第七讲-等熵过程及压气机热力过程PPT参考课件

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理想气体的绝热和等熵过程

理想气体的绝热和等熵过程

理想气体的绝热和等熵过程理想气体的绝热和等熵过程是热力学中重要的概念。

在理论物理和工程实践中,对于理想气体在绝热和等熵过程中的行为有着深入的研究和应用。

本文将对理想气体的绝热和等熵过程进行探讨,分析其性质和运动规律。

1. 绝热过程绝热过程是指在不与外界交换热量的条件下,理想气体发生的过程。

在绝热过程中,系统的熵保持不变。

根据理想气体状态方程PV = nRT,可以推导出绝热过程下的物理规律。

假设初始状态下理想气体的压强、体积和绝对温度分别为P1、V1和T1,终态下的压强、体积和绝对温度为P2、V2和T2。

根据理想气体状态方程可以推导出以下关系:P1V1^(γ) = P2V2^(γ) (1)其中γ为绝热指数,对于单原子分子理想气体,γ = 5/3。

由公式(1)可以得出绝热过程的性质。

当绝热过程中理想气体体积增大时,压强降低。

反之,当体积减小时,压强增加。

这是因为在绝热过程中,不存在能量的转移,气体做功的能力体现为体积和压强的变化。

2. 等熵过程等熵过程是指理想气体在熵保持不变的条件下进行的过程。

在等熵过程中,系统的熵保持不变,即ΔS = 0。

根据热力学第二定律,等熵过程中系统的熵保持不变。

根据理想气体状态方程PV = nRT,可以得出等熵过程中的物理规律。

假设初始状态下理想气体的压强、体积和绝对温度分别为P1、V1和T1,终态下的压强、体积和绝对温度为P2、V2和T2。

根据理想气体状态方程可以推导出以下关系:P1V1^(γ-1) = P2V2^(γ-1) (2)由公式(2)可以得出等熵过程的性质。

在等熵过程中,当气体体积增大时,压强降低;当体积减小时,压强增加。

与绝热过程相比,等熵过程中的绝热指数γ-1,对于单原子分子理想气体,γ-1 = 2/3。

3. 绝热和等熵过程的区别绝热过程和等熵过程在热力学中具有不同的定义和性质。

首先,在绝热过程中,系统与外界不交换热量,而在等熵过程中,系统的熵保持不变,即ΔS = 0。

等熵过程资料

等熵过程资料

等熵过程的理论研究进展
理论进展
• 等熵过程的理论研究包括状态方程、过程曲线等方面 • 等熵过程的理论研究可以通过热力学、统计力学等方法 进行
研究进展
• 近年来,等熵过程的理论研究在量子力学、高温气体等 方面取得进展 • 近年来,等熵过程的理论研究在多相流、燃烧等领域取 得进展
等熵过程的实验研究进展
等熵过程的定义与性质
等熵过程
• 一个热力学过程中,系统的熵保持不变的过程 • 等熵过程的一个重要性质是不可逆性 • 等熵过程的状态方程为pV^k = 常数,其中k为气体的绝 热系数
等熵过程的性质
• 过程中能量转换,但总熵保持不变 • 等熵过程可以是等温、等压、等体积等过程 • 等熵过程在理想气体和实际气体中的表现不同
等熵过程的性质
• 等熵过程是一种不可逆过程 • 等熵过程的能量转换和守恒性质
等熵过程的能量转换与守恒
能量转换
• 在等熵过程中,系统的能量可以通过热量和功的形式进行转换 • 等熵过程中的能量转换满足热力学第一定律
能量守恒
• 在等熵过程中,系统的总能量保持不变 • 能量守恒定律的表达式为ΔU + W = Q
• 在等熵过程的绝对零度时,系统的熵趋于零 • 热力学第三定律的表达式为S(T = 0) = 0
等熵过程的可逆性与不可的过程 • 可逆过程满足热力学第一定律和热力学第二定律
不可逆过程
• 无法完全恢复到初始状态的过程 • 不可逆过程满足热力学第一定律和热力学第二定律
等熵加热
• 系统在恒定压力下,吸收热量的过程 • 等熵加热过程中,系统的熵保持不变
等熵冷却
• 系统在恒定压力下,放出热量的过程 • 等熵冷却过程中,系统的熵保持不变

