工程热力学总复习.ppt

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1、工程热力学总复习,（一）热力系（二）热力系的描述（三）基本状态参数（四）状态方程，状态参数坐标图（五）热力过程及热力循环,基本概念及定义,热力系统的分类,1)按系统与外界之间的相互联系划分(1)闭口热力系统与外界无物质交换的热力系统。(2)开口热力系统与外界有物质交换的热力系统。(3)绝热热力系统与外界无热量交换的热力系统。(4)孤立热力系统与外界无任何联系的热力系统。(5)简单可压缩系由可压缩物质组成，与外界只进 行热量与一种容积变化功交换的有限物质系统。,（一）热力系,压力 热力系统的单位面积上所受到的垂直作用力。,表达式和单位,或,上式计算出的是热力系的真实压力称为绝对压力 p;,由压力

2、表测量出来的压力称为相对压力(表压力)pe;,测压仪表所在环境的压力称为参考压力(一般将测压仪表放在 大气环境中,则为大气压力)pb。,常用压力单位间的关系,（三）基本状态参数,U形管式压力计示意图,U形管式压力计示意图,真空度,当工质是处于负压工作状态时，工质的真实压力p低于环境压力pb，其测量得到的相对压力称为真空度。,（三）基本状态参数,相对压力pe、参考压力pb和真实压力p之间的关系如下：,（三）基本状态参数,例 某刚性容器被分隔为两部分，在容器壁上分别装有三个压力表，表B的 读数为80kPa，表C的读数为100kPa，试问压力表A的读数是多少？设当地大气压为770mmHg。,求：,解

3、 由图示依据真实压力、参考压力和 相对压力之间的关系,可写出如下3 个关系式,从中整理出所求量。,已知：,（三）基本状态参数,正循环净功=面积1a2dc1面积1b2dc10,逆循环净功=面积2a1cd2面积1b2dc10,（五）热力过程及热力循环,=净效应：吸热，对外作功,=净效应：放热，对内作功,正循环和逆循环,顺时针,逆时针,5.3 评价热力循环的经济性能指标,（五）热力过程及热力循环,正循环：净效应（对外作功，吸热）,W,T高,Q1,Q2,T低,动力循环：热效率,数值范围：,（五）热力过程及热力循环,逆循环：净效应（对内作功，放热）,W,T高,Q1,Q2,T低,制冷循环：制冷系数,数值：

4、,（五）热力过程及热力循环,（五）热力过程及热力循环,逆循环：净效应（对内作功，放热）,制热循环：供暖系数或热泵系数,数值：,W,T高,Q1,Q2,T低,判断题,6、炉膛处于“负压”或“正压”，说明炉膛中的绝对 压力大于或小于零。,1、系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系；,2、孤立系一定是绝热闭口系；,3、绝热闭口系一定是孤立系；,4、如果容器中气体的压力保持不变，那么压力表 的读数一定也保持不变；,5、作为工质状态参数的应是绝对压力，不是表压 力（或真空度）；,7、某过程可在p-v图中用实线表示，必为准平衡过程8、某过程可在p-v图中用实线表示，则必为可逆过程9、某过程如图所示，则曲线

5、下面积表示膨胀功；10、可逆过程肯定是准平衡过程；11、工质经历一不可逆过程后不能回到原状态。,p,V,.,1,2,.,判断题,（一）功（二）热（三）热力学第一定律（四）能量方程式,能量与热力学第一定律,热力学最常见的功 体积变化功,1.1 体积变化功,一般来说，热力系可用的不同方式与外界发生功的相互作用。在工程热力学中，热与功的相互转换常常是气体的体积变化（膨胀或压缩）来实现的，因此体积变化功（膨胀功或压缩功）具有特别重要的意义。,p,p外,2,1,上式适用于可逆过程,（一）功,可逆状态下，,可逆过程的体积功可以用p-V图上过程线与V轴包围的面积表示,1.2 示功图,图上曲线下面的面积代表体

