工程热力学第4章-工程热力学(沈维道-童钧耕主编)第四版ppt课件.ppt

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1、1第第 四四 章章 气体和蒸汽的基本的热力过程气体和蒸汽的基本的热力过程Basic thermodynamic process 4-1 研究热力过程的目的及一般方法研究热力过程的目的及一般方法4-2 理想气体的定压、定容和定温过程理想气体的定压、定容和定温过程4-3 理想气体等比熵（可逆绝热）过程理想气体等比熵（可逆绝热）过程4-4 理想气体多变过程理想气体多变过程4-5 水蒸气的基本过程水蒸气的基本过程241 研究热力过程的目的及一般方法研究热力过程的目的及一般方法一、基本热力过程一、基本热力过程(fundamental thermodynamic process)3在在log p-logV

2、 图上有图上有log p=- -nlnV+cnpv0np常数定压过程=常数常数 多变过程多变过程(polytropic process)npv1npv常数定温过程(npv常数定熵 可逆绝热）过程nv 常数定容过程(isobaric process; constant pressure process)(isometric process; constant volume process)(isentropic process; reversible adiabatic process)(isothermal process; constant temperature process)常数常数4

3、1目的目的 以热力学第一定律为基础，理想气体为工质，分析可逆以热力学第一定律为基础，理想气体为工质，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。态参数的变化规律及热量和功量的计算。2方法和手段方法和手段 求出过程方程及计算各过程初终态参数。求出过程方程及计算各过程初终态参数。根据第一定律及理想气体性质计算过程中功和热。根据第一定律及理想气体性质计算过程中功和热。画出过程的画出过程的p-v图及图及T-s图，帮助直观分析过程中图，帮助直观分析过程中参数间关系及能量关系。参数间关系及能量关系。可用

4、的公式。可用的公式。二、研究热力过程的目的、方法二、研究热力过程的目的、方法 521tV tu cT 21tpthcT 00221g1lnpsssRp 21dwp v2t1dwv p 21dqT squw tqhw 642 理想气体的定压、定容和定温过程理想气体的定压、定容和定温过程一、过程方程一、过程方程定容过程（定容过程（v=常数）常数） 12nvv 定压过程（定压过程（p=常数）常数） 120nppg 1g212121212R TR TvvppvvTTg 1g212121212R TR TppvvppTT7定温过程定温过程121nTT二、在二、在p v 图及图及T s 图上表示图上表示n

5、npTvsddnT sqcTnpv 常数1 122121122ggp vp vTTp vp vRR斜率斜率nnTTscdd0pvnpvnppnvv 8定容过程定容过程：定压过程定压过程：定温过程定温过程：VvvcTsTvpnpvpcTsTvpn0001TTTcTsTvpvpnnncTsTvpnvpn9三、比热容三、比热容定容过程定容过程 定压过程定压过程 定温过程定温过程 1gVRcgpRc1Tc四、四、u、 h和和s定容过程定容过程22112121TTVTpTucTThcTT 2211dlnVVTTscscTT 10定压过程定压过程2211dlnppTTscscTT 定温过程定温过程222g

6、g11100dlnlnVuhvvTscRsRTvv 22112121TTVTpTucTThcTT 11五、五、w, wt 和和 q 定容过程定容过程21d0wp v定压过程定压过程12vvpw2t121dwv pv pp 212211dTvVTquwucTTT s t0w 212t211dTppTqhwhcTTT s 12定温过程定温过程222g 1111ddlnvpvwp vvR Tvv222tg 1111ddlnpvpwv pvR Tpp tquwhw tqww1343 理想气体等比熵（可逆绝热）过程理想气体等比熵（可逆绝热）过程一、过程方程一、过程方程ddd0ddd( )pT sqh v

7、 pv ph c TA ddd0dvppvABpvpv 取定比热容，积分取定比热容，积分cpvcvplnln1 122p vp vddd0ddd( )VT squ p vp vu c TB 111 122TvT v12221111vvpvvp111122T pT p14由推导过程，上述三式适用于由推导过程，上述三式适用于： 理想气体，定比热，可逆绝热过程理想气体，定比热，可逆绝热过程。二、在二、在p v 图及图及T - - s 图上表示图上表示vpccvpvpVpscTsT15vpnvpnnvpnvpnn)() 1(0)0(nncTsT0pVTcTc16三、比热容三、比热容s0c ,uhs 0