工程热力学(压气机的热力过程)资料PPT文档31页

工程热力学(压气机的热力过程)资料PPT文档31页
39、没有不老的誓言,没有不变的承 诺,踏 上旅途 ,义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人, 决不会 坚不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭,生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍,就是一下子不要学很多。——洛克
工程热力学(压气机的热力过程)资料
36、“不可能”这个字(法语是一个字 ),只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气,不要看破要突 破,不 要嫉妒 要欣赏 ,不要 托延要 积极, 不要心 动要行 动。 38、勤奋,机会,乐观是成功的三要 素。(注 意:传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素,但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出,乐 观是成 功的第 三要素 。

第七讲 等熵过程及压气机热力过程

第七讲 等熵过程及压气机热力过程
0
s
2
p2 s 1 Rg ln 0 p1
0
s
0
2
p2 s 1 Rg ln p1
0
由热力性质表查得温度T2
例题4.3
N2气体被可逆绝热压缩,初态p1=105Pa,T1=300K, 终态p1=8×105Pa。求终态温度T2及压缩5kmolN2气 体的压缩过程功和所需要的轴功。按(1)定值绝热指数; (2)平均绝热指数;(3)热力性质表。 解: (1) 定值绝热指数 由表3.2,CV,m=0.741×28=20.75J/mol· K;
多变过程膨胀功表达式中需要有多变指数
w
Rg n 1
(T1 T2 )
能量守恒:
q u w cv (T2 T1 ) Rg n 1 (T1 T2 ) (cv )(T2 T1 ) n 1 Rg
比热容的原始定义:
q c T
q1 380 c1 3.405 kJ/( kg K) T1 111.6 q2 210 c2 1.6733 kJ/( kg K) T2 125.5
3)压缩过程可逆。 满足上述条件的压气机称
理想压气机。
重要参数指标定义:
排气压力与进气压力之比 称增压比 π = p 2/ p 1
余隙容积
基本分析
全过程应包括有:吸气、压缩、排气三个过程,故是开口 系统,压缩机耗功应该是技术功。当进口动能差、位能差 忽略时即为轴功 吸气过程:由假设 2) 0—1:进气过程外界对压缩机作 功 p1(v1-0) 压缩过程:由假设3) 1—2:有三种情况:等熵、等温、 多变
解:1)按第一定律观点 Δ u=q+w Δ u1=380-300=80kJ/kg Δ u2=210-300=-90kJ/kg

工程热力学(压气机)

工程热力学(压气机)

1
RgT1
p2 p1
1
多变过程:
n1
wc,n
n
n
1
RgT1
p2 p1
n
1
等温过程:
wc,T
RgT1 ln
p2 p1
1
T2s
T1
p2 p1
n1
T2n
T1
p2 p1
n
T2T T1
工程热力学 Thermodynamics
叶轮式压气机的耗功计算
wC
h2
理想气体
1.4 1
1)
429.1 kJ/kg
工程热力学 Thermodynamics
因 T1 T2 T3 ,且各级压缩比相等,故各级压气机排气温度相等
p
T2
T3
T4
T1
1
1.41
293 4 1.4
435 K
(2) 单级压气机的排气温度
κ1
T5
T1
p5 p1
κ
O
0.4
293
6.304 106 98.5 103
一、概述
工程热力学 Thermodynamics
工程热力学 Thermodynamics
二、耗功计算
理想气体
wC h2 h1 cp (T2 T1)
1
T2
T1
p2 p1
理想气体
wC h2 h1 cp (T2 T1)
T2 T2 ,C,s
h2 h2 ,C,s
C,s
wC wC
-
Rgln
p2 ) p1
T
2
471.5
2
6 (1.004ln 0.287ln4) 0.336 ( kW K )

