页数：111页文件大小：3.10 MB来源： 工程热力学ppt课件
本课件介绍理想气体状态方程与理想气体模型，讲解比热容的定义与内能、焓、熵的计算方法，进而分析定容、定压、定温、等熵与多变过程的过程方程、功与热量，并讨论活塞式压气机的压缩过程与耗功。
火力发电装置锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器过热器 ws=h 1-h 2ws=h 1-h 2
工程热力学的研究内容
工程热力学的两大类工质
§3-1 理想气体状态方程理想气体定义：凡遵循克拉贝龙(Clapeyron)方程的气体四种形式的克拉贝龙方程：注意:Rm 与 R 摩尔容积 Vm 状态方程统一单位 Ideal-gas equation of state
摩尔容积 Molar specific volume (Vm)阿伏伽德罗假说 Avogadro’s hypothesis:相同 p 和 T 下各理想气体的摩尔容积 Vm 相同在标准状况下 Vm 常用来表示数量
Rm 与 R 的区别 Rm——通用气体常数 R——气体常数 M-----Molar mass 例如 Universal Gas constant 与气体种类无关 Gas constant 与气体种类有关
计算时注意事项
计算时注意事项实例 V=1m 3 的容器有 N 2，温度为 20℃，压力表读数 1000mm Hg，pb=1atm，求 N 2 质量。1）2）3）4）
当实际气体 p 很小,V 很大,T 不太低时,即处于远离液态的稀薄状态时,可视为理想气体。哪些气体可当作理想气体 T>常温，p<7MPa 的双原子分子理想气体 O 2, N 2, Air, CO, H 2 如汽车发动机和航空发动机以空气为主的燃气等三原子分子（H 2O, CO 2)一般不能当作理想气体特殊可以，如空调的湿空气，高温烟气的 CO 2
§3-2(比)热容 Specific Heats 计算内能,焓,热量都要用到热容定义:比热容单位物量的物质升高 1K 或 1o C 所需的热量 The energy required to raise thetemperature of a unit mass of asubstance by one degree
§3-2(比)热容 Specific Heats 比热容 c:质量比热容 Cm:摩尔比热容 C’:容积比热容 Cm=M·c=22.414C’
Ts(1)(2)1K 比热容是过程量还是状态量?c 1c 2 用的最多的某些特定过程的比热容定容比热容定压比热容
定容比热容 cv 任意准静态过程 u 是状态量，设定容 Specific heat at constant volume
定压比热容 cp 任意准静态过程 h 是状态量，设定压 Specific heat at constant pressure
cv 和 cp 的说明
常见工质的 cv 和 cp 的数值 0o C 时：cv,air=
§3-3 理想气体的 u、h、s 和热容一、理想气体的 u 1843 年焦耳实验，对于理想气体 pv T 不变 AB 绝热自由膨胀真空
理想气体的内能 u 理气绝热自由膨胀 pv T 不变
理想气体内能的物理解释内能＝内动能＋内位能 T, v 理想气体无分子间作用力，内能只决定于内动能?如何求理想气体的内能 u T 理想气体 u 只与 T 有关
理想气体内能的计算理想气体，任何过程理想气体实际气体
理想气体的焓理想气体实际气体理想气体 h 只与 T 有关理想气体，任何过程
熵的定义:可逆过程理想气体理想气体的熵 pv=RT 仅可逆适用？T 1p 1v 1s 1T 2p 2v 2s 212 理想气体，任何过程
作业 3-13-53-103-1210 月 9 日(周四)的课
分子运动论
2、按真实比热计算理想气体的热容根据实验结果整理理想气体
3、按平均比热计算理想气体的热容 tt 2t 1c(cp,cv)附表 3，4，5，6c=f(t)摄氏℃求 O 2 在 100-500℃平均定压热容
1、若定比热理想气体Δs 的计算理想气体，任何过程
理想气体Δs 的计算 2、真实比热取基准温度 T 0 若为空气，查附表 2 得
理想气体变比热 s 过程已知 p 1,T 1,T 2,求 p 2 若是空气，查附表 2
理想气体变比热 s 过程定义 vr 用得较少，自学相对压力已知 p 1,T 1,T 2,查附表 2，得 pr(T 1)和 pr(T 2)，求 p 2
§3-5 研究热力学过程的目的与方法目的提高热力学过程的热功转换效率热力学过程受外部条件影响主要研究外部条件对热功转换的影响利用外部条件,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
研究热力学过程的对象与方法对象
研究热力学过程的依据
研究热力学过程的步骤 1)确定过程方程------该过程中参数变化关系 5)计算 w,wt,q 4)求 3)用 T-s 与 p-v 图表示 2)根据以知参数及过程方程求未知参数
§3-6 理想气体的等熵过程(
三个条件:(
理想气体 s 的过程方程
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若已知 p 1,T 1,T 2,求 p 2 理想气体变比热 s 过程自学
内能变化焓变化熵变化理想气体 sΔu,Δh,Δs,的计算状态参数的变化与过程无关
膨胀功 w 理想气体 sw,wt,q 的计算技术功 wt 热量 q
§3-7 理想气体热力过程的综合分析理想气体的多变过程(Polytropic process)过程方程 n 是常量，每一过程有一 n 值 nn = ks
理想气体 nw,wt,q 的计算多变过程比热容
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(
基本过程的计算是我们的基础，要非常清楚，非常熟悉。基本要求：拿来就会算参见书上表 3－4 公式汇总理想气体基本过程的计算
斜率理想气体过程的 p-v,T-s 图上凸?下凹？s Tvpppp