6、积功；,此时体积功为负“-”,称为压缩功。,此时体积功为正“”,称为膨胀功。,有,有,有,强调!,（一）功,例 某气缸活塞装置,气缸内空气的初始压力为200kPa,体积为2m3，如果活塞运动过程中维持pV恒定，当气缸内压力达到100kPa 时，活塞停止运动，问该热力系统与外界交换的功量为多少？,解 取气缸活塞装置内的空气为热力系统,由,得,有,功,（一）功,定义：系统与外界之间依靠温差通过边界传递的能量，称为热量。,单位 J 或 kJ,热量的符号,比热量,单位 J/kg 或 kJ/kg,热力学中约定，热力系吸热时取正值“+”，放热时取负值“-”。,用热容量 Cx计算热量,用比热容cx计算比热量

7、,可逆过程中的热量,或,称 s为比熵，单位 J/(kgK)；,（二）热,2.1 热量,表示工质放热,表示工质吸热,有,有,有,强调!,（二）热,2.2 示热图,思考题,1、温度高的物体比温度低的物体具有更多的热量，这种说法对吗？,3、温度、压力、体积、膨胀功、热量中，哪些是状 态量，哪些是过程量？,2、热量是指储存于物体内部的热能量。,（二）热,开口稳流与闭口的能量方程,体积变化功w,技术功wt,闭口,开口稳流,等价,轴功ws,流动功(pv),几种功的关系？,（四）能量方程式,热力学第一定律小结,3)热量,1)储存能,体积功,2)功,任意过程,可逆过程,技术功,任意过程,可逆过程,p-v图上的

8、表示,p-v图上的表示,可 逆 过 程,用比热容计算,4)功的关系,可逆过程,闭口系统,开口系统,一般过程,可逆过程,5)功的关系,适合于闭口系统和稳流开口系统,热力学第一定律在闭口系统的一般表达式,热力学第一定律在开口系统的一般表达式,稳态稳流能量方程,6)能量方程,相应微分形式：,流过1kg工质时，稳定流动能量方程：,流过m kg流体时，稳定流动能量方程：,相应微分形式：,6)能量方程,（四）能量方程式,轴功 热力系统通过叶轮式机械的轴与外界交换的功量称为轴功。工程上许多动力机械，如汽轮机、压气机、内燃机、风机等都是靠机械轴传递机械功。,例一个装有20kg工质的闭口系经历了如下过程：过程中

9、系统散热25kJ，外界对系统做功100kJ，比热力学能减小1.5kJ/kg，并且整个系统被举高10m。试确定过程中系统动能的变化。,根据:,(1),由(1)式得:,(2),将已知条件代入(2),得:,（四）能量方程式,（一）热力学第二定律（二）卡诺循环与卡诺定理（三）克劳修斯不等式和熵及熵方程,熵与热力学第二定律,能量数量上的守恒,热力学第一定律,（一）热力学第二定律,过程的方向性问题,热力学第二定律,1.2.1 开尔文普朗克表述,（一）热力学第二定律,热机的热效率不可能达到100%；热机工作时除了有高温热源提供热量外，同时还必须有低温热源，把一部分来自高温热源的热量排给低温热源，作为实现把高

10、温热源提供的热量转换为机械功的必要补偿。,不可能从单一热源取热，并使之完全变为有用功而不引起其他影响。,热机不可能将从热源吸收的热量全部转变为有用功，而必须将某一 部分传给冷源。,1.2.2 克劳修斯表述,不可能将热从低温物体传至高温物体而不引起其它变化。,热量不可能自发地、不付代价地从低温物体传至高温物体。,空调，制冷,代价：耗功,（一）热力学第二定律,利用制冷机实现由低温物体向高温物体传递热量时，还必须消耗一定的机械功，并把这些机械功转变为热量放出，以此作为由低温物体向高温物体传递热量的补偿。,热一律否定第一类永动机,热机的热效率最大能达到多少？又与哪些因素有关？,热力学第一定律与热力学第

