工质的性质优秀PPT.ppt

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1、工质的性质1你现在浏览的是第一页，共78页 2-1 理想气体的比热容理想气体的比热容分子为不占体积的弹性质点分子为不占体积的弹性质点除碰撞外分子间无作用力除碰撞外分子间无作用力理想气体是实际气体在理想气体是实际气体在低压高温低压高温时的抽象时的抽象一、理想气体的基本假设一、理想气体的基本假设2你现在浏览的是第二页，共78页二二.理想气体的比热容理想气体的比热容1、定义和分类、定义和分类定义：定义：c与过程有关与过程有关c是温度的函数是温度的函数分类：分类：按物量按物量质量热容（比热容）质量热容（比热容）c J/(kgK)体积热容体积热容 c J/（m3K）摩尔热容摩尔热容 Cm J/(molK

2、)3你现在浏览的是第三页，共78页按过程按过程质量定压热容（比定压热容）质量定压热容（比定压热容）质量定容热容（比定容热容）质量定容热容（比定容热容）及2、理想气体比定压热容，、理想气体比定压热容，比定容热容和迈耶公式比定容热容和迈耶公式比热容一般表达式比热容一般表达式4你现在浏览的是第四页，共78页 cV定容过程定容过程 dv=0若为理想气体若为理想气体是温度的函数是温度的函数5你现在浏览的是第五页，共78页 cp理想气体理想气体cp是温度函数是温度函数cp-cV迈耶公式迈耶公式6你现在浏览的是第六页，共78页讨论讨论a)cp与与cV均为温度函数均为温度函数,但但cpcV恒为常数：恒为常数：

3、Rgb)(理想气体理想气体)cp恒大于恒大于cV物理解释物理解释:7你现在浏览的是第七页，共78页定容定容0定压定压b与与c温度相同温度相同,均为均为(T+1)K而而8你现在浏览的是第八页，共78页c)气体常数气体常数Rg的物理意义的物理意义Rg是是1kg某种理想气体定压升高某种理想气体定压升高1K对外作的功。对外作的功。3、理想气体的比热容比、理想气体的比热容比注：理想气体可逆绝热过程的绝热指数注：理想气体可逆绝热过程的绝热指数9你现在浏览的是第九页，共78页三三.利用比热容计算热量利用比热容计算热量原理原理:对对cn作不同的技术处理可得精度不同的热量计算方法作不同的技术处理可得精度不同的热

4、量计算方法:真实比热容积分真实比热容积分 利用平均比热表利用平均比热表 利用平均比热直线利用平均比热直线 定值比热容定值比热容10你现在浏览的是第十页，共78页1.利用真实比热容积分利用真实比热容积分2.利用平均比热容表利用平均比热容表由此可制作出平均比热容表由此可制作出平均比热容表11你现在浏览的是第十一页，共78页附附:线性插值线性插值12你现在浏览的是第十二页，共78页3.定值比热容定值比热容 据气体分子运动理论，可导出 但多原子误差更大但多原子误差更大13你现在浏览的是第十三页，共78页单原子气体单原子气体 i=3双原子气体双原子气体 i=5多原子气体多原子气体 i=614你现在浏览的

5、是第十四页，共78页22 理想气体热力学能、焓和熵理想气体热力学能、焓和熵一一.理想气体的热力学能和焓理想气体的热力学能和焓 1.理想气体理想气体热力学能热力学能和和焓焓仅是仅是温度温度的函数的函数 a)因理想气体分子间无作用力因理想气体分子间无作用力b)15你现在浏览的是第十五页，共78页讨论讨论:如图:0016你现在浏览的是第十六页，共78页若为水蒸气若为水蒸气?对于理想气体一切同温限之间的过程对于理想气体一切同温限之间的过程u及及h相同相同,且均且均可用可用cV T及及cp T计算计算;对于水蒸气对于水蒸气u及及h不仅与不仅与T有关有关,还与过程有关且只有定还与过程有关且只有定容过程容过

6、程u=cVT,定压过程定压过程h=cp T。2.热力学能和焓零点的规定热力学能和焓零点的规定 可任取参考点,令其热力学能为零,但通常取 0 K。17你现在浏览的是第十七页，共78页 例例2-1 容器A初始时真空，充气，若充入空气h等于常数，求：充气后A内气体温度。解：取A为控制容积已知：18你现在浏览的是第十八页，共78页0因空气为理想气体，故其h和u 仅是温度函数1）取0为基点2）取0 K为基点19你现在浏览的是第十九页，共78页为什么？结论：情况1）实际上有两个参考点，即所以可任选参考温度，但一个问题中只能有一个参考点。20你现在浏览的是第二十页，共78页二二.理想气体的熵理想气体的熵1.

