第七讲等熵过程及压气机热力过程docx.docx
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四个热力过程在p—v、T_s图上相互位置关系
1）p—V图上定温、定爛过程线的相互位置
从相同状态点出发，定爛线要比定温线?
pk
dp/dv^:
2s
2t
2丁
a•膨胀过程
定温过程：
dp/dv-—p/v
v
b•压缩过程
陡!
定爛过程：
dp/dv=—kp/v
2）T—s图上定容、定压过程线的相互位置
从相同状态点出发，定容线比定压线？
d7/ds值:
a.加热过程b.冷却过程
定容过程dT/ds-T/cv
定压过程dT/ds=T/cp
定矯过程的变值比热容计算
适用情况：
精度要求比较高的工程计算
1）平均绝热指数方法计算
过程方程：
卩/*=定值
T\
问题：
当丁2未知时，确定心值比较困难
5°2二s°i+7?
ln^-
Px
2）按气体热力性质表数据计算定矯过程21S=0
s°2-s°i-Rsln^=O
Px
由热力性质表查得温度丁2
例题43
“2气体被可逆绝热压缩，初态Pi=l（）5pa,T1=300K,终态Pi=8X1.05pa。
求终态温度丁?
及压缩5kmolN2气体的压缩过程功和所需要的轴功。
按
（1）定值绝热指数;
（2）平均绝热指数；（3）热力性质表。
解：
（1）定值绝热指数
由表3・2,Cv>m=0.741X28=20,75J/molK；
qm=1.038X28=29.06J/molK
k-\
£（邑）「Px
q[r\51.4—1
=30°X（”Z4K
W=—〃C，"®—G=—5xl03x20.75x（543.4—30q）=—2.5277x10"kJ
叱=kW=1.4x（-2.5277xltf）=-3.5388x104kJ
（2）按平均绝热指数：
在27C（300K）时
C“」：
=（29.14429.115）<0.27+29.115=29.123J/（moLK）
在267°C（540K）
C爲:
=（29.383-29.228>0.67+29.228=29.332J/（rol-K）
近似平均值:
=29.356J/（mol・K）
C
pW
29.332x267-29.123x27
267_27
切
=Cnm「-R=29.356-8.314=21.042J/（moLK）
C
Y=—
Cv.mt
沁“39521.042
1
Qx1L395-1
r2=300x（^^-）1395=5405K
105
W=fC“|：
（7^-7]）=-5x103x21.042x（54Q5-300）=—253lx104kJ
W=kW=L395x（-2.53lxIO3）=-3.53lx104kJ
J
（3）按热力性质表
300K:
S打=19L789J/（molK）
S爲=s爲+7?
In邑=191.789+8.314xln^^-=20&97J/（mol-K）Pi10
附表9,得T2=541.3K
Hml=8723-9J/mol；Hm2=15806J/molW=-5X103X（15806-8723）=-3.5415X104kJ
W=Ws/k=
-3.5415X104/l-395=-2.5387X104kJ
结果比较
（1）543.4
（2）540.5（3）541.3
多变过程
实际过程的多样性
实验：
请课代表安排
4人一小组，每次2组
ln（v2/v!
）
邑=（3
PiV2
定值指数门叫多变指数
对一个过程，门值可以保持不变，不同的过程有不同的门值；或一个过程中，在不同的局部中门是变化的
多变指数n的确定原则:
多变过程的参数关系
多变过程热力学能、焙、爛
△u=c#T,△/?
