04第四章 理想气体的热力过程和气体压缩.ppt

第四章 理想气体的热力过程和气体压缩 实施热力过程的目的： 1、实现预期的能量转换；2、达到预期的状态变化。研究热力过程的任务在于揭示状态变化规律与能量传递之间的关系，从而计算热力过程中工质状态参数的变化及传递的热量和功量。 研究热力过程的方法及步骤： （ⅰ）把某些实际过程简化为可逆过程，突出过程的参数变化特征，如点火—定容过程；内燃机内气体的压缩和膨胀—绝热过程。 （ⅱ）系统平衡的性质及过程中系统与外界热传递和功传递的特定条件，建立过程方程式， 4.1 定容过程 特点：热力系统发生状态变化时，保持系 统 容积不变，对理想气体而言，一般为闭口系统边界固定不变的热力过程。 过程方程式： 其他参数计算：由于 ， 则容积功 其中 为定值比热容 技术功 热量 即加入气体的热量全部用于增加气体的内能，在P—V图和T—S图上可把定容过程表示为： 4.2 定压过程 特点：热力系统在发生状态变化时，压力保持不变。定压过程在工程上很常见——蒸发器，冷凝器，锅炉中各式热交换器的换热过程 过程方程式： 或 状态方程及初、终态状态参数关系： 定压过程中，温度升高，则气体膨胀，比容增大。 其他参数计算： 若取 为定值比热容，则 过程中能量转换： 结合状态方程 得： 从另一个角度说明气体常数的物理意义：1Kg 质量的气体在定压过程中温度升高1K所做的功。 定压过程中加入的热量用于增加系统的焓。 定压过程在P—V图和T—S图上表示为： 在T—S图上，定容线比定压线陡，这是因为： 由于 故 例：P85-(4-1) 4.3 定温过程 过程特征：热力系统中工质温度保持不变的状态变化过程。 过程方程式： 状态方程及初、终态状态参数关系： 即定温过程中，压力与比容成反比 过程中其他参数变化： 对于理想气体： 故定温过程中， 又 有 过程中能量交换： 即有 ，说明膨胀功与技术功在数值上相等。 在P—V图和T—S图上定温过程可表示为： 4.4 绝热过程 特征：热力系统发生状态变化时，与外界环境没有发生热交换现象， 过程方程式：由热力学第一定律， 有， ① 又 ② 再有 ③ 联解①②③可得： 积分后写成： 状态方程及初、终态状态参数关系： 其他状态参数变化： 过程中能量转换： 绝热过程在P—V图和T—S图上可表示为： 例4-1：质量m=4kg的空气，初态 分别经过① ，② 到达终态 。求这两个过程的能量交换和熵改变量。 分析： ① 定温过程 ②绝热过程 对于空气，K取K=1.4， 4.5 多变过程 4-5-1多变过程的定义 基本热力过程的特征可归结为 （4-20） 其中， 四个基本热力过程是多变过程的特例，对于多变过程， 。实际过程中，n值是变化的，但若n值变化不大，则仍可用一定的多变过程近似表示；若n值变化较大，则可把实际过程分作n段，各段n值不同，但每段n值保持不变。当n值不变时 ，由式（4-20），有 n为多变指数， 即 （4-21） 4-5-2多变比热 对于理想气体的多变过程，热力学第一定律为 ，即 这里 ，对照绝热过程，即有 由 （4