《工程热力学》第四章 气体与蒸汽的热力过程

1第四章气体和蒸汽的基本热力过程（4学时）基本内容：热力过程分析定容过程定压过程定温过程绝热过程及变比热绝热过程计算理想气体多变过程分析计算水蒸气的基本过程基本要求：掌握从基本定律、基本概念及公式出发，导出各类过程计算所需公式的方法熟悉各过程在P-V图T-S图的表示；能利用P-V图T-S图分析各过程能量变化的情况区别轴功、容积功、推动功的概念及内涵2热力过程分析概述综述研究热力过程的目的分析热力过程的方法分析内容及步骤1）确定过程状态参数变化规律即过程方程式2）根据已知参数及过程方程式,确定未知参数3）热力学能Δu、焓Δh变化4）计算膨胀功w及轴功wS5）以P-v，T-s图表示6）计算热量q34-2定容过程1、定义：系统的比容保持不变时系统状态变化所经历的过程2、过程方程式及初、终态关系3、热力学（内）能Δu、焓Δh、熵Δs计算4、膨胀功w及轴功ws，过程热量q5、P-v，T-s图4P112VP2微元功w12=0v1v2PST112VTT2S1S2微元热量q12定容过程P-V图为一水平线，微元容积功为0T-S图为一指数曲线微元技术（轴）功54-3定压过程1、定义：系统的压力保持不变时系统状态变化所经历的过程2、过程方程式及初、终态关系3、热力学（内）能Δu、焓Δh、熵Δs计算4、膨胀功w及轴功ws，过程热量q5、P-v，T-s图6P1=P212P微元功w12=P（V2-V1）v1v2PST112PTT2S1S2微元热量q12定压过程P-V图为一水平线，微元轴功为0T-S图为一指数曲线7ST112VTT2S1S2V微元热量q122PP112VP2V1=v2VP微元技术（轴）功wtS2PV2P微元容积功wV2T-S图中定压力线较定比容线平坦！！定容过程与定压过程比较8例题有3kg空气按定压过程吸入热量630kj，空气初温T1=310K，且过程是可逆的，求此时空气的终温T2=？过程功W？熵的变化Δs？，空气比热按定值比热计算94-4定温过程1、定义：系统的温度保持不变时系统状态变化所经历的过程2、过程方程式及初、终态关系3、热力学（内）能Δu、焓Δh、熵Δs计算4、膨胀功w及轴功ws，过程热量q5、P-v，T-s图10P112TP2微元功w12=0v1v2PST1=T212TTS1S2微元热量q12定温过程P-V图为一双曲线，微元容积功与轴功相等T-S图为一水平线微元轴功ws114-5绝热过程（定熵过程）1、定义：系统与外界不发生热量交换的过程；无耗散的准静态绝热过程为定熵过程。2、过程方程式导出（定值比热条件下）3、初、终态关系4、热力学（内）能Δu、焓Δh、熵Δs计算5、膨胀功w及轴功ws、热量q6、P-v，T-s图7、变值比热条件下绝热（定熵）过程的分析1）用平均绝热指数km的方法2）利用热力性质表计算特点计算依据相对压力Pr的计算式、相对比容Vr的计算式12P112sP2微元功w12=0v1v2PST112sTS1=S2S2微元热量为0绝热过程P-V图为一曲线，T-S图为一垂直线微元轴功wsvT213作业4-1；4-4；4-10144-1理想气体多变过程1、多变过程定义：2、多变过程分析3、过程方程式及参数变化关系4、膨胀功w及轴功ws；过程热量q5、P-v，T-s图6、关于多变指数n各类热力过程计算公式见下表15ST112V（n=∝）TT22P（n=0）P112V（n=∝）P2V1PV2P（n=0）V2各种热力过程P-V、T-S图比较2T（n=1）2s（n=k）2s（n=k）2T（n=1）2n2n16各类热力过程计算公式表（定值比热条件）过程过程初、终态功量交换（j/kg）热量交换方程式参数间关系WWsq（j/kg）定容V=cV2=V1;T2/T1=P2/P10V×(P2-P1)Cv(T2-T1)定压P=cP2=P1;T2/T1=V2/V1P(V2-V1)=Rg(T2-T1)0Cp(T2-T1)定温Pv=cT2=T1;P2/P1=V2/V1P1V1ln(V2/V1)WW绝热Pvk=cP2/P1=[V1/V2]kKWT2/T1=[V1/V2]k-1=[P2/P1](k-1)/K(P1V1-P2V2)/(k-1)=Rg(T1-T2)/(k-1)0多变Pvn=cP2/P1=[V1/V2]nnWT2/T1=[V1/V2]n-1=[P2/P1](n-1)/n(P1V1-P2V2)/(n-1)=Rg(T1-T2)/(n-1)Cn(T2-T1)={Cv-Rg/(n-1)}×(T2-T1)=Cv（n-k）/(n-1)×(T2-T1)174-7水蒸气的基本过程一、定容过程二、定压过程**三、定温过程四、定熵过程**18一个思考作业Problem2.1(Forgraduatestudent(s)andbonusforundergraduatestudents):Provethatpurewatervaporcanreachsaturationinthefollowingprocesses:(a)isothermalcompression（等温压缩过程）[Hint:useideaspresentedin(Amagat–Andrews)PhaseDia-grams;downloadseparately.];(b)adiabaticexpansion（绝热膨胀）[Hint:solvefordf/dT].19作业4-13；4-16；4-18；4-22；4-26；4-34