11、二定律,t 100不可能,热二律否定第二类永动机,t=100不可能,（二）卡诺循环与卡诺定理,法国工程师卡诺(S.Carnot)，1824年提出卡诺循环,热机能达到的最高效率有多少？,热二律奠基人,（二）卡诺循环与卡诺定理,2.1 卡诺循环,（二）卡诺循环与卡诺定理,卡诺循环是1824年法国青年工程师卡诺提出的一种理想的、有重要理论意义的可逆热机的可逆循环。它由四个可逆过程组成，是一个可逆热机在二个恒温热源间工作。,卡诺循环示意图,4-1 绝热压缩过程，对内作功,1-2 等温吸热过程，q1=T1(s2-s1),2-3 绝热膨胀过程，对外作功,3-4 等温放热过程，q2=T2(s2-s1),卡诺

12、循环理想可逆热机循环,（二）卡诺循环与卡诺定理,正向卡诺循环的组成 12 等温吸热过程；23 绝热膨胀（定熵）过程；34 等温放热过程；41 绝热压缩（定熵）过程。,（二）卡诺循环和卡诺定理,2.1.1 正向卡诺循环计算,卡诺循环热效率,（二）卡诺循环和卡诺定理,(1),(2),(3)当T1=T2 时，,结论:,(4)提高循环热效率的途径是:,降低 放热的。,提高吸热温度,与工质的性质无关;,单热源热机不可能,热二律,温差越大,t,c越高,循环净功小于吸热量，必有放热q2。,卡诺循环热效率,（二）卡诺循环和卡诺定理,结论:,实际循环不可能实现卡诺循环 a）一切过程不可逆；b）气体实施等温吸热、

13、等温放热困难；c）气体卡诺循环wnet太小，若考虑摩擦，输出净功极微。,卡诺循环指明了一切热机提高热效率的方向,右图所示为一逆向卡诺循环。此循环消耗了外界提供的机械功即循环净功，而将从低温热源吸取的热量连同循环净功一起排放给高温热源。以制冷为目的的逆向卡诺循环称为制冷循环,以供热为目的的逆向卡诺循环称为供热循环。,2.1.2 逆向卡诺循环计算,1,2,4,3,（二）卡诺循环和卡诺定理,制冷循环中制冷量,2.1.3.1 制冷循环,高温热源T1,低温热源T2,制冷机,制冷系数：,（二）卡诺循环和卡诺定理,T1,T2,制冷,T1,T2,以制冷为目的的逆向卡诺循环称为制冷循环,供热循环中供热量,2.1

14、.3.2 供热循环,高温热源T1,低温热源T2,供暖机,供热系数：,（二）卡诺循环和卡诺定理,T1,T2,以供热为目的的逆向卡诺循环称为供热循环,T2,T1,制热,s2,s1,2.2 卡诺定理,定理：在两个不同温度的恒温热源间工作的所有热机，以可逆热机的 热效率为最高。,卡诺循环效率最高,在给定的温度界限间工作的一切热机 tC最高 热机极限,（二）卡诺循环和卡诺定理,卡诺定理举例,A 热机是否能实现,可能,如果：W=1500 kJ,不可能,1000 K,300 K,A,2000 kJ,800 kJ,1200 kJ,1500 kJ,500 kJ,（二）卡诺循环和卡诺定理,例 某项专利申请书上提出

15、一种热机，从167 的热源接受热量，向7冷源排热，热机每接受1000 kJ热量，能发出0.12 kWh 的电力。请判定专利局是否应受理其申请，为什么？,解：,故不违反第一定律,根据卡诺定理，在同温限的两个恒温热源之间工作的热机，以可逆机效率最高,从申请是否违反自然界普遍规律着手,（二）卡诺循环和卡诺定理,例 某项专利申请书上提出一种热机，从167 的热源接受热量，向7冷源排热，热机每接受1000 kJ热量，能发出0.12 kWh 的电力。请判定专利局是否应受理其申请，为什么？,解：,违反卡诺定理，所以不可能。,或,违反卡诺定理，所以不可能。,（二）卡诺循环和卡诺定理,1000 K,300 K,