7、定义定义3.理想气体的熵是状态参数理想气体的熵是状态参数2.零点规定零点规定:通常取标准状态下气体的熵为零通常取标准状态下气体的熵为零21你现在浏览的是第二十一页，共78页定比热定比热22你现在浏览的是第二十二页，共78页例例2-2 某种理想气体作自由膨胀，求：s12。解：1）因容器刚性绝热，气体作自由膨胀即T1=T2023你现在浏览的是第二十三页，共78页又因为是闭口系，m不变，而V2=2V10上述两种结论哪一个对？为什么？上述两种结论哪一个对？为什么？为什么熵会增加？为什么熵会增加？既然?24你现在浏览的是第二十四页，共78页结论：1）必须可逆2）熵是状态参数，故用可逆方法推出的公式也 可

8、用于不可逆过程。3）不可逆绝热过程的熵变大于零。25你现在浏览的是第二十五页，共78页 通用压缩因子和通用压缩因子图通用压缩因子和通用压缩因子图 2.通用压缩因子图通用压缩因子图若取若取Zc为常数，则为常数，则1.压缩因子图压缩因子图33*26你现在浏览的是第二十六页，共78页幻灯片 1427你现在浏览的是第二十七页，共78页28你现在浏览的是第二十八页，共78页 3-4 水水 蒸蒸 气气一一.汽化和液化汽化和液化汽化汽化：由液态到气态的过程蒸发蒸发：液体表面进行 的汽化过程液化液化：由气相到液相的过程沸腾沸腾：在液体表面及内部进行 的强烈汽化过程。29你现在浏览的是第二十九页，共78页二二.

9、饱和状态饱和状态 当汽化速度=液化速度时，系统处于动态平衡动态平衡，宏观上气、液两相保持一定的相对数量饱和状态饱和状态。饱和状态的温度饱和温度，饱和温度，ts(Ts)饱和状态的压力饱和压力，饱和压力，ps 加热，使温度升高如t，并保持定值，系统建立新的动态平衡。与之对应，p变成ps。所以一一对应，只有一个独立变量一一对应，只有一个独立变量，即30你现在浏览的是第三十页，共78页 t/02050100120150p/MPa0.0061120.00233850.01234460.10133250.1984830.4757131你现在浏览的是第三十一页，共78页几个名词：饱和液饱和液处于饱和状态的液

10、体：t=ts 干饱和蒸汽干饱和蒸汽处于饱和状态的蒸汽：t=ts 未饱和液未饱和液温度低于所处压力下饱和温度的液体：tts,tts=d称过称过 热度热度。湿饱和蒸汽湿饱和蒸汽饱和液和干饱和蒸汽的混合物：t=ts使未饱和液达饱和状态的途径：32你现在浏览的是第三十二页，共78页三三.干度干度（湿度 y=1x）x01饱和液湿饱和蒸汽干饱和蒸汽定义：湿蒸汽中干饱和蒸汽的质量分数，用w或x表示。33你现在浏览的是第三十三页，共78页四四.水定压加热汽化过程水定压加热汽化过程预热预热汽化汽化过热过热tts34你现在浏览的是第三十四页，共78页五五.水定压加热汽化过程的水定压加热汽化过程的p-v图及图及T-

11、s图图一点一点：临界点临界点两线两线上界限线上界限线下界限线下界限线三区三区液液汽液共存汽液共存汽汽五态五态未饱和水未饱和水饱和水饱和水湿蒸汽湿蒸汽干饱和蒸汽干饱和蒸汽过热蒸汽过热蒸汽35你现在浏览的是第三十五页，共78页35 水和水蒸气状态参数表和图水和水蒸气状态参数表和图 水和水蒸气的状态参数可按不同区域，由给出的独立状态参数通过实际气体状态方程及其他一般关系式计算（通常由计算机计算）或查图表确定。一一.零点规定零点规定规定：三相点液态水热力学能及熵为零规定：三相点液态水热力学能及熵为零可近似为零在动力工程中水蒸气不宜利用理想气体性质计算36你现在浏览的是第三十六页，共78页37你现在浏览

