華中科技大學能源動力學院動力類專業(yè)課件(編輯修改稿)
2025-01-17 06:05 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 、降溫 ，是 膨脹 過程 .vs PTTs3421畫出該 4個過程相應的 Pv圖上，并對每個過程說明其過程指數(shù) n值的范圍，過程是吸熱還是放熱，是膨脹過程還是壓縮過程？ 2023/3/5 星期五 29P?n=??n=1n=kn=012344個過程的 Pv圖如右圖所示 vs PTTs34211： ??n0， 放熱 、 降溫 ， 壓縮 ； 2： 1 n k放熱 、 升溫 ， 壓縮 ； 3： 0 n 1， 吸熱 、 升溫 ， 膨脹 ； 4： 1nk， 吸熱 、 降溫 ， 膨脹 .2023/3/5 星期五 30例 43（ 習題 417） 圖 421所示氣缸活塞系 統(tǒng) 的缸壁和活塞均由 剛 性 絕熱 材料制成， A側(cè)為 N2， B側(cè)為 O2，兩 側(cè) 溫度、壓 力、體 積 均相同；活塞可在氣缸內(nèi)無摩擦地自由移動。 A側(cè) 的 電 加 熱 器通電 后 緩緩 地 對 N2加 熱 ，直到(5)在 Pv圖 及 Ts圖 上大致地表示 A、 B兩 側(cè)氣體所進行 的 過 程； (6)A側(cè)進 行的是否是多 變過 程？ 為 什么？（ 題給：過程可逆； B側(cè) 絕熱； PA=PB； V=VA+VB； WA=WB）設 O2和 N2均 為 理想氣體， 試 按定 值 比 熱 容 計 算2023/3/5 星期五 31解： ⑴ B側(cè) O2經(jīng)歷 可逆絕熱 過 程已知 PA2 = PB2 = ，因此⑵ 對 A側(cè) N2有 2023/3/5 星期五 32⑶ B側(cè) O2的 絕熱壓縮 過程功 WA= ?WB= kJ 因此由2023/3/5 星期五 33對 A的加 熱 量 ⑷ A側(cè) N2的 熵變 B側(cè) O2受可逆 絕熱壓縮 ， 為 定熵 過 程，故有 2023/3/5 星期五 34⑸ 由以上分析 結(jié) 果知過 程曲 線 如 圖 所示。n=??P?B(n=k)n=kn=0An=1sTn=0n=??n=1n=kB(n=k)AA側(cè) 吸熱、膨脹、升溫、升壓B側(cè) 絕熱、壓縮、升溫、升壓n(??~0)2023/3/5 星期五 35可 見 A側(cè) 所 進 行的 過 程 不是多變過程 。 兩側(cè)過程功絕對值應相等，但以上計算結(jié)果與此不符！（ Δ =%）B側(cè)經(jīng)歷 的 為 可逆 絕熱過 程，已 準確 算得其 過 程功相 應 的 過 程功WB= kJ⑹ A側(cè) 氣體 進 行的若 為 多 變過 程 則應 有 過 程指數(shù) 2023/3/5 星期五 36例 44（習題 410）一體積為 ,內(nèi)裝有P1=、 t1=38℃ 的氧氣。今對氧氣加熱，其溫度、壓力將升高。罐上裝有壓力控制閥，當壓力超過 時閥門自動打開，放走部分氧氣，使罐中維持為最大壓力 。問當罐中氧氣溫度為 285℃ 時，對罐內(nèi)氧氣共加入了多少熱量？設氧氣的比熱容 cv= kJ/(kgK)、 cp= kJ/(kgK) 解 ：視氧氣為理想氣體，并認為罐內(nèi)氣體時刻處于平衡狀態(tài) 由附表 2，對氧氣可查得：所討論的過程實際上分為兩段：CM的 定容 加熱 (T1?T2， P1?P2)；CV的 定壓 加熱 (T2?T3)Pv1(T1P1)3(T3P3)2(T2P2)Rg=(kg?K) 2023/3/5 星期五 37⑴ 計算 恒壓閥開啟前對氣體 (控制質(zhì)量 )的 定容 加熱熱量 QV=m1cv(T2?T1)=??[?(273+38)]=kJ ⑵ 計算恒壓閥開啟后對 定壓 放氣的 變質(zhì)量系統(tǒng) 加熱熱量容器中最終的氣體質(zhì)量 忽略動能和重力位能，由控制容積一般形式能量方程： 0 00 02023/3/5 星期五 38上式積分，有?R式中2023/3/5 星期五 39過程中對罐內(nèi)氧氣共加入熱量 Q = QV+QP=+=kJ 另解：2023/3/5 星期五 40例 45(習題 424)空氣瓶內(nèi)裝有 P1=3 MPa、T1=296 K的壓縮空氣 ,可驅(qū)動一臺小型汽輪機，用作發(fā)動機的起動裝置，如圖 428所示。要求該汽輪機能產(chǎn)生 5 kW 的平均輸出功率，并持續(xù)半分鐘而瓶內(nèi)空氣壓力不得低于 MPa。設汽輪機進行的是可逆絕熱過程，汽輪機的出口排氣壓力保持Pb=MPa，不計管路和閥門的摩擦損失，問空氣瓶的體積 V至少要多大？解： 分析 —— 認為瓶內(nèi)氣體能時刻保持平衡狀態(tài)； 按題給汽輪機裝置又為可逆設備，因此取氣瓶、汽輪機為系統(tǒng)時過程應是可逆的。裝置中氣體狀態(tài)的變化遵循sTP2P1ToutT1故當汽輪機出口壓力恒定不變（ Pb=MPa）時，出口氣體溫度恒定不變（見 Ts圖），出口氣體的焓為定值。 2023/3/5 星期五 41視空氣為定比熱容理想氣體 當瓶內(nèi)氣體壓力降至 MPa時，瓶中氣體溫度應為即過程中氣瓶內(nèi)氣體的溫度由 296 K逐漸降至 K，而汽輪機出口處的氣體溫度則始終為不考慮氣體流動的動能、重力位能，汽輪機的容積亦忽略不計，按題給系統(tǒng)無入流，由一般形式的開口系統(tǒng)能量，有 式中 hout為定值，對半分鐘內(nèi)的過程求積，有sTP2P1ToutT12023/3/5 星期五 42代入已知數(shù)據(jù)氣瓶的最小容積應為 m32023/3/5 星期五 4
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