工程热力学课件压气机热力过程

工程热力学课件压气机热力过程

解 单级多变压缩时排气温度为
T 3T 1(p p1 3)nn 129 (0 6 .0 1)1.1 2 .2 157 .73 K 9
t3=300.790c 单级压缩时压气机消耗的功率为
N
Wc,n 3600
mn 3600n1RT1[1(
p3 p1
n1
)n ]
108.51.210.287290[1(
6
1.21
nn 1p 1 V 1 1 (p p 1 2)n n 1 - nn 1p 4 V 4 1 (p p 4 3)n n 1
p1p4,p2p3
W c,nnn 1p1(V1V4)1(p p1 2)nn 1
Wt,34=- Wt,43
p3Βιβλιοθήκη 241Vc
Vh V1-V4
W c,nnn 1p1(V1V4)1(p p1 2)nn 1
V
式中,V1 - V4= m’v1 , m’为有余隙 容积时进入气缸的气体质量
有余隙容积压缩机示功图
压缩1kg 气体所消耗的功为: W c,nW m c,'n nn 1p1v11(p p1 2)nn 1
无余隙容积时,压缩1kg 气体所消耗的功为:
W' c,n
nn1p1v11(pp12)nn1
有余隙容积和无余隙容积时,压缩1kg 气体所消耗的功是相同的
1V Vh c(p p1 2)1 n111 n1
1V Vh c(p p1 2)1 n111 n1
Vc Vh
p2 p1
称为压缩机的余隙比 称为压缩机的增压比
1
容积效率: V 1(n 1)
增大时,容积效率降低; 提高时,容积效率也降低。
3、增压比对容积效率的影响
p

第七讲 等熵过程及压气机热力过程

第七讲 等熵过程及压气机热力过程

解: (1) 定值绝热指数
由表3.2,CV,m=0.741×28=20.75J/mol·K;
Cp ,m=1.038×28=29.06 J/mol·K
T2
T1
(
p2 p1
)
k 1 k
300
(
8105 105
1.41
) 1.4
543.4
K
W nCv,m(T2 T1) 5103 20.75(543.4 300) 2.5277104 kJ
解:1)按第一定律观点
Δu=q+w Δu1=380-300=80kJ/kg Δu2=210-300=
-90kJ/kg
查附表3 cv=0.717kJ/kg·K Rg=0.287 kJ/kg·K k=1.4
ΔT1=Δu1/cv=80/0.717=111.6K
ΔT2=Δu2/cv=-90/0.717=-125.5K
四个热力过程在p—v、T—s图上相互位置关系
1)p—v图上定温、定熵过程线的相互位置 从相同状态点出发,定熵线要比定温线?
dp/dv值 :
a.膨胀过程
定温过程:dp/dv=-p/v
定熵过程:dp/dv=-kp/v
b.压缩过程
陡!
2)T—s图上定容、定压过程线的相互位置 从相同状态点出发,定容线比定压线 ?
Rg n
1
(T1
T2 )
排气过程:由假设 2)
p2(0-v2) 因此:压气机消耗的功为
1)等熵:
wt
k k
Rg 1
(T1
T2 )
2)等温:
wt
RgT ln
v2 v1
p1v1 ln
v2 v1
3)多变:

