[工學(xué)]發(fā)動(dòng)機(jī)原理課件-第一章_工程熱力學(xué)基礎(chǔ)(編輯修改稿)
2025-02-15 11:19 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 多變過(guò)程的概念 。 概述 工程熱力學(xué)把熱機(jī)循環(huán)概括為工質(zhì)的熱力循環(huán)，熱力循環(huán)可分成幾個(gè)典型的熱力過(guò)程進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上總結(jié)出整個(gè)熱力循環(huán)的熱功轉(zhuǎn)換規(guī)律。 典型的熱力過(guò)程： 定容、定壓、定溫和絕熱 — 稱(chēng)為基本熱力過(guò)程 熱力過(guò)程分析一般方法： 研究理想氣體的可逆過(guò)程，導(dǎo)出過(guò)程方程，按熱力學(xué)第一定律計(jì)算熱量、內(nèi)能和功，然后引入經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)，換算成實(shí)際氣體的不可逆過(guò)程。 ※ 可逆過(guò)程 ：若狀態(tài) 1經(jīng)歷平衡過(guò)程到狀態(tài) 2，并對(duì)外做功；若外界施加同樣的壓縮功，偱原過(guò)程曲線回到狀態(tài) 1，且外界恢復(fù)到原狀態(tài)。 ※ 可逆過(guò)程是無(wú)摩擦、無(wú)溫差的內(nèi)平衡過(guò)程，是無(wú)任何損失的理想過(guò)程。 一 、 定容過(guò)程 定義： 過(guò)程進(jìn)行中系統(tǒng)的容積 （ 比容 ） 保持不變的過(guò)程 。 過(guò)程方程式： ν =常數(shù) 參數(shù)間的關(guān)系： P1/P2=T1/T2, P1/T1=P2/T2 過(guò)程量的計(jì)算： 由 W12=∫ 12PdV， 且 dV=0 → w=0 → q=Δ u 即：加入工質(zhì)的熱量全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣べ|(zhì)的內(nèi)能。 又 q=Δ u+w， q=qν =Δu =cν (T2T1) 由 PV=RT 知， P/T=常數(shù) ， 所以： 過(guò)程曲線 等容加熱 溫度升高 等容放熱 溫度降低 ２’ ２ 二 、 定壓過(guò)程 定義： 過(guò)程進(jìn)行中系統(tǒng)的壓力保持不變 。 過(guò)程方程式： P=常數(shù) 參數(shù)間的關(guān)系： 由 ν /T=常數(shù) ν 1/T1=ν 2/T2 ν 1/ν 2=T1/T2 過(guò)程量的計(jì)算： qp=cp(T2T1) w=∫ 12Pdν =P(ν 2ν 1) 又 Δu =cν (T2T1) 由熱力學(xué)第一定律： qp=Δu+w=Δu+∫ 12Pdν =Δu+∫ 12RdT=Δu+R(T2T1) ?cp(T2T1)=cν (T2T1)+R(T2T1) 得 :cp=cν + R —邁耶公式 另外： cp/cν =k —絕熱指數(shù) 過(guò)程曲線 等壓加熱 對(duì)外做功 溫度升高 2 1 等壓放熱 對(duì)內(nèi)做功 溫度降低 2’ ★ Ts圖上，等壓曲線要比等容曲線平坦（說(shuō)明在達(dá)到相同氣體溫度下，定壓過(guò)程要比定容過(guò)程吸收更多的熱量）。 三 、 定溫過(guò)程 定義： 過(guò)程進(jìn)行中系統(tǒng)的溫度保持不變的過(guò)程 。 過(guò)程方程式： T=常數(shù) 參數(shù)間的關(guān)系： Pν =RT=常數(shù) P1ν 1=P2ν 2 過(guò)程量的計(jì)算 ： T=常數(shù) 所以 ?u=0 由 q=w+ ?u 可得： q=w ※ 加入系統(tǒng)的熱量全部轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)對(duì)外界做的功。 過(guò)程曲線 等溫壓縮 對(duì)外放熱 等溫膨脹 吸熱 2 2’ 四、絕熱過(guò)程 定義： 過(guò)程進(jìn)行中系統(tǒng)與外界沒(méi)有熱量的傳遞（ ?q=0 → ?s=?q/T=0，故也稱(chēng)定熵過(guò)程 ）。 過(guò)程方程式： Pvk=常數(shù) （推導(dǎo)略） K= cp/cν ：絕熱指數(shù) 參數(shù)間的關(guān)系： 由 Pvk=常數(shù) → P1v1k=P2v2k → P1/P2=(v2/v1)k 又 Pv=RT → P=RT/v → Tvk1=常數(shù) → T1/T2=(v2/v1)k1 → T2=T1(v1/v2)k1 =T1ε k1 過(guò)程量的計(jì)算： q=w+ ?u q=0 推出： w=?u 即：外界對(duì)系統(tǒng)所做的功全部用來(lái)增加系統(tǒng)的內(nèi)能。 過(guò)程曲線 絕熱壓縮 溫度升高 絕熱膨脹 溫度降低 五、多變過(guò)程 在實(shí)際的熱力過(guò)程中， P、 ν 、 T的變化和熱量的交換都存在，不能用上述某一特殊的熱力過(guò)程來(lái)分析，需用一普遍的、更一般的過(guò)程即 多變過(guò)程 來(lái)描述。 過(guò)程方程式 ： Pvn=常數(shù) n:多變指數(shù)。 等壓過(guò)程； n=1,Pv=常數(shù) 等溫過(guò)程； n=k,Pvk=常數(shù) 絕熱過(guò)程； n=∞,v= 常數(shù) 等容過(guò)程。 n=0,P=常數(shù) 各過(guò)程在 Pv 圖上的比較 等壓線 : 壓力升高部分 壓力降低部分 等容線 : 膨脹部分 壓縮部分 等溫線 : 溫度升高部分 溫度降低部分 絕熱線 : 吸熱部分 放熱部分 n=1 n=k n=? n W0 W＞ 0 ※ n從 ?到 0，放熱 →0 →吸熱；等溫線右內(nèi)能增加，左內(nèi)能減少。 例如壓縮機(jī)壓縮過(guò)程： K＞ n＞１ 第五節(jié) 熱力學(xué)第二定律 重點(diǎn)掌握： 熱力學(xué)第二定律的表述； 概念與公式：熱力循環(huán)、熱力循環(huán)的熱效率； 熱機(jī)循環(huán)熱效率； 卡諾循環(huán)熱力過(guò)程組成及其熱效率。 第三講 一、熱力學(xué)第二定律的表述 熱量不可能自
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