8、12121212122121sssThThTTchTuTuTTcuTTpTTV四、四、17五、五、w，wt和和q122g 121 1111dd11RTppvwp vvpvv dvvp或或uqw0gg 12121211g 12111111RR TTuuuTTTR Tpp 18twqh012g121hhhRTTw 六、变比热绝热过程的计算六、变比热绝热过程的计算1.12t12wuuwhh查表查表2. 用用m代替代替2121m)tpttVtcac1212m1212)2ppVVccbcc193.22g11dln0ppTscRTp 002211g1lnpssApR定义定义 0rglnspR比较式（比较式

9、（A）与式（）与式（B）r221r1pppp210021g1ddlnTTppTTpTTccpRTT00r221r1g1ln( )pssBpR00dTpTTscT令令 rpf T2044 理想气体多变过程理想气体多变过程一、过程方程一、过程方程nnvpvp2211二、在二、在p- -v图及图及T- -s图上表示图上表示vpnvpn122111nnvTvTnnnnpTpT122111nncTsTVcnnT121三、三、u, h和和s1221TTcuttV1221TTchttp00221g1lnpsssRp 22g11lnlnpTpscRTp 22g11lnlnVTvcRTv1212lnlnvvcp

10、pcpV定比热容定比热容22四、四、w，wt和和q12g 1g21211d111nnR TRpwp vTTnpn12g 12t11d11nnnR Tpwv pnwnp 23q=ggg211221111VRRRuwcTTTTTTnn 五、比热容五、比热容12121TTcTTcnnwuqnV211VncTTn12TTcn21dT s241nVnccnVpccn 0六、多变指数六、多变指数22112211lnlnlnlnvnpvnpvpvpnnTcn10scknVcn2112ln/ln/ppnvv1npnVnVccnccnncc或由或由等。等。25七、多变过程的能量关系七、多变过程的能量关系w /

11、qg1212211111VVRwTTcTTnnnqcTTn001qwnn膨胀，吸热，压缩膨胀，吸热，压缩, 放热放热膨胀，放热，压缩膨胀，放热，压缩, 吸热吸热nqw1001qwnn26八、关于八、关于T- -s图及图及p- -v图图1. 在在p- -v 图上确定图上确定 T 增大及增大及 s 增大方向增大方向 在在T- -s 图上确定图上确定 p 增大及增大及 v 增大方向增大方向利用特殊过程的特性，如利用特殊过程的特性，如41144141vvppTTTT利用过程的能量关系，如利用过程的能量关系，如wuqTT41041410ssqvv 27 282. 在在T-s图上用图形面积表示图上用图形面

12、积表示u和和h例：例：ha - - hb用什么面积表示用什么面积表示?cbcbTThh考虑过程等压考虑过程等压 camncahhqcap面积思考：若实际气体，如何思考：若实际气体，如何？abhhamnca面积依据依据： a）T-s图上过程下面积表示图上过程下面积表示qb）qp=h，qv=ua29例例A510144例例A401155例例A412155例例A410266例例A3132773045 水蒸气的基本过程水蒸气的基本过程一、基本公式一、基本公式过程中状态参数确定过程中状态参数确定图表或专用程序计算。图表或专用程序计算。功、热量的计算式：功、热量的计算式：t2121222t111dddVpq

13、uwqhwquuqhhwp vwv pqT s 31二、定压过程二、定压过程初末hhqp01hhql03hhqp12hh 23suphhq汽化潜热汽化潜热p/MPa0.0010.010.111022.12/(kJ/kg)2 485.02 392.92 257.92 013.61 319.7032三、定熵过程三、定熵过程 t121211 122 2whhw uuhpvhp v注意：水蒸气注意：水蒸气常数pv其中其中vpcc为经验数字为经验数字过热蒸汽过热蒸汽饱和蒸汽饱和蒸汽湿蒸汽湿蒸汽或或1221lnlnvvpp水蒸气水蒸气122111vTvT?1.31.1351.0350.1x33四、定体积过程四、定体积过程pvhuqVvvc时，定容加热时，定容加热x上升上升 定容加热时定容加热时x如何变化如何变化？思考：思考：34例例A423155例例A423277例例A424265下一章下一章