第七讲等熵过程及压气机热力过程

第七讲等熵过程及压气机热力过程

Cp ,m=1.038×28=29.06 J/mol· K
p2 T2 T1 ( ) p1
k 1 k
8 105 1.4 300 ( ) 543.4 K 5 10
1.41
W nCv,m (T2 T1 ) 5 103 20.75 (543.4 300) 2.5277104 kJ
Ws kW 1.395 (2.531103 ) 3.531104 kJ
(3)按热力性质表 300K :
0 Sm 2
0 Sm .789J/(mol K) 1 191 5 p 8 10 0 2 Sm R ln 191.789 8.314 ln 208.97J/(mol K) 1 5 p1 10
多变过程
实际过程的多样性
实验:请课代表安排
4人一小组,每次2组
指数n叫多变指数
pv 定值
n
对一个过程,n值可以保持不变,不同的过程有不同的n 值;或一个过程中,在不同的局部中n是变化的 ln( p2 / p1 ) 多变指数n的确定原则: n ln(v2 / v1 ) 多变过程的参数关系 n 1 p2 v1 n T2 v1 n1 p2 n ( ) ( ) ( ) p1 v2 T1 v2 p1
c1 kcv 3.405 1.4 0.717 n1 0.893 c1 cv 3.405 0.717
c2 kcv 1.6733 1.4 0.717 n2 1.120 c 2 cv 1.6733 0.717
0
s
2
p2 s 1 Rg ln 0 p1
0
s
0
2
p2 s 1 Rg ln p1
0
由热力性质表查得温度T2

《工程热力学》课件

《工程热力学》课件

空调技术
空调系统的运行与热力学密切相关。制冷和 制热循环的原理、空调系统的能效分析以及 室内空气品质的保障等方面均需要热力学的
支持。
热力发电与动力工程
热力发电
热力学在热力发电领域的应用主要体现在锅炉、汽轮机和燃气轮机等设备的能效分析和 优化上。通过热力学原理,提高发电效率并降低污染物排放。
动力工程
热力学与材料科学的关系
材料科学主要研究材料的组成、结构、性质以及应用,而热力学为材料科学提供了材料制备、性能优 化和失效分析的理论基础。
在材料制备过程中,热力学可以帮助人们了解和控制材料的相变、结晶和熔融等过程,优化材料的性能 。
在材料性能优化方面,热力学为材料科学家提供了理论指导,帮助人们理解材料的热稳定性、抗氧化性 等性能,从而改进材料的制备工艺和应用范围。
热力学与其他学科的联系
热力学与物理学的关系
热力学与物理学在研究能量转换和传递方面有 密切联系。物理学中的热学部分为热力学提供 了基本概念和原理,如温度、热量、熵等。
热力学的基本定律,如热力学第一定律和第二 定律,是物理学中能量守恒和转换定律的具体 应用。
物理学中的气体动理论和分子运动论为热力学 提供了微观层面的解释,帮助人们理解热现象 的本质。
高效热能转换与利用技术
高效热能转换技术
随着能源需求的不断增加,高效热能转换与利用技术 成为研究的重点。例如,高效燃气轮机、超临界蒸汽 轮机等高效热能转换设备的研发和应用,能够提高能 源利用效率和减少污染物排放。
热能利用技术
除了高效热能转换技术外,热能利用技术的进步也是工 程热力学领域的重要发展方向。例如,热电转换技术、 热光转换技术等新型热能利用技术,为能源的可持续利 用提供了新的解决方案。

气体的热力过程课件

气体的热力过程课件

k 1

T2 T1

p2 P1

k

T2 T1


v1 v2
k 1
第二节 多变过程
四个典型过程只是实际过程的一些理想模型, 而实际热力过程可用最一般的过程方程即多变过程 来表示,即
pvn c n-多变指数
一、多变过程与四个典型过程的关系
n=0
p = c 等压过程
s1s1
s1 s1
RR
1 PR2
1 P2
1 P2
R ln
R ln
s2 s2 s2
R ln 0
0
0
P1 P1 P1
P2 PPPP1122 P1
掌握判断过程,记住结论
例3 在T-S图上判断两条等容线比容值的大小
分析:在T-S图上任给两等容线
v1
v2

s1 ss11
R ln RR llnn
0 00
v1 vv11
v2 vvvvv11122
v2 v1
3.定温过程
①特点 T=C或 T1 T2 ②过程方程
pv RT p1v1 p2v2 c
③能量变化
uu 00 hh 00
2
w pdv
在T-S图上更加直观
1
注:可利用状态方程
判断等值线的大小
p
TT
在P-v图2 '上,曲线的
斜率为:
2'
1
q0
q0
1 dp
p
vdp pdv 0
dv 2 v
2'
q
2
v
2
s

