第四章氣體和蒸汽的基本熱力過(guò)程

gasthermodynamicprocess本章基本要求熟練掌握四種基本過(guò)程（定容、定壓、定溫及定熵）以及多變過(guò)程的初終態(tài)基本狀態(tài)參數(shù)p、v、T

之間的關(guān)系。熟練掌握四種基本過(guò)程以及多變過(guò)程中系統(tǒng)與外界交換的熱量、功量的計(jì)算。能將各過(guò)程表示在p-v圖和T-s圖上，并能正確地應(yīng)用p-v圖和T-s圖判斷過(guò)程的特點(diǎn)，即u、

h、q及w等的正負(fù)值4-1理想氣體的可逆多變過(guò)程一、實(shí)測(cè)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中氣缸內(nèi)壓力和氣缸容積的關(guān)系二、多變可逆過(guò)程及方程其中n為常數(shù)，稱(chēng)為多變指數(shù)。=常數(shù)多變過(guò)程(polytropicprocess)四、研究熱力過(guò)程的目的1、實(shí)施熱力過(guò)程的目的：達(dá)到預(yù)期的狀態(tài)變化，如壓氣機(jī)中消耗功量使氣體升壓實(shí)現(xiàn)預(yù)期的能量轉(zhuǎn)換，如鍋爐中工質(zhì)定壓吸熱，提高蒸汽的焓使之獲得作功能力；2、熱力分析的目的：

以第一定律為基礎(chǔ)，理想氣體為工質(zhì)，分析可逆的基本熱力過(guò)程中能量轉(zhuǎn)換、傳遞關(guān)系，揭示過(guò)程中工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律及熱量和功量的轉(zhuǎn)化情況，進(jìn)而找出影響轉(zhuǎn)化的主要因素。五、研究熱力過(guò)程的一般方法1、根據(jù)實(shí)際過(guò)程的特點(diǎn)，將實(shí)際過(guò)程近似地概括為幾種典型過(guò)程：定容、定壓、定溫和絕熱過(guò)程。2、不考慮實(shí)際過(guò)程中不可逆的耗損，視為可逆過(guò)程。3、工質(zhì)視為理想氣體4、比熱容取定值實(shí)際過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜過(guò)程，很難確定其變化規(guī)律，一般需要作些假設(shè)：六、分析熱力過(guò)程的一般步驟1、確定過(guò)程方程p=f(v)2、確定初態(tài)、終態(tài)參數(shù)的關(guān)系及熱力學(xué)能、焓、熵的變化量3、確定過(guò)程中系統(tǒng)與外界交換的能量4、在p-v圖和T-s圖畫(huà)出過(guò)程曲線，直觀地表達(dá)過(guò)程中工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律及能量轉(zhuǎn)換可用的公式4-2四種典型熱力過(guò)程分析一、定容過(guò)程1、過(guò)程方程2、初、終態(tài)參數(shù)的關(guān)系及能量轉(zhuǎn)換能量轉(zhuǎn)換3、p-v圖和T-s圖二、定壓過(guò)程1、過(guò)程方程2、初、終態(tài)參數(shù)的關(guān)系及能量轉(zhuǎn)換能量轉(zhuǎn)換3、p-v圖和T-s圖三、定溫過(guò)程1、過(guò)程方程2、初、終態(tài)參數(shù)的關(guān)系及能量轉(zhuǎn)換能量轉(zhuǎn)換3、p-v圖和T-s圖四、絕熱可逆過(guò)程絕熱可逆過(guò)程是定熵過(guò)程1、過(guò)程方程定熵過(guò)程為指數(shù)方程，定熵指數(shù)通常以k表示。對(duì)于理想氣體k=2、初、終態(tài)參數(shù)的關(guān)系及能量轉(zhuǎn)換能量轉(zhuǎn)換3、p-v圖和T-s圖

