第4章气体的热力过程.ppt
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1、1,第 四 章 气体的热力过程,4.1 理想气体的基本热力过程,4.2 理想气体热力过程的功及热量,4.3 压气机的热力过程,4.4 水蒸气的等压过程及绝热过程,4.5 绝热节流,4.6 气体在喷管内的流动过程,2,4.1 理想气体的基本热力过程, 目的 以热力学第一定律为基础,分析可逆的基本热力过程中能量转换、传递关系,揭示过程中工质状态参数的变化规律及热量和功量的计算。, 方法和手段,求出过程方程及计算各过程初终态参数。,根据热力学第一定律及气体性质计算过程中功和热。,画出过程p-v及T-s图,分析过程中参数及能量关系。,可用的公式。,1.研究热力过程的目的、方法,4.1.1 气体基本热力
2、过程,3,2.基本热力过程,在log p-logV 图上有log p = -nlnV + c,常数,=常数 多变过程,定压过程,定温过程,定熵过程,定容过程,4,4.1.2 理想气体多变过程,1. 过程方程,定容过程(v=常数),定压过程(p=常数),5,定温过程,定熵(可逆绝热)过程,取定比热容,积分,三式适用于: 理想气体、 定比热、 可逆绝热过程。,6,2. 理想气体的多变过程的热力学能差、焓差和熵差,定比热容,7,3. 多变指数,4. 在p-v图及T-s图上表示,斜率,8,定容过程:,定压过程:,定温过程:,定比熵过程 (可逆绝热),p,v,o,.,n=0,n=1,n=,n=,T,s,
3、o,.,n=0,n=1,n=,n=,9,多变过程,更多关于T-s图及p-v图, 在p-v 图上确定 T 增大及 s 增大方向 在T-s 图上确定 p 增大及 v 增大方向,n,n,10,利用特殊过程的特性,如,利用过程的能量关系,如,0,p,v,o,.,n=0,n=1,n=,n=,u0 h0,s0 q0,w0,u0 h0,s0 q0,T,s,o,.,n=0,n=1,n=,n=,w0,11, 在T-s图上用图形面积表示u和h,例:ha - hb用什么面积表示?,考虑过程等压 c,依据: a.T-s图上过程下面积表示q,b.qp=h,qv=u,a,12,4.2 理想气体热力过程的功及热量,4.2.
4、1 理想气体基本过程的膨胀功和技术功,1. 多变过程的膨胀功和技术功,13,2. 可逆绝热过程的膨胀功和技术功,14,同样,15,3. 定容过程的膨胀功和技术功,4. 定压过程的膨胀功和技术功,5. 定温过程的膨胀功和技术功,16,4.2.2 气体热力过程的热量及多变过程的比热容,q =,2. 比热容,1. 热量,17,4.2.3 多变过程的能量关系,膨胀,吸热,压缩, 放热,膨胀,放热,压缩, 吸热,A510144,A410266,A401155,18,压缩气体可用于: 动力机、风动工具、制冷工程、化学工业、潜水作业、 医疗、休闲等。,4.3 压气机的热力过程,压气机分类: 按压头高低,通风
5、机,鼓风机,压气机,4.3.1 概述,19,按工作原理,活塞式压头高,流量小,间隙生产,叶轮式压头低,流量大,连续生产,压气机不是动力机,压气机中进行的过程不是循环,20,4.3.2 单级活塞式压气机工作原理,1. 工作原理,0-1:吸气,传输推动功p1v1,2-3:排气,传输推动功p2v2,压气机耗功:,注意:压气机生产量通常用单位时间里生产气体的标准 立方米表示,不同于进气或排气状态。,1-2:压缩,耗外功,21,o,1,2s,.,.,2T,2n,2. 理论耗功,wC取决于初、终态及过程特征,(1) 绝热压缩,(2) 等温压缩,(3) 多变压缩,22,讨论: (1),理想压缩是 等温压缩,
6、(2)通常为多变压缩, 1n,思考 自行车轮胎压力通常应维持在0.25 MPa左右,用手动打气筒向轮胎充气时用湿毛巾包在打气筒外壁,会有什么后果?,23,4.3.3 余隙容积的影响,1. 余隙容积,产生原因,布置进、排气结构,制造公差,部件热膨胀,几个名词:,气缸工作容积(活塞排量) Vh(=V1V3),余隙容积Vc(=V3),有效吸气容积Vef(=V1V4),余隙容积比 =Vc/Vh,24,生产过程: 1-2 质量m1气体压缩:p1p2 2-3,气体排向储气罐,3-4,气体膨胀p2 p1,4-1,气体吸入气缸,生产量(每周期):,25,2. 余隙容积对生产量的影响,容积效率,讨论:,确定,一
7、定,26,3. 余隙容积对理论耗功的影响,27,即余隙对生产1 kg气体理论耗功无影响 (实际上还是使耗功增大)。,归纳: 余隙存在使 1)生产量下降 2)实际耗功增大,有害容积,28,4.3.4 多级压缩和级间冷却,1. 多级压缩和级间冷却,分级压缩,级间冷却,工程上需要高压气体, 但压缩过程中随 p 升高 T 升高;V 下降。为使,29,o,1,2a,T,.,a,3,.,.,n,n,2,2. 理论耗功分析,1,n,低压缸,a,p,中冷器,3,n,高压缸,2,每生产1 kg压缩气体:,令,30,推广:若m级,则,讨论: (1)按,选择各级中间压力,优点:,a. 各级耗功相等,(总耗功,有利于
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