工程热力学第四章lm——工程热力学课件PPT

2.分析
基本过程
利用热力学第一定律、工质性质及过程方程进行分析
内容：状态参数的变化，热量与功量的交换
3.修正 实际过程不同于简单过程，需根据实际情况对结果进 行修正。
分析热力过程的一般步骤
1.依据热力过程特性建立过程方程式
p f (v) , T f ( p) , T f (v)
2.确定初、终状态的基本状态参数 根据已知参数及过程方程求未知参数
2 v dp 1T
2
1 cp
dT T
2 R dp 1p
热力过程中传递的能量
2. w , wt , q的计算
能量方程 q u w
q h wt
闭口系统 开口稳态稳流
可逆过程的 w , wt , q
2
2
w pdv 1
wt 1 vdp
2
q 1 Tds
绝热过程
绝热过程：系统与外界在没有热量交换的情况下所进行 的状态变化过程。
工程热力学
Engineering Thermodynamics
北京航空航天大学
作业
习题4-6，4-7，4-15，4-16，4-18
第四章 理想气体的热力过程及气体压缩
分析热力过程的目的及一般方法 绝热过程 多变过程的综合分析 压气机的理论压缩轴功 活塞式压气机的余隙影响 多级压缩及中间冷却
3. 在pv图及Ts图上表示过程，使过程直观，便于分析。
4.计算过程中传递的热量和功量。
能量方程
计算 u , h , s
计算 w , wt , q
研究热力学过程的依据
热力学第一定律： q du w dh wt
稳态稳流：
q
h
1 2
c 2
gz
ws
理想气体：
pv RT cp cv R u f (T ) h f (T )
实施热力过程的目的
常见热力设备
动力机 压气机 热交换器 喷管（扩压器） 膨胀阀（毛细管）
实施热力过程的目的
使工质达到一定的热力状态 完成一定的能量转换
分析热力过程的目的和任务
目的：研究外部条件对热能和机械能转换的影响，通过 有利的外部条件，达到合理安排热力过程，提高 热能和机械能转换效率的目的。
k cp cv
可逆过程： w pdv wt vdp
q Tds
热力过程中工质的状态参数
初、终态基本参数的计算
1.理想气体状态方程
pv RT
p1v1 p2v2
T1
T2
2.过程方程式：描述过程中状态变化的特征
p f (v) T f ( p) T f (v)
热力过程中传递的能量
1. u, h, s的计算
任务：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以及与外界 交换的热量与功量。
利用外部条件, 合理安排过程，形成最佳循环 对已确定的过程，进行热力计算
分析热力过程的一般方法
1.简化
实际工质 实际过程 复杂，不易分析
简化抽象
理想工质 简单过程 简单，易于分析
归纳 分类
可逆过程：
wt
k k 1 RT1
1
p2 p1
k 1 k
多变过程的综合分析
多变过程：凡过程方程为 pvn Const 的过程称为多变 过程，其中n为多变指数。
n——对于某个指定的多变过程，n为常数
对于不同的多变过程，n有不同的值
n＝0时，p＝Const，表示定压过程 n＝1时，pv＝Const，表示定温过程 n＝k时，pvk＝Const，表示绝热过程 n＝±∞时，v＝Const，表示定容过程
pdv R
vdp
wenku.baidu.com
pdv
0
(cv R) pdv cvvdp cp pdv cvvdp 0
cp dv dp 0 k Const ln pvk Const
cv v p
pvk Const
条件？
初、终态状态参数间的关系
pvk const
p2 ( v1 )k p1 v2
pvk ( pv)vk1 RTvk1 const
Tvk 1 const
T2 ( v1 )k 1 T1 v2
pvk
pkvk p k 1
(RT )k pk 1
const
T
k 1
const
pk
T2
(
p2
)
k 1 k
T1 p1
过程在pv图和Ts图上的表示
pvk const
p
p v
s
k
p v
ds q 0 定熵过程
T
T
2’
1 2
2’ 可逆绝热
1 2
v
s
绝热过程中的能量转换
u , h , s 的计算
状态参数的变化与过程无关
内能变化 焓变化 熵变化
u cvdT h cpdT
s 0
绝热过程中的能量转换
w , wt , q 的计算
q0 q0
pvk Const
w
2 1
pdv
p1v1k
2 1
dv vk
w
RT1 k 1
1
p2 p1
k 1 k
w
RT1 k 1
1
v1 v2
k 1
k
1( 1
p1v1
p2v2 )
k
R
1
(T1
T2 )
绝热过程中的能量转换
技术功 wt
绝热
稳态稳流： q h wt 0
wt h h1 h2
理想气体：
wt
cp (T1
T2 )
k
k
1
R(T1
T2 )
k
k 1
(
p1v1
p2v2 )
基本热 力过程
多变指数n
实际过程可用多段多变过程近似表示，其中每个多变 过程的多变指数n可由该多变过程的初终态求出。
p2 p1
v1 v2
n
ln p2 n ln v1
p1
v2
ln p2 n p1
ln v1 v2
多变过程的能量转换
w
pdv
R n 1 (T1
T2 )
pvn const
wt nw
R q u w cv (T2 T1) n 1 (T2 T1)
(cv
n
R
1)(T2
T1)
n n
-k 1
2
u 1 cvdT
2
h 1 cpdT
s
2q
1T
2
1 cv
dT T
2 p dv 1T
2
1 cv
dT T
2 dv R 1v
q du pdv cvdT pdv
pv RT
按 q dh vdp cpdT vdp 进行计算，可得：
s
2q
1T
2
1 cp
dT T
是对实际过程的简化和抽象，又是实际过程的一种近似
什么样的过程可以抽象 为绝热过程？
1.过程进行的很快，来不及与外界交换热量 气体压缩 2.系统与外界的换热量很小，可以忽略不计 保温层
绝热过程的过程方程式
绝热： q du pdv cvdT pdv 0
pv RT
cv d
pv R
pdv
cv