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Chapter 4气体的主要热力过程与气体的压缩 §4.1 概述 一、分析热力学过程的目的 根据过程进行的条件，确定过程状态参数的变化规律，并分析能量的数量之间的平衡关系。 二、分析热力过程的方法 将实际进行的过程作一定的简化。一是将实际进行的不可逆过程简化为可逆过程，二是以实际过程中状态参数的变化为主，将实际变化过程简化为状态参数变化的典型过程。 三、分析热力过程用到的基础知识 主要根据热力学第一定律与理想气体状态方程，以及过程方程，确定过程中状态参数的变化规律，并分析过程中的能量转换关系。 §4.2 四种典型的热力过程分析 一、定容过程 (一)定容过程的定义:所谓定容过程是指热力系的体积(或容积)在热力过程中保持不变的状态变化过程。 (二)定容过程方程式及p-v图 §4.2 四种典型的热力过程分析 一、定容过程 (三)定容过程的wR，wt（R），qv，?u，?h的计算 1.wR的计算 ∵v=常数，∴dv=0→ wR=0 §4.2 四种典型的热力过程分析 二、定压过程 (一)定义 热力系在状态变化过程中压力保持恒定(即dp=0)的状态变化过程。 (二)定压过程方程式及p-v图 §4.2 四种典型的热力过程分析 三、定温过程 (一)定义:热力系在状态变化过程中温度保持不变的过程。 (二)定温过程方程式及p-v图 §4.2 四种典型的热力过程分析 四、可逆绝热过程 (一)定义:热力系在可逆且与外界没有热量交换的条件下进行的状态变化过程。 (二)可逆绝热过程方程式及p-v图 §4.2 四种典型的热力过程分析 四、可逆绝热过程 (三)可逆绝热过程wR,wt(R),qp, ?u, ?h的计算 1.wR的计算 §4.2 四种典型的热力过程分析 计算举例:P54~55,例题4-1在定压下加热一定量的空气,已知空气的初始参数:V1=3m3,t1=27℃;终态参数:V2=9 m3;空气的平均分子量为29,c?p=1.004kJ/(kg?k),c?v=0.717 kJ/(kg?k)。在加热过程中消耗的热量为3012 kJ。试求空气的终态温度以及过程中气体的内能、焓值的变化,过程的技术功和容积功。 解:因加热过程中空气量不变,且过程定压,所以: V1/T1=V2/T2 加热后空气的终态温度为: T2=(V2/V1)T1=9/3?(273+27)=900K,即:t2=627℃ 空气的质量为: §4.2 四种典型的热力过程分析 P55,例4-2某定温压缩过程,工质为空气,初态参数:p1=101.325kPa,t1=35℃。在气缸内将空气等温压缩到原来体积的十分之一,在压缩过程中,空气的热容可以视为定值。若被压缩的空气的量为1kmol,求在压缩过程中气体内能、焓的变化、与外界交换的容积功和技术功、气体与环境交换的热量。 解:对等温过程,有:p1V1= p2V2 ∴压缩后气体的压力为: §4.2 四种典型的热力过程分析 P55,例4-3 将例题4-2改为绝热压缩,求在压缩过程中气体内能、焓的变化、与外界交换的容积功和技术功、气体与环境交换的热量。（已知空气的绝热指数为k=1.40） 解:压缩后终压: §4.3 多变过程 一、多变过程 状态变化过程中遵循pv?=常数的状态变化过程。 多变过程一些有规律变化的过程总称。 二、多变过程的过程方程及p-v图 pv?=常数 §4.3 多变过程 三、多变过程wR,wt(R),qp,?u, ?h的计算 1.wR的计算 §4.3 多变过程 三、多变过程wR,wt(R),qp,?u, ?h的计算 4.?u的计算 §4.4 压缩机的用途、分类及原理 一、压缩机的用途 一般将出口表压大于300kPa的气体输送机械统称为压缩机。 §4.4 压缩机的用途、分类及原理 2. 活塞式压缩机特点 活塞直接对气体做功, 压缩机结构比较简单,制造比较容易, 能产生较高的终压。但受余隙影响,出口压力受限,间歇吸气及排气,介质夹带润滑油,以及产气量比较低,使之在应用上受到一定限制。 (二)叶轮式压气机 1.叶轮式压气机原理 靠叶轮旋转使气体首先获得较高动能,再经扩压管提高气体的压力。 叶轮式压缩机又分为径流式和轴流式两种。 离心式压缩机中气体的流动方向与叶轮的直径方向一致。 轴流式压缩机中气体的流动方向与叶轮直径方向垂直。 2.叶轮式压气机特点 连续吸、排气,产气量大及无余隙等优点。 但当要求出口压力较高时需要的级