工程热力学与传热学热力过程.ppt

第三章 气体与水蒸汽的热力性质和热力过程 内容要求： 理想气体的概念和理想气体状态方程式 理想气体的 c，cv，cp，u，h，s 理想气体的热力过程（四个基本热力过程：定容过程，定压过程，定温过程，定熵过程） 3-4 分析热力过程的目的与一般方法 热能和机械能的相互转化是通过工质的一系列状态变化过程来实习的。这种热力系统状态连续变化的过程，称为热力过程。 揭示过程中工质状态参数的变化规律 该过程中热能和机械能的转化情况 找出影响热能和机械能转化的主要因素 二、对实际热力过程的简化 严格来讲，实际热力过程都是不可逆过程 工质的各状态参数都在变化，不易找出规律 但仔细观察热力设备中常见的一些过程，发现它们往往近似地具有某些简单的特征。 实际过程分析 汽油机在气缸中燃烧 燃气轮机动力装置燃烧室中的燃烧加热过程 燃气流过燃气涡轮的喷嘴和叶片，或空气流过叶轮式压气机 理论假设 本章所讨论的热力过程为可逆过程 工质为理想气体 单位质量取1kg 比容为定值 三、分析热力过程的一般方法 根据过程的特征和工质的热力性质，写出过程方程式 根据过程方程式及理想气体状态方程，求出初、终基本状态参数p，v，T之间的函数关系 计算过程中工质的内能、焓、熵的变化以及工质与外界交换的热量和功量 将各热力过程表示在p-v图及T-s图上，直接观察和分析各过程工质状态参数变化规律及能量转移情况 例3-3 多变过程 总结 理想气体 比热 内能、焓、熵 四种典型的热力过程 课后作业 思考题1，2（周三布置） 练习题1，3，6（周五布置） * * * 热机中的工质都采用容易膨胀的气态物质， 包括：气体和蒸汽。 一、分析热力过程的目的 4. 简化处理方法： （1）将复杂的实际不可逆过程简化为可逆过程； （2）将实际过程近似为有简单规律的典型过程： 四个基本的热力过程： 定容过程（constant volume process） 定压过程（constant pressure process） 定温过程（isothermal process） 可逆绝热过程（reversible adiabatic process） 以及多变过程。 分析热力过程理论依据； （1）热力学第一定律表达式； （2）理想气体状态方程式； （3）可逆过程的特征方程式。 热力学第一定律表达式： 理想气体的计算公式： 可逆过程的特征方程式 3-5 理想气体的基本热力过程 1. 定容过程： 气体的比体积保持不变的过程。 （1）过程方程式： （2）初，终态参数间的关系： （3）热力学能，焓，熵的变化： 功量的计算 膨胀功： 技术功： 热量的计算： 定容过程中，吸收的热量全部用于增加工质的 热力学能，因此温度升高。 定容过程中，工质的温度和压力升高后， 做功能力得到提高，是热变功的准备过程。 （4）p-v图，T-s图表示 p-v图：一条垂直于v轴的直线。 T-s图：一条指数函数曲线 根据熵变的计算式： 对定容过程： 设 并积分上式： 可得： 2. 定压过程： 气体的压力保持不变的过程。 （1）过程方程式： （2）初，终态参数间的关系： （3）热力学能，焓，熵的变化： 功量的计算： 膨胀功： 技术功： 热量的计算： 定压过程中，气体吸收（或放出）的热量等于其 焓的变化。而热能转化的机械能全部用来维持工 质流动。 （4）p-v图，T-s图表示 p 2’ 1 0 v 2 v p T 2’ 2 1 0 s . p v p-v图：一条平行于v轴的直线。 T-s图：一条指数函数曲线 v 对比 3. 定温过程： 气体的温度保持不变的过程。 （1）过程方程式； （2）初，终态参数间的关系： （3）热力学能，焓，熵的变化： 功量的计算： 膨胀功： 技术功： 膨胀功和技术功的关系： 热量的计算： 思考 对定温过程，可否应用 计算热量。 理想气体定温膨胀时，加入的热量全部用于对外作功；反之，定温压缩时，外界所消耗的功量，全部转变为热，并对外放出。 T 2’ 2 1 0 s T ?s 答；定温过程中 （4）p-v图，T-s图表示 . p 2’ 2 1 0 v T T 2’ 2 1 0 s T p-v图：一条等边双曲线； T-s图：一条平行于s轴的水平线。 4. 可逆绝热过程 （1）过程方程式： 推导 可逆绝热过程： 绝热指数k