16、A,2000 kJ,800 kJ,1200 kJ,1500 kJ,500 kJ,（三）克劳修斯不等式和熵及熵方程,A 热机是否能实现？,可能,如果：W=1500 kJ,不可能,热二律表达式,（三）克劳修斯不等式和熵及熵方程,可逆“=”不可逆“”,违反左边任何一个表达式，就违反热力学第二定律；,2）热力学第二定律的数学表达式，给出了热力过程进行方向的判据。,孤立系统的熵变不可能减小。不可逆过程中孤立系统的熵总是不断增大，可逆过程中孤立系统的熵保持不变，任何使孤立系统熵减少的过程是不可能发生的。上述原理称为孤立系统熵增原理。,3.6.2 孤立系统的熵方程熵增原理,（三）克劳修斯不等式和熵及熵方程,

17、把系统和有关周围物质一起作为一个孤立系统，则孤立系统的熵变为：,dSiso0,孤立系统,无质量交换,结论：孤立系统的熵只能增大，或者不变，绝不能减小，这一规律称为孤立系统熵增原理。,无热量交换,无功量交换,=：可逆过程：不可逆过程,热二律表达式之一,3.6.2 孤立系统的熵方程熵增原理,（三）克劳修斯不等式和熵及熵方程,例 若热机工作在 T1=2000K,T2=300K两热源间。各条件下，各热机的工作是可逆、不可逆或不可能,结 论,Q1=1000J W=900J,Q1=2000J Q2=300J,Q2=500J W=1500J,1 2 3,克劳修斯不等式,不可能 可逆 不可逆,方 法,熵增原理

18、,计 算,结 果,结 论,卡 诺 定 理,计 算,结 论,不可能 可逆 不可逆,计 算,结 果,结 果,不可能 可逆 不可逆,已 知 条 件,（三）克劳修斯不等式和熵及熵方程,（一）理想气体性质（二）理想气体比热容及参数计算,气体的热力性质,理想气体模型,1.分子之间没有作用力 2.分子本身不占容积,但是,当实际气体p很小，V 很大，T 不太低时,即处于远离液态的稀薄状态时，可视为理想气体。,现实中没有理想气体,（一）理想气体性质,1.1 理想气体状态方程,理想气体在任一平衡状态时p、v、T之间关系的方程式即理想气体状态方程式，或称克拉贝龙(Clapeyron)方程。,Rg与R的区别,R通用气

19、体常数,Rg气体常数,M-摩尔质量,例如,与气体种类无关,与气体种类有关,（一）理想气体性质,例 已知氧气瓶的容积，瓶内氧气温度为20，安装在瓶上的压力表指示的压力为15MPa，试求瓶内氧气的质量是多少？设大气压力为 Pa。,解：,氧气：,（一）理想气体性质,计算时注意事项,1、绝对压力,2、温度单位 K,3、统一单位（最好均用国际单位）,（一）理想气体性质,理想气体：,迈耶公式,（一）理想气体性质,（一）理想气体性质,理想气体内能和焓的一般关系式,1 理想气体热力学能（焓）都是温度的单值函数 2 适用于理想气体的任意过程 3 适用于实际气体的定容（定压）过程 4 实际气体内能（焓）不是温度的

20、单值函数,（二）理想气体比热容及参数计算,2.1 比热容的单位及换算,定义:比热容,根据不同的物量，存在三种比热容:,质量热容:1kg物质的热容,符号为c，单位为J/（kgK）；摩尔热容:lmol物质的热容,符号为Cm，单位为J/(molK)；体积热容:标准状态下1m3物质的热容，符号为C，单位为J/（m3K）。,三种比热容的关系:CmMc22.414C,注意!,体积热容的容积是标准状态下的容积。,（二）理想气体比热容及参数计算,理想气体比热容与温度的关系,注意：上式内能和焓的计算式对于任意过程都适用。式中只涉及气体在过程初、终态下的温度，不涉及它们的压力和比体积。,（二）理想气体比热容及参数