12、的是第三十七页，共78页二二.未饱和水（未饱和水（t，p）查图表或由专用程序计算三三.饱和水和饱和水蒸气饱和水和饱和水蒸气(ps和和ts)查图表或由专用程序计算查图表或由专用程序计算压力不太高时，可近似四四.过热蒸汽（过热蒸汽（p，t）注意：过热蒸汽不可用类似未饱和 水的近似式，因cp变化复杂。查图表或由专用程序计算。38你现在浏览的是第三十八页，共78页五五.湿饱和蒸汽湿饱和蒸汽由由ts（或（或ps）与）与x共同确定共同确定：39你现在浏览的是第三十九页，共78页六六.水蒸气表水蒸气表 1.饱和水和干饱和蒸汽表饱和水和干饱和蒸汽表40你现在浏览的是第四十页，共78页2.未饱和水和过热蒸汽表未

13、饱和水和过热蒸汽表 p0.001MPa0.005MPa0.01MPa 饱饱 和和 参参 数数ts=6.949v=0.0010001,v”=129.185h=29.21,h”=2513.3s=0.1056,s”=8.9735ts=32.879v=0.0010053,v”=28.191h=137.72,h”=2560.6s=0.4761,s”=8.3930ts=45.799v=0.0010103,v”=14.673h=191.76,h”=2583.7s=0.6490,s”=8.1481 tvhsvhsvhs m3/kgkJ/kgkJ/(kgK)m3/kgkJ/kgkJ/(kgK)m3/kgkJ/k

14、gkJ/(kgK)00.0010002-0.05-0.00020.0010002-0.05-0.00020.0010002-0.04-0.000210130.5982519.08.99380.001000342.010.15100.001000342.010.151020135.2262537.79.05880.001001883.870.29630.001001883.870.296340144.4752575.29.182328.8542574.08.43660.001009167.510.572350149.0962593.99.241229.7832592.98.496114.8692

15、591.88.173260153.7172612.79.298430.7122611.88.553715.3362610.88.231380162.9562650.39.408032.5662649.78.663916.2682648.98.3422100172.1922688.09.512034.4182687.58.768217.1962686.98.4471120181.4262725.99.610936.2692725.58.867418.1242725.18.546641你现在浏览的是第四十一页，共78页2）定温线群）定温线群1）定压线群）定压线群3）等容线群）等容线群4）等干度线）

16、等干度线七七.水蒸气的焓水蒸气的焓熵（熵（h-s）图）图42你现在浏览的是第四十二页，共78页43你现在浏览的是第四十三页，共78页 例例3-3 （1）150的液态水放在一密封容器内，试问的液态水放在一密封容器内，试问水可能处于什么压力？水可能处于什么压力？（2）329.8，15.5MPa的的H2O处于什么状态？处于什么状态？（3）6.53MPa,282.8的的H2O处于什么状态？处于什么状态？解：解：（1）查饱和蒸汽表，查饱和蒸汽表，t1=150时时ps=0.47571MPa 因此水可能处于因此水可能处于p 0.47571MPa，若，若p 329.8所以是未饱和水。所以是未饱和水。（3）查饱

17、和蒸汽表，查饱和蒸汽表，p=6.53MPa时时ts=281.2 282.8所以是微过热蒸汽。所以是微过热蒸汽。44你现在浏览的是第四十四页，共78页例例3-4 用温度为用温度为500K的恒温热源加热的恒温热源加热1atm的饱和的饱和水，使之定压汽化为水，使之定压汽化为100的饱和干蒸汽，求：的饱和干蒸汽，求：1）该过程中工质的熵变如何计算？）该过程中工质的熵变如何计算？2）过程中熵流和熵产。）过程中熵流和熵产。解：解：1）由表列数据45你现在浏览的是第四十五页，共78页因为饱和水汽化过程2）由闭口系熵方程46你现在浏览的是第四十六页，共78页例例3-5 已知水蒸气压力为已知水蒸气压力为p=0.