=cpAT
例题4.4
1kg荃气分两种情况进行热力过程，均作膨胀功300kJo一种情况下，吸热380kJ；另一种情况下吸热210kJ。
问两种情况下空气的热力学能变化多少？
若两种过程都是多变过程，求多变指数，并将两个过程在同一p—k图和Js图上绘出。
（按定值比热容计算）
解：
1）按第一定律观点
4u=q+wAi/1=380—300=80kJ/kg
Au2=210—300=—90kJ/kg
查附表3cv=0-717kJ/kg-KRg=0.287kJ/kg-Kk=1.4
JT1=Ju1/cv=80/0-717=lll-6K
JT2=Ju2/cv=-90/0.717=-125.5K
2）多变指数过程初终状态参数？
iii6=3.405kJ/（kg.K）
210
R
多变过程膨胀功表达式中需要有多变指数2十⑺J）
能量守恒：
R（fR°
^=AW+w=cv（r2-T1）+-^-（T1-7；）=（cv）02-TJ
n-1n-1
比热容的原始定义：
c=如_3801
c2=-^=-1.6733kJZ（kg-K）
AT^—125.5
3,405-14x0.717
C2kcv
=-1.6733-1.4x0.717=n20
q一5
=0.893
-1.6733-0.717
3.405—0.717
V
n=0
04.5压气机的热力过程分析
本节内容：
・4.5.1
理想压缩机的假设
4.5.2理想压气机耗功
4.5.3三种过程耗功的比较
4.5.3分级压缩中间冷却分析
4.5.4余隙容积对压气机工作的影响
假设:
1）活塞上死点与气缸头之间的间隙一余隙容积忽略；
2）进排气压力损失忽略；
3）压缩过程可逆。
满足上述条件的压气机称理想压气机。
重要参数指标定义:
排气压力与进气压力之比
称增压比
n=p2/p±
压缩过程：
由假设3）
1—2：
有三种情况:
等爛、
等温、
基本分析
全过程应包括有：
吸气、压缩、排气三个过程，故是开口系统，压缩机耗功应该是技术功。
当进口动能差、位能差忽略时即为轴功吸气过程：
由假设2）
0-1：
进气过程外界对压缩机作功Pi（^-O）
多变
1）等爛
221w=Jpdv—JpvkV
Rs
7^-T2）
k—Y
2dv
—二
pivlIn—=RTlln—
2
w=Jpdv=J
1
3）多变
R°
n-\
dv
n
V
2
=Jpdv=pv
11
排气过程：
由假设2）
P2（0-v2）
因此：
压气机消耗的功为
kR
1）等爛：
叫二十⑺一爲）
=人0In—砒In比
vivi
3）多变:
nR
叱二/⑺一Q
n-\
注意：
压气机所消耗的功为技术功因此上述分析可以这样：
开口系统能量方程:
q=Ah+w{
对等爛和多变过程，设定绝热：
1）等爛过程焙值计算：
=—Ah
Cpk-1
（7=0
叭
n-1
2
=vdp=
1
=vdp=
1
等温过程计算按照放热量等于功分析
通常压气机的压缩功消耗用压缩比表示
n-l
n-l
占JPV1（1-%k）
Hy=R^Tln
三种过程的比较
■1）耗功量见图4.9,由p—卩图分析，当兀相同、初态相同时，有
W”■2）终温,当兀相同时
T》s＞乙＞T》t
三种过程在示功图比较
对压缩机影响
等爛压缩过程压缩终了的气体温度最高一对压气机工作不利
等温压缩比较有利，但实际做不到
多变过程介于上述两种情况中间
实际工程中，常采用强化压缩过程的散热或采用分级压缩中间冷却措施，以起到既降低耗功和终温，又提高增压比的目的
中间冷却的压缩机过程分析
原理
忽略不可逆损失时耗功
I.n
n
n-1
n-1
p“［l-（邑）〒］+
Px
n
n-1
n-1
#2叮1-（邑厂］
Pl
叫=叫+甲
假设两个过程的多变指数相同中间冷却的程度，其极限值是丁2，=1\
占叭2一亶芫瓷启
参数配比
为使叫最小可配比卩2参数，令
I1n—1n—\
字Uf［（»+（厶）dp?
dp?
p{
得到最佳中间压力卩2为
P2="1〃3
Pl
卩2值称为最佳中间压力两级压缩耗功量为
W/=
]=0
p^=p±
PlPl
2np?
—
n—
习题：
9章思1、5；
9章习1、8、11
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