21、计算,真实比热容,热 量,平均比热容,2.3 平均比热容,c=f(T),c,1,2,T,A,B,t1,t2,0,D,E,F,（二）理想气体比热容及参数计算,平均比热容,2.3 平均比热容,（二）理想气体比热容及参数计算,定容过程热量及比内能的变化为:,定压过程热量及比焓的变化为：,热 量,例 在燃气轮机装置中，用从燃气轮机中排出的乏气对空气进行加热(加热在空气回热器中进行)，然后将空气送入燃烧室。若空气在回热器中，从127定压加热到327。试计算对每公斤空气所加入的热量。,解答（1）按定值比热容计算,查表，双原子的空气的定压摩尔热容为,（二）理想气体比热容及参数计算,解答,（2）按真实比热容计

22、算,查附表2有,（二）理想气体比热容及参数计算,例 在燃气轮机装置中，用从燃气轮机中排出的乏气对空气进行加热(加热在空气回热器中进行)，然后将空气送入燃烧室。若空气在回热器中，从127定压加热到327。试计算对每公斤空气所加入的热量。,解答,（3）按平均比定压热容计算,根据附表5查得空气的平均比定压热容为,用线性内插法，得,（二）理想气体比热容及参数计算,例 在燃气轮机装置中，用从燃气轮机中排出的乏气对空气进行加热(加热在空气回热器中进行)，然后将空气送入燃烧室。若空气在回热器中，从127定压加热到327。试计算对每公斤空气所加入的热量。,（一）蒸气的相图与相转变（二）蒸气的定压发生过程（三）

23、蒸气热力性质表（四）蒸气热力性质图,蒸气的热力性质,1.2 基本概念,汽化,物质由液态变为汽态的过程称为汽化。,汽化,蒸发：特指发生在液体表面的汽化过程，可在任何温度下发生。,沸腾：汽化在液体内部和表面发生的强烈的气化过程，并产生大量气泡产生。,沸腾过程只在沸点下才会发生。,（一）蒸气的相图与相转变,1.2 基本概念,饱和,一定条件下，当液化和气化过程达到动态的平衡，物质气液两相的质量各自保持不变时，称这时的系统为饱和状态。,这时液体与蒸汽处于动态平衡状态，称为饱和状态,（一）蒸气的相图与相转变,处于饱和状态的气、液温度相同，称为饱和温度ts，蒸汽的压力称为饱和压力ps。一定的饱和温度对应于一

24、定的饱和压力，反之也成立，即两者间存在单值关系。,1.2 基本概念,饱和,一定条件下，当液化和气化过程达到动态的平衡，物质汽液两相的质量各自保持不变时，称这时的系统为饱和状态。,（一）蒸气的相图与相转变,（一）蒸气的相图与相转变,p-T 相图 工质在通常的参数范围内可呈现为气、液、固三相。p-T 图表示工质处于不同相的区域。,p-T相图,因固相不流动，更关心汽液两相。,（一）蒸气的相图与相转变,除临界点以外，饱和液和饱和气有不同的比体积、比熵。可用p-v图，p-T图加以分析。,p-v及T-s相图,（一）蒸气的相图与相转变,除临界点以外，饱和液和饱和气有不同的比体积、比熵。可用p-v图，p-T图

25、加以分析。,p-v及T-s相图,（一）蒸气的相图与相转变,p-v及T-s相图,（一）蒸气的相图与相转变,除临界点以外，饱和液和饱和气有不同的比体积、比熵。可用p-v图，T-s图加以分析。,一点,两线,三区,五态,一点,物质的临界点,两线,饱和蒸气状态连线（上界限线）饱和液体状态连线（下界限线）,三区,蒸气区：上界限线与临界等温线上段右侧区域,液态区：下界限线与临界等温线上段左侧区域,湿蒸气区：上、下界限线之间的钟罩形区域,（二）蒸气的定压发生过程,小结：,五态,过热蒸气：一定压力下，温度高于对应饱和温度的蒸汽。或者说：一定温度下，压力低于饱和蒸汽压的蒸汽。,饱和蒸气：一定压力下，温度等于对应饱

