华科热力学第4章气体热力过程分析.ppt

水蒸气的基本过程 1）定压过程 水锅炉中加热；乏汽在冷凝器中的凝结，。。 水蒸气的基本过程 2）绝热过程 蒸气在汽轮机中的膨胀 首先是省功 工程热力学1 第4章 理想气体热力过程 * * * 水在锅炉中的加热、汽化和过热，乏汽在冷凝器中的凝结，给水在回热器中的预热等等。 * 蒸汽在汽轮机中的膨胀做功 * * ⑶ B侧O2的绝热压缩过程功 WA= ?WB=31.58 kJ 因此 由 * * 对A的加热量 ⑷ A侧N2的熵变 B侧O2受可逆绝热压缩，为定熵过程，故有 * * ⑸ 由以上分析结果知 过程曲线如图所示。 n=?? P ? B(n=k) n=k n=0 A n=1 s T n=0 n=?? n=1 n=k B(n=k) A A侧吸热、膨胀、升温、升压 B侧绝热、压缩、升温、升压 n(?? ~ 0) * * 可见A侧所进行的过程不是多变过程。 两侧过程功绝对值应相等，但以上计算结果与此不符！（Δ=6.21%） B侧经历的为可逆绝热过程，已准确算得其过程功 相应的过程功 WB=-31.58 kJ ⑹ A侧气体进行的若为多变过程则应有过程指数 * * 例4-4一体积为0.15m3的储气罐,内装有P1=0.55MPa、t1=38℃的氧气。今对氧气加热，其温度、压力将升高。罐上装有压力控制阀，当压力超过0.7MPa时阀门自动打开，放走部分氧气，使罐中维持为最大压力0.7MPa。问当罐中氧气温度为285℃时，对罐内氧气共加入了多少热量？设氧气的比热容cv=0.657 kJ/(kg·K)、cp=0.917 kJ/(kg·K) 解：视氧气为理想气体，并认为罐内气体时刻处于平衡状态 由附表2，对氧气可查得： 所讨论的过程实际上分为两段： CM的定容加热(T1?T2，P1?P2)； CV的定压加热(T2?T3) P v 1(T1P1) 3(T3P3) 2(T2P2) Rg=0.26kJ/(kg?K) * * ⑴计算恒压阀开启前对气体(控制质量)的定容加热热量 QV = m1 cv(T2 ? T1) = 1.02?0.657?[395.82 ? (273 + 38)] = 56.84 kJ ⑵计算恒压阀开启后对定压放气的变质量系统加热热量 容器中最终的气体质量 忽略动能和重力位能，由控制容积一般形式能量方程： 0 0 0 0 * * 上式积分，有 ?R 式中 * * 过程中对罐内氧气共加入热量 Q = QV + QP = 56.84 + 127.47 = 184.31 kJ 另解： * * 例4-5空气瓶内装有P1=3 MPa、T1=296 K的压缩空气,可驱动一台小型汽轮机，用作发动机的起动装置，如图4-28所示。要求该汽轮机能产生5 kW的平均输出功率，并持续半分钟而瓶内空气压力不得低于0.3 MPa。设汽轮机进行的是可逆绝热过程，汽轮机的出口排气压力保持Pb=0.1 MPa，不计管路和阀门的摩擦损失，问空气瓶的体积V至少要多大？ 解：分析——认为瓶内气体能时刻保持平衡状态；按题给汽轮机装置又为可逆设备，因此取气瓶、汽轮机为系统时过程应是可逆的。装置中气体状态的变化遵循 s T P2 P1 Tout T1 故当汽轮机出口压力恒定不变（Pb=0.1 MPa）时，出口气体温度恒定不变（见T-s图），出口气体的焓为定值。 * * 视空气为定比热容理想气体 。当瓶内气体压力降至0.3 MPa时，瓶中气体温度应为 即过程中气瓶内气体的温度由296 K逐渐降至153.31 K，而汽轮机出口处的气体温度则始终为 不考虑气体流动的动能、重力位能，汽轮机的容积亦忽略不计，按题给系统无入流，由一般形式的开口系统能量，有 式中hout为定值，对半分钟内的过程求积，有 s T P2 P1 Tout T1 * * 代入已知数据 气瓶的最小容积应为0.0424 m3 * * §4.7 压气机热力过程 ⑴ 压气机结构形式及工作原理简介 压缩气体的机械设备通称压气机。在动力厂、空气动力站、制冷工程和化工合成工艺中有广泛应用 按所生产的压缩气体相对压力范围压气机分有： 压气机 通风机——约10kPa 鼓风机——10~300kPa 压缩