華中科技大學(xué)能源動(dòng)力學(xué)院動(dòng)力類專業(yè)課件(編輯修改稿)
2025-01-17 06:05 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 、降溫 ，是 膨脹 過(guò)程 .vs PTTs3421畫出該 4個(gè)過(guò)程相應(yīng)的 Pv圖上，并對(duì)每個(gè)過(guò)程說(shuō)明其過(guò)程指數(shù) n值的范圍，過(guò)程是吸熱還是放熱，是膨脹過(guò)程還是壓縮過(guò)程？ 2023/3/5 星期五 29P?n=??n=1n=kn=012344個(gè)過(guò)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(xí)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(wú)摩擦地自由移動(dòng)。 A側(cè) 的 電 加 熱 器通電 后 緩緩 地 對(duì) 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(jìn)行 的 過(guò) 程； (6)A側(cè)進(jìn) 行的是否是多 變過(guò) 程？ 為 什么？（ 題給：過(guò)程可逆； B側(cè) 絕熱； PA=PB； V=VA+VB； WA=WB）設(shè) O2和 N2均 為 理想氣體， 試 按定 值 比 熱 容 計(jì) 算2023/3/5 星期五 31解： ⑴ B側(cè) O2經(jīng)歷 可逆絕熱 過(guò) 程已知 PA2 = PB2 = ，因此⑵ 對(duì) A側(cè) N2有 2023/3/5 星期五 32⑶ B側(cè) O2的 絕熱壓縮 過(guò)程功 WA= ?WB= kJ 因此由2023/3/5 星期五 33對(duì) 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(guò) 程，故有 2023/3/5 星期五 34⑸ 由以上分析 結(jié) 果知過(guò) 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(jìn) 行的 過(guò) 程 不是多變過(guò)程 。 兩側(cè)過(guò)程功絕對(duì)值應(yīng)相等，但以上計(jì)算結(jié)果與此不符?。?Δ =%）B側(cè)經(jīng)歷 的 為 可逆 絕熱過(guò) 程，已 準(zhǔn)確 算得其 過(guò) 程功相 應(yīng) 的 過(guò) 程功WB= kJ⑹ A側(cè) 氣體 進(jìn) 行的若 為 多 變過(guò) 程 則應(yīng) 有 過(guò) 程指數(shù) 2023/3/5 星期五 36例 44（習(xí)題 410）一體積為 ,內(nèi)裝有P1=、 t1=38℃ 的氧氣。今對(duì)氧氣加熱，其溫度、壓力將升高。罐上裝有壓力控制閥，當(dāng)壓力超過(guò) 時(shí)閥門自動(dòng)打開，放走部分氧氣，使罐中維持為最大壓力 。問(wèn)當(dāng)罐中氧氣溫度為 285℃ 時(shí)，對(duì)罐內(nèi)氧氣共加入了多少熱量？設(shè)氧氣的比熱容 cv= kJ/(kgK)、 cp= kJ/(kgK) 解 ：視氧氣為理想氣體，并認(rèn)為罐內(nèi)氣體時(shí)刻處于平衡狀態(tài) 由附表 2，對(duì)氧氣可查得：所討論的過(guò)程實(shí)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(jì)算 恒壓閥開啟前對(duì)氣體 (控制質(zhì)量 )的 定容 加熱熱量 QV=m1cv(T2?T1)=??[?(273+38)]=kJ ⑵ 計(jì)算恒壓閥開啟后對(duì) 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(dòng)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(guò)程中對(duì)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(xí)題 424)空氣瓶?jī)?nèi)裝有 P1=3 MPa、T1=296 K的壓縮空氣 ,可驅(qū)動(dòng)一臺(tái)小型汽輪機(jī)，用作發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)裝置，如圖 428所示。要求該汽輪機(jī)能產(chǎn)生 5 kW 的平均輸出功率，并持續(xù)半分鐘而瓶?jī)?nèi)空氣壓力不得低于 MPa。設(shè)汽輪機(jī)進(jìn)行的是可逆絕熱過(guò)程，汽輪機(jī)的出口排氣壓力保持Pb=MPa，不計(jì)管路和閥門的摩擦損失，問(wèn)空氣瓶的體積 V至少要多大？解： 分析 —— 認(rèn)為瓶?jī)?nèi)氣體能時(shí)刻保持平衡狀態(tài)； 按題給汽輪機(jī)裝置又為可逆設(shè)備，因此取氣瓶、汽輪機(jī)為系統(tǒng)時(shí)過(guò)程應(yīng)是可逆的。裝置中氣體狀態(tài)的變化遵循sTP2P1ToutT1故當(dāng)汽輪機(jī)出口壓力恒定不變（ Pb=MPa）時(shí)，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(dāng)瓶?jī)?nèi)氣體壓力降至 MPa時(shí)，瓶中氣體溫度應(yīng)為即過(guò)程中氣瓶?jī)?nèi)氣體的溫度由 296 K逐漸降至 K，而汽輪機(jī)出口處的氣體溫度則始終為不考慮氣體流動(dòng)的動(dòng)能、重力位能，汽輪機(jī)的容積亦忽略不計(jì)，按題給系統(tǒng)無(wú)入流，由一般形式的開口系統(tǒng)能量，有 式中 hout為定值，對(duì)半分鐘內(nèi)的過(guò)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(yīng)為 m32023/3/5 星期五 4
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