26、和温度的蒸汽。或者说：一定温度下，压力等于饱和蒸汽压的蒸汽。,湿蒸气：饱和蒸汽与饱和液体的机械混合物。,饱和液体：一定压力下，温度等于对应饱和温度的液体。或者说：一定温度下，压力等于饱和蒸汽压的液体。,未饱和液体：一定压力下，温度低于对应饱和温度的液体。或者说：一定温度下，压力高于饱和蒸汽压的液体。,（二）蒸气的定压发生过程,五态,过热蒸气：一定压力下，温度高于对应饱和温度的蒸汽。或者说：一定温度下，压力低于饱和蒸汽压的蒸汽。,（二）蒸气的定压发生过程,五态,饱和蒸气：一定压力下，温度等于对应饱和温度的蒸汽。或者说：一定温度下，压力等于饱和蒸汽压的蒸汽。,（二）蒸气的定压发生过程,五态,湿蒸气

27、：饱和蒸汽与饱和液体的机械混合物。,（二）蒸气的定压发生过程,五态,饱和液体：一定压力下，温度等于对应饱和温度的液体。或者说：一定温度下，压力等于饱和蒸汽压的液体。,（二）蒸气的定压发生过程,五态,未饱和液体：一定压力下，温度低于对应饱和温度的液体。或者说：一定温度下，压力高于饱和蒸汽压的液体。,（二）蒸气的定压发生过程,1-1线段中间各状态点表示不同质量比的两相混合物，称为湿饱和气。相转变时，饱和液1吸热转变为同温同压的饱和气1，或者饱和气1放热凝结成饱和液1。,p-v及T-s相图,（一）蒸气的相图与相转变,工业上所用的水蒸汽都是在定压加热设备中产生的。一般经过三个阶段：,液体加热阶段气化阶

28、段过热阶段,（二）蒸气的定压发生过程,2.1 蒸气的定压过程,未饱和状态 饱和状态 湿饱和蒸气状态 干饱和蒸气状态 过热蒸气状态,过热阶段,蒸气的定压生成过程,气化阶段,加热阶段,说明：在此,可代表,（二）蒸气的定压发生过程,未饱和状态 饱和状态 湿饱和蒸气状态 干饱和蒸气状态 过热蒸气状态,（二）蒸气的定压发生过程,未饱和液温度低于所处压力下饱和温度的液体：tts,tts=d 称过热度,2.2 p-v图中的定温线,（二）蒸气的定压发生过程,（二）蒸气的定压发生过程,2.3 蒸气定压过程中热量的计算,1)液体的定压加热阶段,1,T,s,液体热,2)饱和液的定压气化过程,汽化潜热,3)蒸气的定压

29、过热过程,2,过热,1kg水从1状态被加热到2状态所吸收的热量,(1)可直接查取饱和水的参数和干饱和蒸汽的参数,(2)计算湿饱和蒸汽的参数,干 度,则湿饱和蒸汽的平均比体积,饱和蒸汽,饱和水,而饱和蒸汽占比体积,饱和水占比体积,其它湿饱和蒸汽的参数,湿饱和蒸汽,根据饱和水与饱和水蒸气的热力性质表：,（三）蒸气热力性质表,查表举例（1）,查表时先要确定在五态中的哪一态。,例 已知：p=1MPa,试确定t=100,200 各处于哪个状态,？,ts(p)=179.916,t=100 ts,未饱和水,t=200 ts,过热蒸汽,（三）蒸气热力性质表,（一）理想气体混合物性质（二）理想气体混合物热力学参

