《工程热力学》第四章-工质热力过程.pptVIP

4 气体与蒸气的热力过程 ● 热力过程：系统从一个平衡状态过渡到 另一个平衡状态所经历的历程。 ◆ 实际的热力过程往往较复杂； ◆ 各过程都存在不同程度的不可逆性； ◆ 工质的各状态参数都在变化，难以找出规 律，也就很难用热力学方法分析。 ● 但实际过程又具有某些简单的特征 ◆ 保温良好的设备内的过程——绝热过程 ◆ 工质燃烧过程进行得很快——绝热过程 ◆ 大多化工设备内的压力变化很小（如燃气 轮机燃气的燃烧加热过程）——定压过程 ◆ 间歇操作的反应釜内的过程——定容过程 ◆ 活塞式压气机中，若汽缸的冷却效果好， 压缩过程温度几乎不升高——定温过程 ● 对实际过程进行抽象与简化，从而可在理论 上用简单方法分析计算，再借助经验进行修 正——抓住主要特征、主要影响因素、突出 主要矛盾，从而进行定性分析与评价，又可 进行定量计算。 研究热力过程的主要任务 研究热力学过程的依据 研究热力学过程的任务和步骤 4.1 理想气体的热力过程 4.1.1 定容过程 一定量的气体在容积不变的容器（刚性容器）内进行加热（或放热）的过程。 ● 初终态状态参数之间的关系 ● 能量转换 ● 过程曲线 4.1.2 定压过程 定压过程是工质在状态变化过程中压力保持不变的过程。 ● 初终态状态参数之间的关系 ● 能量转换 ● 过程曲线 4.1.3 定温过程 定温过程是工质在状态变化过程中温度保持不变的过程。 ● 初终态状态参数之间的关系 ● 能量转换 ● 过程曲线 4.1.4 绝热过程 绝热过程是工质在与外界没有热量交换的条件下所进行的状态变化过程。 ● 理想气体等熵过程的过程方程 ● 初终态状态参数之间的关系 ● 能量转换 ● 过程曲线 ● 变值比热容绝热过程的计算 以上的推导和计算是以k（比热容）为常数为基础的，一般仅适用于对过程进行定性分析或用于温度变化范围不大且计算精度不高的情况。 例1:一容积为0.15m3的储气罐，内装氧气，其初态压力p1=0.55MPa、温度t1=38℃。若对氧气加热，其温度、压力都升高。储气罐上装有压力控制阀，当压力超过0.7MPa时，阀门便自动打开，放走部分氧气，即储气罐中维持的最大压力为0.7MPa。问：当储气罐中氧气温度为285℃时，对罐内氧气共加入多少热量？（设氧气的比热容为定值： ， ） 例2：空气在膨胀透平中由p1=0.6MPa、T1=900K绝热膨胀到 p2=0.1MPa，工质的质量流量为qm=5kg/s。设比热容为定值，k=1.4，R=0.287kJ/(kg·K)。试求:★ 膨胀终了时，空气的温度及膨胀透平的功率；★ 过程中内能和焓的变化量；★ 将单位质量的透平输出功表示在p-v图、T-s图上；★ 若透平的效率为ηT=0.9，则终态温度和膨胀透平 的功率又为多少？ 例3：如图所示，两端封闭而且具有绝热壁的气缸，被可移动的、无摩擦的、绝热的活塞分为体积相同的A、B两部分，其中各装有同种理想气体1kg。开始时活塞两边的压力、温度都相同，分别为0.2MPa，20℃，现通过A腔气体内的一个加热线圈，对A腔气体缓慢加热，则活塞向右缓慢移动，直至pA2=pB2=0.4MPa时，试求： ① A，B腔内气体的终态容积各是多少？ ② A，B腔内气体的终态温度各是多少？③ 过程中供给A腔气体的热量是多少？④ A，B腔内气体的熵变各是多少？⑤ 在p-v图、T-s图上，表示出A，B腔气体经过的过程 设气体的比热容为定值： 4.1.5 多变过程 ◆ n称为多变指数， ◆ 不同的n代表不同的过程 ◆ 同一过程，n有确定的值 ◆ 复杂过程，可分为n段不同多变指数的多 变过程 对于几种基本热力过程 ● 初终态状态参数之间的关系 ● 能量转换 n与k和q/w有关。除非q/w保持不变，否则n是变化的。 取cv为定值，且n≠1 ● 平均多变指数 ◆ 等端点多变指数 ◆ 等功法多变指数 ◆ 利用实际过程的 lgp–lgv 坐标图计算 ◆ 利用p-v图面积对比计算 例4：空气以qm=0.012kg/s的流速稳定流过压缩机，入口参数p1=0.102MPa、T1=305K，出口压力p2=0.51MPa，然后进入储气罐。求在下列两种情况下，1kg空气的焓变△h和熵变△s，以及压缩机的技术功率Pt和每小时散热量qQ。 （1）空气按定温压缩； （2）空气按n=1.28的