空氣動力學(xué)與熱工基礎(chǔ)演示文稿

空氣動力學(xué)與熱工基礎(chǔ)演示文稿當(dāng)前1頁，總共23頁。（優(yōu)選）空氣動力學(xué)與熱工基礎(chǔ)當(dāng)前2頁，總共23頁。第三章氣體的熱力過程

熱力發(fā)動機(jī)中熱能和機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換是通過工質(zhì)的狀態(tài)變化過程實(shí)現(xiàn)的。研究熱力過程才可以弄清楚熱能和機(jī)械能的實(shí)際轉(zhuǎn)換情況和影響它們轉(zhuǎn)換的因素。

§3—1分析熱力過程的目的、方法和內(nèi)容

當(dāng)前3頁，總共23頁。分析熱力過程時，作如下簡化假定：(1)氣體的狀態(tài)變化過程是一個可逆過程；(2)氣體是完全氣體。即在任一平衡狀態(tài)下，其參數(shù)關(guān)系符合完全氣體的狀態(tài)方程式；(3)比熱容是常數(shù)，即比熱容不隨溫度而變化。(4)實(shí)際過程近似地看作是具有某一簡單特征的一個特殊過程。當(dāng)前4頁，總共23頁。分析熱力過程的主要內(nèi)容是：(1)建立工質(zhì)在熱力過程中狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律：根據(jù)過程進(jìn)行的特點(diǎn)，在符合狀態(tài)方程及熱力學(xué)定律解析式的條件下，求出狀態(tài)參數(shù)之間變化關(guān)系——過程方程式。(2)確定工質(zhì)在熱力過程中能量變換特性：計(jì)算過程中內(nèi)能的變化、焓的變化和工質(zhì)與外界之間所交換的熱量和功。當(dāng)前5頁，總共23頁?！?—2等容過程一、過程的定義等容過程是指氣體在容積不變或比容保持不變的條件下進(jìn)行的熱力過程?；钊桨l(fā)動機(jī)和脈動式噴氣發(fā)動機(jī)的燃燒過程就近似于等容過程。圖1—3—1(a)表示等容加熱過程，其中活塞不動。二、過程特點(diǎn)

V=常數(shù)或ν=常數(shù)當(dāng)前6頁，總共23頁。三、過程方程或

說明：

在等容過程中，氣體的壓力與熱力學(xué)溫度成正比，當(dāng)對氣體加熱時，溫度升高，壓力增大，氣體放熱，溫度降低，壓力減少。當(dāng)前7頁，總共23頁。四、過程曲線圖1—3—1（b）和圖1—3—1（c）即在P—v圖上是一條與v軸相垂直的直線；在T—s圖上是一條指數(shù)曲線，且斜率隨溫度的升高而增大，亦即溫度越高，曲線的斜率在T—s圖中越陡峭。當(dāng)前8頁，總共23頁。五、過程能量交換情況1、容積功V=0常數(shù)或dv=0，所以不論是加熱或放熱，氣體對外均不做容功，即2、內(nèi)能的變化量3、換熱量當(dāng)前9頁，總共23頁。例：氣缸內(nèi)有0.002kg空氣，溫度為300℃，壓力為8bar，定容加熱后的壓力為40bar，求加熱后的溫度，加給空氣的熱量，設(shè)空氣的等容比熱為0.718解已知T=273＋300=573K,=8bar

=40bar

得加熱后的空氣溫度為加熱量為當(dāng)前10頁，總共23頁。例某完全氣體的定壓比熱容為2.2，分子量為16.04。該氣體8kg在等容條件下自17℃加熱至187℃，求該氣體的(1)容積功（2）焓的變化(3)換熱量。解：(1)因?yàn)閂=常數(shù)所以容積功

(2)焓的變化

(3)換熱量正號表示對該氣體加熱。當(dāng)前11頁，總共23頁?！?—3等壓過程一、過程的定義氣體在壓力保持不變的條件下進(jìn)行的熱力過程。有些活塞式柴油機(jī)及渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的燃燒過程，壓力變化很小，近似于定壓加熱。圖1—3—2(a)

。二、過程特點(diǎn)

P=常數(shù)當(dāng)前12頁，總共23頁。三、過程方程式

說明：在定壓過程中，氣體的比容與熱力學(xué)溫度成正比；對氣體加熱，溫度升高，比容增大，氣體放熱，溫度降低，比容減小。

當(dāng)前13頁，總共23頁。四、過程曲線P—V圖如圖1—3—2(b)所示；T—s圖如圖1—3—2(c)

所示。即在P—v圖上是一條與P軸相垂直的直線；在T—s圖上是一條指數(shù)曲線，且斜率隨溫度的升高而增大，亦即溫度越高，曲線的斜率在T—s圖中越陡峭。當(dāng)前14頁，總共23頁。五、能量交換情況1、容積功2、內(nèi)能的變化量

3、換熱量

當(dāng)前15頁，總共23頁。例壓力為8bar，溫度為327℃的空氣進(jìn)入燃燒室內(nèi)定壓加熱，使其溫度升高到927℃。設(shè)燃?xì)獾亩▔罕葻崛萑細(xì)獾臍怏w常數(shù)，求(1)燃燒前后氣體的比容(2)每千克氣體的加熱量(3)膨脹功(4)內(nèi)能的變化量解(1)燃燒前的比容當(dāng)前16頁，總共23頁。(2)燃燒后的比容(3)每千克氣體的加熱量(4)每千克氣體的容積功(5)每千克氣體的內(nèi)能變化量

=（1.157－0.287）（1200－600）

=522當(dāng)前17頁，總共23頁。例開始時活塞汽缸的體積為0.1m，其中有壓力為1.15bar的空氣0.1kg,若在壓力不變的情況下,體積縮小為原來的75%,求終點(diǎn)的溫度,變化過程中換熱量的大小和方向。解開始時，空氣的溫度由完全氣體方程可得終了時，空氣的溫度按定壓過程的關(guān)系式可得取=常數(shù)，即，故

負(fù)號表示對外界放熱。當(dāng)前18頁，總共23頁?！?—4等溫過程

一、過程的定義氣體在溫度保持不變的條件下進(jìn)行的加熱或放熱過程。在充分冷卻，并且運(yùn)轉(zhuǎn)速度比較慢的壓氣機(jī)的壓縮過程是接近等溫過程的。在研究發(fā)動機(jī)循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性及理解其它過程的有關(guān)性質(zhì)時，等溫過程具有一定的指導(dǎo)意義。二、過程特點(diǎn)

T=常數(shù)

當(dāng)前19頁，總共23頁。三、過程方程對于完全氣體，根據(jù)狀態(tài)方程式，得等溫過程的方程式為

或說明：在等溫過程中，氣體的壓力和比容成反比。等溫膨脹過程，比容增大，壓力降低；等溫壓縮過程，比容減小，壓力升高。當(dāng)前20頁，總共23頁。四、過程曲線P—v圖為雙曲線；如圖l—3—3(a)五、能量交換情況1、容積功2、內(nèi)能du=0或u1=u2di=0或i1=i23、換熱量當(dāng)前