五、四種典型熱力過(guò)程p-v圖和T-s圖4-6理想氣體熱力過(guò)程綜合分析一、多變過(guò)程方程二、在p-v圖及T-s圖上表示三、Δu、Δh和Δs四、w，wt和qq=五、比熱容六、多變指數(shù)定壓過(guò)程定溫過(guò)程定熵過(guò)程定容過(guò)程七、多變過(guò)程與四種典型熱力過(guò)程的關(guān)系八、多變過(guò)程的能量關(guān)系w/q：膨脹，吸熱;壓縮,放熱膨脹，放熱;壓縮,吸熱1、多變過(guò)程在p-v圖和T-s圖上表示從定容線出發(fā)，n由-0+，沿順時(shí)針?lè)较蜻f增九、關(guān)于T-s圖及p-v圖2、過(guò)程中各能量項(xiàng)正負(fù)方向分析（1）熱力學(xué)能與焓

等溫線是確定du、dh正負(fù)的分界線（2）熱量

等熵線是確定q正負(fù)的分界線（3）體積變化功

等容線是確定w正負(fù)的分界線（4）技術(shù)功

等壓線是確定wt正負(fù)的分界線（5）各能量項(xiàng)正負(fù)方向圖3、在p-v圖上確定T增大及s增大方向

在T-s圖上確定p增大及v增大方向利用特殊過(guò)程的特性，如利用過(guò)程的能量關(guān)系，如0p-v圖和T-s圖上的曲線簇4、在T-s圖上用圖形面積表示Δu和Δh例：ha-hb用什么面積表示?考慮過(guò)程等壓

c思考：若實(shí)際氣體，如何？依據(jù)：

a）T-s圖上過(guò)程下面積表示qb）qp=Δh，qv=Δua4-7水蒸氣的基本過(guò)程一、基本公式過(guò)程中狀態(tài)參數(shù)確定—圖表或?qū)Ｓ贸绦蛴?jì)算。功、熱量的計(jì)算式：注意理想氣體過(guò)程的區(qū)別第一定律與第二定律表達(dá)式均成立理想氣體特有的性質(zhì)和表達(dá)式不能用可逆二、水蒸氣基本熱力過(guò)程計(jì)算步驟計(jì)算步驟：1、確定初終態(tài)參數(shù)：根據(jù)初態(tài)已知兩個(gè)參數(shù)，從表或圖中查其他參數(shù)；根據(jù)過(guò)程特征及一個(gè)終態(tài)參數(shù)確定終態(tài)，再?gòu)谋砘驁D上查得其他參數(shù)。2、計(jì)算過(guò)程中的功和熱：根據(jù)已求得的初、終態(tài)參數(shù)計(jì)算q、△u及w。3、在p-v、T-s、h-s圖上表示熱力過(guò)程：

ps

T

v

三、定壓過(guò)程汽化潛熱p/MPa0.0010.010.111022.12/(kJ/kg)2485.02392.92257.92013.61319.70水蒸氣的定壓過(guò)程q=hwt=0342pv1例：鍋爐中，水從30℃，4MPa,定壓加熱到450℃

q=h2-h1ts(4MPa)=250.33℃鍋爐、換熱器水蒸氣的定壓過(guò)程例：水從30℃，4MPa,定壓加熱到450℃

q=h2-h12Tshs2h1=129.3kJ/kgh2=3330.7kJ/kgh2h1134143=3201.4kJ/kg四、定熵過(guò)程注意：水蒸氣其中為經(jīng)驗(yàn)數(shù)字過(guò)熱蒸汽飽和蒸汽濕蒸汽或水蒸氣的絕熱過(guò)程p12’pvp2不可逆過(guò)程：

汽輪機(jī)、水泵12可逆過(guò)程：

s12

12’q=0水蒸氣的絕熱過(guò)程汽輪機(jī)、水泵q=02’12Ts不可逆過(guò)程：

可逆過(guò)程：

sp1p2水蒸氣的絕熱過(guò)程汽輪機(jī)、水泵q=0hs不可逆過(guò)程

可逆過(guò)程：

sp1p221h1h2h2’2’透平內(nèi)效率

例1.水蒸氣從初態(tài)p1、t1定壓冷卻到終態(tài)p1、x2的定壓過(guò)程。1.查圖shp1t1x=1x221h1h22.查表(1)根據(jù)查出h1，再查p2下的飽和