理想气体的等体过程和等压过程ppt课件

理想气体的等体过程和等压过程ppt课件

V2 V
Qp
E2
E1
W
12
p
等 p ( p,V2,T2) ( p,V1,T1)
压2
1

W
缩 o V2
V1 V
Qp E1
W
E2
例 质量为2.8g,温度为300K,压强为1atm的氮气, 等压膨胀 到原来的2倍。
求 氮气对外所作的功,内能的增量以及吸收的热量
解 根据等压过程方程,有
V2 V1 T2 T1
计算各等值过程的热量、功和内能的 理论基础.
(1) pV RT (理想气体的共性)
dQ dE pdV 解决过程中能
(2) Q E V2 pdV 量转换的问题 V1
1
(3) E E(T )(理想气体的状态函数)
(4) 各等值过程的特性 .
2
热容 比热容
热容
C dQ dT
T2 600K
因为是双原子气体 CV (5 2)R
A R(T2 T1) 249 J
Qp Cp (T2 T1) 873 J
13
E CV (T2 T1) 624J
比热容
c dQ C mdT m
3
一 等体过程 摩尔定体热容
特性 V 常量
过程方程 PT 1 常量 p
dV 0 dW 0 p2
由热力学第一定律
p1
dQV dE
o
( p2,V ,T2 )
( p1,V ,T1)
V
V
4
摩尔定体热容: 1mol 理想气体在等体 过程中吸收热量 dQV ,使温度升高 dT , 其 摩尔定体热容为:
W
dQp dE dW
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T2 (v1)n1 (p2)nn1
T1 v2
p1
多变过程热力学能、焓、熵
Δu=cvΔT,Δh=cpΔT
scv
lnT2 T1
Rg
lnv2 v1
8
例题4.4 1kg空气分两种情况进行热力过程,均作膨胀功300kJ。 一种情况下,吸热380kJ;另一种情况下吸热210kJ。 问两种情况下空气的热力学能变化多少?若两种过程都是 多变过程,求多变指数,并将两个过程在同一p—v图和 T—s图上绘出。(按定值比热容计算)
t2
Cp,m t1
29.3பைடு நூலகம்61.395
C t2 v,m t1
21.042
T230 (0 81 15050 )11 .3 .39 9 155 54 .50 K
W n C v , m t t 1 2 ( T 2 T 1 ) 5 1 3 2 0 . 0 1 ( 5 4 . 5 4 3 2 ) 0 0 2 . 5 0 1 3 4 k 0 1 W s k W 1 .3 ( 9 2 .5 5 1 3 3 ) 0 1 3 .5 1 3 4 k 0 1 J
W s k W 1 .4 ( 2 .5 2 1 3 ) 7 0 3 .5 7 3 1 4k 8 0J 8
4
(2) 按平均绝热指数: 在27℃ (300K)时
C p ,m t 0 1 (2- 9 2.9 1 0 .4 1 .2 4 2 19 7 5 2 .)1 9J 1 ./1 5 ( K 2 m )
解:1)按第一定律观点
Δu=q+w Δu1=380-300=80kJ/kg Δu2=210-300=-90kJ/kg
查附表3 cv=0.717kJ/kg·K Rg=0.287 kJ/kg·K k=1.4
ΔT1=Δu1/cv=80/0.717=111.6K
ΔT2=Δu2/cv=-90/0.717=-125.5K
四个热力过程在p—v、T—s图上相互位置关系
1)p—v图上定温、定熵过程线的相互位置 从相同状态点出发,定熵线要比定温线?
dp/dv值 :
a.膨胀过程
定温过程:dp/dv=-p/v
定熵过程:dp/dv=-kp/v
b.压缩过程
陡!
1
2)T—s图上定容、定压过程线的相互位置 从相同状态点出发,定容线比定压线 ?
定熵过程 Δs=0
s02
s01
Rg
lnp2 p1
0
由热力性质表查得温度T2
s02
s01
Rg
lnp2 p1
3
例题4.3 N2气体被可逆绝热压缩,初态p1=105Pa,T1=300K, 终态p1=8×105Pa。求终态温度T2及压缩5kmolN2气 体的压缩过程功和所需要的轴功。按(1)定值绝热指数; (2)平均绝热指数;(3)热力性质表。
n1cc11 kcvvc3.4 3.40 1 0 5 .40 5 .7 0.7117 0 7.893
n2cc22 kcvvc1 .6 1.67 7 1 3 .4 0 3 .3 7 0.3 711 717 .120
10

