暖通第四章2011(免费阅读).ppt

第四章 理想气体的热力过程和气体压缩 第一节 分析热力过程的目的及一般方法 一、分析热力过程的目的和任务 1、 工程中实施热力过程主要目的 （1）完成一定的能量转换。 （2）使工质达到一定的热力状态。 2、研究热力过程的任务 揭示状态变化的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及传递的能量、热量和功量。 第二节 定容过程、定压过程、定温过程和定熵过程（四种基本热力过程） 一、定容过程 定容过程是热力系统在保持比容（比体积）不变的情况下进行的吸热或放热过程。 1、过程方程 过程方程p与v表示之间的关系。 第三节 多变过程的综合分析 一、多变过程方程 具有如下变化规律 的过程，称为多变过程。n为多变指数。 第四节 压气机的理论压缩轴功 对压气机进行热力分析的主要任务是计算气体自初态压缩到预定的终态时，压气机所耗的轴功，并探讨省功的途径。 一、压气机分类 1、按工作原理分为：活塞式（手打气气筒），叶轮式（离心式等）以及引射式。 2、按产生压缩气体压力分为：通风机（115kPa），鼓风机（115-350kPa）以及压气机（350kPa）。 第五节 活塞式压气机的余隙影响 余隙容积的相对大小用余隙百分比表示： 式中V3——余隙容积（V1-V3）——活塞排量。 一、余隙对排气量的影响 第六节 多级压缩及中间冷却 多级压缩的必要性： （1）升压比约大，气体压缩终了温度越高，影响气缸润滑油的性能。一般空气压缩机的排气温度应小于160-180oC。 （2）升压比越高，容积效率越小。 则有 当余隙容积一定时，升压比增大，则有效吸气量减少。当升压比达到某一极限时，则新气完全不能进入气缸。因此当需要获得较高的压力时，必须采用多级压缩。 二、余隙对理论压气轴功的影响 由于p1=p2、p3=p4，所以 无论压气机有无余隙，压缩单位质量气体所需理论功相同。然而，有余隙容积时，进气量减少，气缸容积不能充分利用，并且有害的余隙容积的影响随压力比的增加而增加。 二、多变过程的膨胀功、技术功 1、膨胀功 在没有摩擦的情况下，定熵过程的膨胀功、技术功和热量可分别计算如下： 利用 2、技术功 从热力学第一定律导出 因此， 即绝热过程的技术功等于膨胀功的n倍。 三、热量以及多变比热 热量 由多变过程比热定义 可以知道 问题|：（1）比热可以为负值吗？ （2）再什么条件下为负？ （3）会证明多变比热容吗？ 理想气体 n w,wt ,q的计算 多变过程比热容 Cn可否为负？ (1) 当 n = 0 (2) 当 n = 1 多变过程与基本过程的关系 (3) 当 n = k (4) 当 n = ? 基本过程是多变过程的特例 p T s v n p T s v 2、判断准则 （1）由于理想气体的内能只是温度的单值函数，判断内能变化可以定温线为基准，定温线上内能变化为零，温度升高，内能增加（Du0），温度降低，内能减少（Du0）。 （2）根据膨胀功定义式，判断功量变化可以定容线为基准，定容线上功量变化为零，比容增加作正功，比容减少作负功。 （3）根据技术功定义式， 判断技术功变化可以定压线为基准，定压线上轴功变化为零，压力增加，功量为负，压力减少，功量为正。 （4）根据热量定义式， 判断热量变化可以定熵线为基准，定熵线上热量变化为零，熵增加吸热，热量为正，熵减少放热，热量为负。 理想气体基本过程的p-v,T-s图 s T v p p p s v v T T s s 理想气体基本过程的p-v,T-s图 s T v p p p v v T T s s u在p-v,T-s图上的变化趋势 s T v p u T = ?u0 ?u0 w在p-v,T-s图上的变化趋势 s T v p ?u0 ?u0 ?h0 ?h0 w0 w0 q在p-v,T-s图上的变化趋势 s T v p ?u0 ?u0 ?h0 ?h0 w0 w0 wt0 wt0 q0 T q0 u,h,w,wt,q在p-v,T-s图上的变化趋势 s T v p ?u0 ?u0 ?h0 ?h0 w0 w0 wt0 wt0 q0 u↑,h ↑(T ↑) w ↑(v ↑) wt ↑(p ↓) q ↑(s ↑) q0 例题 (1) 在p-v图上，画出T与s增大的方向；在T-s图上，画出p与v增大的方向。并说明理由。 例2、绝热指数 k=1.667的理想气体，从相同的初态1，先后经历n=0.8和n=1.4的多变过程1a及1b膨胀。试将这两个过程表示在p-v图和T-s图上，并确定它们的q, w及Du的正负号。 二、单级活塞压气机工作原理 活塞的