18、5MPa，比体积，比体积v=0.35 m3/kg问这是不是过热蒸汽？如果不是，那么是饱和蒸汽还是问这是不是过热蒸汽？如果不是，那么是饱和蒸汽还是湿蒸汽？用水蒸气表求出其他参数。湿蒸汽？用水蒸气表求出其他参数。解：利用水蒸气表，p=0.5MPa时所以该水蒸气不是过热蒸汽而是饱和湿蒸汽47你现在浏览的是第四十七页，共78页48你现在浏览的是第四十八页，共78页A4221661 例例3-6 压力容器内压力容器内100时水的体积是蒸汽体积的时水的体积是蒸汽体积的1/10，加热终，加热终态时容器内压力达态时容器内压力达2.0MPa。试求此时容器内温度。问终态时锅内。试求此时容器内温度。问终态时锅内蒸汽量

19、比初态时增大还是减小？蒸汽量比初态时增大还是减小？解：状态1：查饱和水和饱和水蒸气表，100时：49你现在浏览的是第四十九页，共78页状态2：p2=2MPa 所以为饱和湿蒸汽状态由于总质量不变，干度增大，所以水蒸气量增大。50你现在浏览的是第五十页，共78页 目前，大多数软件采用IFC公式，其适用范围：范围：273.16 1073.15K；0100MPa；将整个区域分成6个子区域个子区域，用不同的公式描述，它们的边界线也用不同的函数表达。严家騄教授用统一公式，满足新骨架表的要求。本校汪国山汪国山老师编制了水和水蒸气程序，在所有区域只要输入任意两个独立参数即可计算所有其他参数，精度符合IFC97

20、公式。36 水和水蒸气热力性质程序简介水和水蒸气热力性质程序简介51你现在浏览的是第五十一页，共78页3.7 理想气体混合物理想气体混合物考虑气体混合物的基本原则：混合气体的组分混合气体的组分都处理想气体状态，则混合气体也处理想气体状态；混合气体可作为某种假想气体，其质量和分子数混合气体可作为某种假想气体，其质量和分子数与组分气体质量之和及分子数之和相同与组分气体质量之和及分子数之和相同；理想气体混合物可作为Rg混和M混的“某种某种”理想气体。52你现在浏览的是第五十二页，共78页一、混合气体的分压力定律和分容积定律一、混合气体的分压力定律和分容积定律1.分压力定律分压力定律(Dalton l

21、aw of partial pressure)分压力分压力组分气体处在与混合气体相同容积、组分气体处在与混合气体相同容积、相同温度单独对壁面的作用力相同温度单独对壁面的作用力。53你现在浏览的是第五十三页，共78页 2、分容积定律、分容积定律(law of partial volume)分容积分容积组分气体处在与混合气体同温同压单独组分气体处在与混合气体同温同压单独 占有的体积。占有的体积。54你现在浏览的是第五十四页，共78页三、混合气体成分三、混合气体成分2.体积分数体积分数(volume fraction of a mixture)3.摩尔分数摩尔分数(mole fraction of

22、a mixture)1.质量分数质量分数(mass fraction of a mixture)55你现在浏览的是第五十五页，共78页4.各成分之间的关系各成分之间的关系56你现在浏览的是第五十六页，共78页6.利用混合物成分求利用混合物成分求M混混和和Rg混混a)已知质量分数已知质量分数57你现在浏览的是第五十七页，共78页b)已知摩尔分数已知摩尔分数例题第三章A411143.ppt例题第三章A711143.ppt58你现在浏览的是第五十八页，共78页四、理想气体混合物的比热容、热力学能、焓和熵四、理想气体混合物的比热容、热力学能、焓和熵a.比热容比热容b.热力学能热力学能c.焓焓d.熵熵59你现在浏览的是第五十九页，共78页 如某种混合气体由如某种混合气体由A,B两种气体组成两种气体组成,混合气体混合气体压力压力p,分压力为分压力为pA,pB,温度为温度为T,则则混合气体混合气体(无化学反应无化学反应)微过程中微过程中:60你现在浏览的是第六十页，共78页1kg:定比热容定比热容:61你现在浏览的是第六十一页，共78页