30、数计算（三）湿空气状态参数（四）湿空气过程,理想气体混合物和湿空气,（一）理想气体混合物性质,小结：,质量分数,摩尔分数,平均摩尔质量,折合气体常数Rg,分压定律,分压定律,（一）理想气体混合物性质,混合气体的总压力p等于同温同体积下各组成气体分压力pi之总和。,分压定律,（一）理想气体混合物性质,湿空气遵守道尔顿分压力定律：p=pa+pv,(1)干空气不含水蒸气的空气称为干空气。(2)湿空气含水蒸气的空气称为湿空气。,湿空气(p)=干空气(pa)水蒸汽(pv),3.1 湿空气,（三）湿空气状态参数,湿空气可以看作是理想气体的混合物：水蒸气分压很小，多处过热状态，v较大。,湿空气是定组元，变成

31、分的混合气体：干空气的含量在过程中恒定不变；水蒸气的含量或成分会变化。,湿空气与一般理想混合气体的最大区别 水蒸气的含量是变量!,3.2 饱和湿空气与未饱和湿空气,(1)未饱和湿空气是由干空气与过热蒸汽组成的混合物。,未饱和湿空气=干空气过热蒸汽,根据湿空气中水蒸气的蒸汽状态不同可以分为:,（三）湿空气状态参数,pv ps,(2)饱和湿空气是由干空气与干饱和蒸汽组成的混合物。,饱和湿空气=干空气饱和蒸汽,pv=ps,（三）湿空气状态参数,水蒸气分压力：,水蒸气的密度：,水蒸气的分压力还可继续增大。未饱和湿空气还具有吸收水分的能力。,(1)未饱和湿空气是由干空气与过热蒸汽组成的混合物。,未饱和湿

32、空气=干空气过热蒸汽,根据湿空气中水蒸气的蒸汽状态不同可以分为:,pv ps,3.2 饱和湿空气与未饱和湿空气,(2)饱和湿空气是由干空气与干饱和蒸汽组成的混合物。,饱和湿空气=干空气饱和蒸汽,（三）湿空气状态参数,pv=ps,“饱和”的含义：pv=ps 水蒸气的分压达到最大值。,在该温度下，湿空气不可能再吸收水分，达到饱和。,向饱和湿空气再加入水蒸气，将凝结成水滴析出。,根据湿空气中水蒸气的蒸汽状态不同可以分为:,3.2 饱和湿空气与未饱和湿空气,如何将未饱和湿空气饱和湿空气,1：T一定时，增加压力 pv ps(AC)。,2：保持水蒸气含量(pv)不变，降低湿空气温度TTs(AB)。,（三）

33、湿空气状态参数,3.3 露点,结露：保持湿空气中水蒸气的分压力不变，对饱和湿空气继续冷却降温，则其中的部分水蒸气将凝结为水，这种现象称为结露。,露点：湿空气中水蒸气的分压pv所对应的饱和温度，称为露点（温度）。,若Td 0C,就会出现结霜。,析湿过程,露点,（三）湿空气状态参数,3.4 湿度和含湿量,湿空气的湿度：是指湿空气中水蒸气的含量。,绝对湿度：,（1）定义：单位体积湿空气中所含的水蒸气质量v。,（2）表示：,（3）对饱和湿空气,（三）湿空气状态参数,湿空气的湿度：是指湿空气中水蒸气的含量。,相对湿度：,（1）定义：湿空气的绝对湿度与同温度下湿空气的最大 绝对湿度之比。,（2）表示：,相

34、对湿度越小，湿空气中水蒸气偏离饱和状态越远，空气越干燥，吸湿能力越强。,相对湿度：,=0，对应于干空气；=1，湿空气为饱和湿空气。,3.4 湿度和含湿量,（三）湿空气状态参数,含湿量（比湿度）,（1）定义：在湿空气中，水蒸气质量与干空气质量的比值。,（2）表示：,（三）湿空气状态参数,3.4 湿度和含湿量,思考题,1.相对湿度为=0时，说明空气中完全没有水蒸气。2.相对湿度为=1时，说明空气中都是水蒸气。3.空气的相对湿度越大，其含湿量越高。4.对未饱和湿空气，露点温度即水蒸气分压力所 对应的水的饱和温度。,（三）湿空气状态参数,湿球温度是湿球温度计上测得的温度。当空气为未饱和湿空气时,空气还

