工程热力学第4章理想气体热力过程及气体压缩49页

wt
2
vdp
1
2 1
vpdv p
RgT1 ln
p2 p1
q u w h wt q w wt
19
例题：加热储气罐内的氧气
• 一容积为0.15m3的储气罐内有氧气，初态 压力p1=0.55MPa，温度t1=38℃，罐上装有 压力控制阀，压力超过0.7MPa时，阀门打 开，维持罐内压力为0.7MPa，对罐内氧气 加热，问：当罐中氧气温度为285 ℃时，对 罐内共加入多少热量？
工程热力学课件
华北电力大学（北京） 动力工程系
工程热物理教研室制作 2004年8月
第四章 理想气体的热力过程
主要内容
§4–1 研究热力过程的目的及一般方法 §4–2 定压、定容和定温过程 §4–3 等比熵（可逆绝热）过程 §4–4 多变过程
§4–1 研究热力过程的目的及一般方法
一、基本热力过程
0.274kg
cp 0.917kJ kg K
QV：因1到2为定比体积过程，过程中m不变，所以
T2
p2 p1T10.7 Nhomakorabea 311 395.82K 0.55
QV m1cV T2 T1 1.02 0.657 395.85 311 56.84kJ
Qp：2到3过程中气体压力不变，但质量改变
Qp mcpdT
v1
RgT1 p1
v2
RgT2 p2
p1 p2 T1 T2
在p-v图及T-s图上表示 定容过程：
v=常数
Δu、 Δh和Δs
定容过程
u cV
T2 T1
T2 T1
h cp
T2 T1
T2 T1
s
2
1 cV
dT T

4.计算气体与外界的热交换量
q u w 80.34 300 219.66kJ kg
第三节 水蒸气的基本热力过程
目的：1）初、终状态参数； 2）过程功、热量以及焓、熵的变化量。 h u pv q h wt q u w
w pdv
1 2
wt vd p
q u pdv
1 2
qv u，其中dv 0
三、 定压过程
1．过程方程
p 常数
2．初、终状态参数关系 pv RgT
p1 p 2
v2 T2 v1 T1
3．p-v图及T-s图
p
T 2
曲线斜率
T T ( )p s Cp
2‘
1
2 1
c p cv

v
2‘
T T cv c p
1 6 5 4
1
2 2 v s
3
在P-v图上，绝热线比定温线陡。
4．能量转换 1）过程功
dv dv p1v1 1 1 ws pdv pv p1v1 ( 1 1 ) v v 1 v1 v2 1 1 1
2 2 2
Rg RgT1 1 T2 ( p1v1 p2v2 ) (T1 T2 ) (1 ) 1 1 1 T1
一、研究热力过程的目的和方法
方法：讨论理想气体的可逆过程
1. 过程方程 p f (v) ,一般写成
pvn Const 的形式。
2.利用状态方程和过程方程推出初、终状态参数之间的关系式。 3. 在p-v 图和T-s 图上表示出该过程曲线。 4. 该过程热力学能、焓、熵的变化以及功和热量。
u cv (t2 t1 ) h c p (t2 t1 )

§4.2 定容过程
⑴ 过程方程
定容过程的条件为dv = 0，由此，有过程方程 v = 常数 V = 常数 (CM)
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2021
3
⑵ 定容过程中的参数关系
Pv RgT P Rg 常数 Tv
定容过程中，气体的压力与其温度成正比
对理想气体，不仅定容过程，任何过程均有
du cvdT dh cPdT u cv T h cP T
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T
va>vb
vb
va
dP>0
2
1 2'
dP<0
2
q 1 cvdT u
s 12为定容加热; 12'为定容冷却
P 2
q>0 dT>0
1
q<0 dT<0 2'
定容过程曲线 v
6
§4.3 定压过程
⑴ 过程方程
定压过程的条件为dP = 0，由此，有过程方程
P = 常数
⑵定压过程中的参数关系
对于可逆的定压过程，利用定压比热容计算热量
qcpdT （任何气体，不仅理想气体）
对有限定压过程
2
qh1 cpdT
qcp(T2 T1)
（比热容为定值）
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⑷ 定压过程曲线
T
①T-s图
0
由热力学关系
ds
cpdT T
Rg
dP P
知定压线为指数函数曲线，且有
T ( s )P
T cP
T
n=k n=
压缩过程
n=0
T-s图上定容线右侧为 正功量区（膨胀）
w0 n=1

▪ 定容过程的过程功、过程热量和技术功
定容过程的过程功为零，即
w v2 pdv 0
过程热量由热力v1学第一定律得出
qv u u2 u1
qv
u2 u1 cV
t2 t1
t2 t1
定容过程的技术功
wt
p2 vdp v
p1
p1 p2
▪ 定容过程中工质不输出膨胀功，加给工质的热量 全部用于增加工质的热力学能并使温度升高，此 结论由热力学第一定律推得，适用于任何工质
值
▪ 初、终态参数的关系
理pp想12 气体vv12的n多变，过TT程12 ，初vv12、n终1态参T，T数12 间的pp12关n系n1
▪ 过程功、技术功及过程热量
多变过程过程功为
n1
w
2
pdv
1
n
1 1
RgT1
1
p2 p1
n
k n
1 1
cV
T1
T2
对于稳流开口系，技术功为
n1
wt
2
vdp
➢ 研究热力过程的一般方法
▪ 工质热力状态的变化规律及能量转换状况与是否 流动无关，对于确定的工质只取决于过程特征
▪ 根据过程特点，利用状态方程式及第一定律解析 式得出过程方程式p=f(v)
▪ 借助过程方程式并结合状态方程式，找出不同状 态时状态参数间的关系，从而由已知初态确定终 态参数，或者反之
Rg
ln
p2 p1
cp
t2 t1
ln T2 T1
Rg
ln
p2 p1
定值比热容时 u cV T2 T1
h cp T2 T1
s12
cp
ln T2 T1