十页，共二十一页。图0<n1<n2<k

第十一页，共二十一页。4.5压气机的热力过程分析

4.5.1理想压缩机的假设4.5.2理想压气机耗功

4.5.3三种过程耗功的比较

4.5.3分级压缩中间冷却分析4.5.4余隙容积对压气机工作的影响4.5.5摩擦对压气过程的影响

本节内容：第十二页，共二十一页。假设：1）活塞上死点与气缸头之间的间隙—余隙容积忽略；2）进排气压力损失忽略；3）压缩过程可逆。满足上述条件的压气机称理想压气机。重要参数指标定义：排气压力与进气压力之比称增压比

π＝p2/p1

余隙容积第十三页，共二十一页。全过程应包括有：吸气、压缩、排气三个过程，故是开口系统，压缩机耗功应该是技术功。当进口动能差、位能差忽略时即为轴功

基本分析吸气过程：由假设2）0—1：进气过程外界对压缩机作功p1(v1-0)压缩过程：由假设3）1—2：有三种情况：等熵、等温、多变1）等熵第十四页，共二十一页。2）等温3）多变排气过程：由假设2）

p2(0-v2)因此：压气机消耗的功为1）等熵：第十五页，共二十一页。2）等温：3）多变：注意：压气机所消耗的功为技术功因此上述分析可以这样：开口系统能量方程：

q=Δh+wt

对等熵和多变过程，设定绝热：

q=0→wt=－Δh1）等熵过程焓值计算：第十六页，共二十一页。2）多变过程焓值计算：等温过程计算按照放热量等于功分析通常压气机的压缩功消耗用压缩比表示第十七页，共二十一页。三种过程的比较

三种过程在示功图比较1）耗功量见图4.9，由p—v图分析，当π相同、初态相同时，有2）终温，当π相同时第十八页，共二十一页。对压缩机影响等熵压缩过程压缩终了的气体温度最高

—对压气机工作不利

等温压缩比较有利，但实际做不到多变过程介于上述两种情况中间实际工程中，常采用强化压缩过程的散热或采用分级压缩中间冷却措施，以起到既降低耗功和终温，又提高增压比的目的第十九页，共二十一页。

两级压缩，中间冷却原理中间冷却的压缩机过程分析忽略