0<n1<n2<k
11
4.5 压气机的热力过程分析
本节内容: • 4.5.1 理想压缩机的假设 • 4.5.2 理想压气机耗功 • 4.5.3 三种过程耗功的比较 • 4.5.3 分级压缩中间冷却分析 • 4.5.4 余隙容积对压气机工作的影响 • 4.5.5 摩擦对压气过程的影响
2)多变指数
过程初终状态参数?
9
多变过程膨胀功表达式中需要有多变指数 wnRg1(T1T2) 能量守恒:
q u w c v ( T 2 T 1 ) n R g 1 ( T 1 T 2 ) ( c v n R g 1 )T 2 ( T 1 )
比热容的原始定义:
c q T
c1 qT 11131 .8 61 03.40k5Jk/(gK) c2 qT 221 22 1 .5 5 01.67k3Jk 3/g (K)
(3)按热力性质表
300K : Sm 0119.718J9/(m Ko)l
S m 0 2 S m 0 1 R ln p p 1 2 1.7 9 8 1 8 .3 9 1 l8 n 4 1 1 55 0 0 2.9 0J7 8 /( K m
6
附表9,得T2=541.3K Hm1=8723.9 J/mol;Hm2=15806 J/mol Ws=-n(Hm2-Hm1) =-5×103×(15806-8723)=-3.5415×104 kJ W= Ws /k= -3.5415×104/1.395=-2.5387×104 kJ 结果比较(1)543.4 (2)540.5 (3)541.3
在267℃(540K)
C p,mt0 1(29-2 .3 98 . 2 0 32 . 6 2 87 9 ) .29 2.83o3 K l2)
近似平均值: C p ,m t t1 2 2.3 9 3 2 22 6 6 2 2.1 7 7 7 9 2 2 3 7 2.3 9J 5/6 ( K m
C V ,m t t1 2 C p ,m t t1 2 R 2.3 9 5 8 .3 6 1 2.0 4 1J 4/2 ( K 5m
7
多变过程
实际过程的多样性
实验:请课代表安排 4人一小组,每次2组
pvn 定值
指数n叫多变指数
对一个过程,n值可以保持不变,不同的过程有不同的n 值;或一个过程中,在不同的局部中n是变化的
多变指数n的确定原则: 多变过程的参数关系
n ln(p2 / p1) ln(v2 /v1)
p2 ( v1 ) n p1 v2
解: (1) 定值绝热指数 由表3.2,CV,m=0.741×28=20.75J/mol·K;
Cp ,m=1.038×28=29.06 J/mol·K
T 2T 1(p p 1 2)kk 130 (8 0 1 1 50 5)0 1 1 .4 .4 15.4 4K 3
W n v , m ( T C 2 T 1 ) 5 1 3 2 0 . 7 0 ( 5 5 . 4 4 3 ) 3 0 2 . 5 0 1 2 4 k 0 7
dT/ds值 :
a.加热过程
b.冷却过程
定容过程dT/ds=T/cV
陡!
定压过程dT/ds=T/cp
2
定熵过程的变值比热容计算
适用情况:精度要求比较高的工程计算
1)平均绝热指数方法计算
过程方程:pvk=定值
k c p T2 c v T1
问题:当T2未知时,确定km值比较困难
2)按气体热力性质表数据计算
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