第三章 气体的热力过程.ppt

第三章气体的热力过程
热力发动机中热能和机械能的相互转换是通过工质的状态变化过程实现的。研究热力过程才可以弄清楚热能和机械能的实际转换情况和影响它们转换的因素。
§3—1 分析热力过程的目的、方法和内容
分析热力过程时,作如下简化假定:
(1)气体的状态变化过程是一个可逆过程;
(2)气体是完全气体。即在任一平衡状态下,其参数关系符合完全气体的状态方程式;
(3)比热容是常数,即比热容不随温度而变化。
(4)实际过程近似地看作是具有某一简单特征的一个特殊过程。
分析热力过程的主要内容是:
(1)建立工质在热力过程中状态参数的变化规律:
根据过程进行的特点,在符合状态方程及热力学定律解析式的条件下,求出状态参数之间变化关系——过程方程式。
(2)确定工质在热力过程中能量变换特性:
计算过程中内能的变化、焓的变化和工质与外界之间所交换的热量和功。
§3—2 等容过程
一、过程的定义
等容过程是指气体在容积不变或比容保持不变的条件下进行的热力过程。活塞式发动机和脉动式喷气发动机的燃烧过程就近似于等容过程。图1—3—1(a)表示等容加热过程,其中活塞不动。
二、过程特点
V= 常数
或ν= 常数
三、过程方程
或


说明:
在等容过程中,气体的压力与热力学温度成正比,当对气体加热时,温度升高,压力增大,气体放热,温度降低,压力减少。
四、过程曲线
图1—3—1(b)和图1—3—1(c)
即在P—v图上是一条与v轴相垂直的直线;在T—s图上是一条指数曲线,且斜率随温度的升高而增大,亦即温度越高,曲线的斜率在T—s图中越陡峭。
五、过程能量交换情况
1、容积功
V=0常数或dv=0,所以不论是加热或放热,气体对外均不做容功,即
2、内能的变化量
3、换热量
例:,温度为300℃,压力为8bar,定容加热后的压力为40bar,求加热后的温度,加给空气的热量,
解已知 T= 273+300= 573K, = 8bar
= 40 bar 得加热后的空气温度为
加热量为
,。该气体8kg在等容条件下自17℃加热至187℃,求该气体的(1)容积功(2)焓的变化(3)换热量。
解:(1)因为V=常数
所以容积功
(2)焓的变化

(3) 换热量
正号表示对该气体加热。