斜率理想气体过程的 p-v,T-s 图上凸?下凹？s Tvpppvvv
斜率理想气体过程的 p-v,T-s 图上凸?下凹？s Tvppp Tvv TT
理想气体过程的 p-v,T-s 图 s Tvpppsvv TTss
理想气体基本过程的 p-v,T-s 图 s Tvpppvv TTss
u 在 p-v,T-s 图上的变化趋势 s Tvpu T=Δu>0Δu>0
h 在 p-v,T-s 图上的变化趋势 s Tvph T=Δu>0Δu>0Δh>0Δh>0
w 在 p-v,T-s 图上的变化趋势 s TvpΔu>0Δu>0Δh>0Δh>0w>0w>0
wt 在 p-v,T-s 图上的变化趋势 s TvpΔu>0Δu>0Δh>0Δh>0w>0w>0wt>0wt>0
q 在 p-v,T-s 图上的变化趋势 s TvpΔu>0Δu>0Δh>0Δh>0w>0w>0wt>0wt>0q>0Tq>0
u,h,w,wt,q 在 p-v,T-s 图上的变化趋势 s TvpΔu>0Δu>0Δh>0Δh>0w>0w>0wt>0wt>0q>0u,h↑(T↑)w↑(v↑)wt↑(p↓)q↑(s↑)q>0
p-v,T-s 图练习（1）s Tvp 压缩、升温、放热的过程，终态在哪个区域？
p-v,T-s 图练习（2）s Tvp 膨胀、降温、放热的过程，终态在哪个区域？
p-v,T-s 图练习（3）s Tvp 膨胀、升温、吸热的过程，终态在哪个区域？
§3-8 活塞式压气机的压缩过程分析压气机的作用生活中：自行车打气。工业上：锅炉鼓风、出口引风、炼钢、燃气轮机、制冷空调等等型式结构活塞式(往复式)离心式，涡旋轴流式，螺杆连续流动压力范围通风机鼓风机压缩机出口当连续流动 Fan Compressor Fanner
(
作业 3-163-173-203-21
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三种压气过程的参数关系
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三种压气过程功的计算最小重要启示
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两级压缩中间冷却分析有一个最佳增压比省功 Work saved
最佳增压比的推导省功
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最佳增压比的推导省功欲求 w 分级最小值，可证明若 m 级最佳增压比
分级压缩的其它好处润滑油要求 t<160~180℃,高压压气机必须分级
分级压缩的级数省功分级降低出口温多级压缩达到无穷多级(
压气机的设计计算需要压气机，想设计一台已知：要求：配马达功率，出口温度。？sn？根据经验，有无冷却水套假定，理论功 s
压气机的设计计算实际过程有摩擦机械效率经验值≈70％
活塞式压气机的余隙影响避免活塞与进排气阀碰撞，留有空隙余隙容积压缩过程排气，状态未变残留气体膨胀进新气，状态未变 Clearance volume
活塞式压气机的余隙影响活塞排量研究 VC 对耗功和产气量的影响新气量产气量有效吸气容积
余隙容积 VC 对理论压气功的影响设 1→2 和 4→3 两过程 n 相同功＝面积 12341＝面积 12561－面积 43564
余隙容积 VC 对理论压气功的影响余隙对单位产气量耗功不影响
余隙容积 VC 对产气量的影响定义容积效率令余隙比工程上一般＝
余隙容积 VC 对产气量的影响讨论：（
余隙影响例题已知：求（
例题(1)有余隙影响
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第三章小结 Summary
第三章讨论习题课
教材思考题 10s 在 u-v 图上画出加热，加热，加热膨胀，定比热，理想气体 vp Tq=Δu+wv 加热
教材思考题 10p 加热斜率为正的直线 v 加热 p 加热
教材思考题 10T 加热 v 加热 p 加热 T 加热 s 膨胀上凸?下凹？s 膨胀
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作图练习题（2）比较：
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作图练习题（3）比较：
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计算练习题（1）同种气体，TA=TB=T 0=288K 突然拔掉销钉，经很长时间，TA=TB=T 0I.活塞无摩擦，完全导热求：1）活塞移动距离 L 2）A 气体对 B 气体传热 QAA 气体对 B 气体作功 WA 3）气缸与外界换热 QA+B 4）ΔSA,ΔSB,ΔSA+BII.活塞有摩擦，完全导热，且经历准静态等温过程 1)~4)
I.活塞无摩擦，完全导热
I.活塞无摩擦，完全导热
I.活塞无摩擦，完全导热
II.活塞有摩擦，导热,T 解：
作业 3-113-133-143-19 若压气机缸套中……,求压气机必需的功率,可能达到的最高压力 4-1
计算练习题（
取氧气瓶为开口系开口系能量方程 f(T 2)有无过程方程？Tpvs？？？是不是可逆不敢确定
取氧气瓶为开口系气体减少，dm 本身为正 u,h,m 指瓶中气体状态对于理想气体，cv=Const
取氧气瓶为开口系绝热钢瓶放气，瓶内气体遵循特例？
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计算练习题（3）一小瓶氦气，初温为 TA，小瓶绝热，保温箱初为真空，由于小瓶漏气，某时刻，小瓶内温度为 TA’，箱内氦气温度为 TB。氦气为理想气体，试分析 TA，TA’，TB 的大小关系。TBTA 解：将 TA，TA’，TB 联系取保温箱为系统较好
计算练习题（3）TBTA 解：取保温箱为系统小瓶内气体遵循焓
第三章完 End of Chapter Three
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