35、具有吸湿的能力,水银球上湿纱布的水分会蒸发，这种过程达到动态平衡时的温度就是湿球温度。湿球温度与干球温度的差值大小反映了湿空气吸收水分的能力，是湿空气的状态参数,采用不同的仪器获得湿球温度有所不同。,（三）湿空气状态参数,3.6 湿球温度,干 球 温 度 计,湿 球 温 度 计,大气,干湿球温度计示意图,（三）湿空气状态参数,（一）概述（二）四种典型热力过程分析（三）多变过程,理想气体的热力过程,可逆过程的膨胀功,过程热量,定容过程,定压过程,可逆过程的技术功,定温过程,（一）概述,(假定过程是可逆过程,比热容取定值),a.理想气体内能变化量,b.理想气体焓的变化量,任何过程中都有下列计算式成

36、立,c.理想气体熵的变化量,强调!,变比热容时,定值比热容时,适用于理想气体的任何过程,（二）四种典型热力过程分析,2.1 定容过程,定量工质在状态变化中保持体积不变的过程。,(1)过程方程,定值,(2)状态参数间关系式,定容过程工质状态变化规律,p、T成正比,（二）四种典型热力过程分析,2.1 定容过程,定量工质在状态变化中保持体积不变的过程。,定容过程工质状态变化规律,(3)定容过程的过程曲线,（二）四种典型热力过程分析,2.1 定容过程,定量工质在状态变化中保持体积不变的过程。,定容过程能量的转换规律,体积变化功,技术功,热量,（二）四种典型热力过程分析,定量工质在状态变化中保持压力不变

37、的过程。,(1)过程方程,定值,(2)状态参数间关系式,定压过程工质状态变化规律,v、T成正比,2.2 定压过程,（二）四种典型热力过程分析,定量工质在状态变化中保持压力不变的过程。,定压过程工质状态变化规律,(3)定压过程的过程曲线,2.2 定压过程,（二）四种典型热力过程分析,定量工质在状态变化中保持压力不变的过程。,定压过程工质状态变化规律,(3)定压过程的过程曲线,2.2 定压过程,T,s,1,2,v,在T-s图上也是一条指数曲线，但斜率小于定容过程曲线。,（二）四种典型热力过程分析,定量工质在状态变化中保持压力不变的过程。,定压过程能量的转换规律,体积变化功,技术功,热量,2.2 定

38、压过程,（二）四种典型热力过程分析,2.3 定温过程,定量工质在状态变化中保持温度不变的过程。,(1)过程方程,定值,(2)状态参数间关系式,p、v成反比,定温过程工质状态变化规律,或,定值,（二）四种典型热力过程分析,定量工质在状态变化中保持温度不变的过程。,定温过程工质状态变化规律,(3)定温过程的过程曲线,2.3 定温过程,（二）四种典型热力过程分析,定温过程能量的转换规律,体积变化功,技术功,定量工质在状态变化中保持温度不变的过程。,2.3 定温过程,（二）四种典型热力过程分析,定温过程能量的转换规律,热量,定量工质在状态变化中保持温度不变的过程。,2.3 定温过程,（二）四种典型热力

39、过程分析,定温过程能量的转换规律,定量工质在状态变化中保持温度不变的过程。,2.3 定温过程,（二）四种典型热力过程分析,定量工质在状态变化中与外界没有热交换的过程。,2.4 绝热过程,绝热过程工质状态变化规律,或,(3)、(4)两式相除,有,整理出过程方程,两边进行不定积分得,定值,(1)过程方程,比热容比绝热系数,（二）四种典型热力过程分析,定量工质在状态变化中与外界没有热交换的过程。,2.4 绝热过程,绝热过程工质状态变化规律,(2)状态参数关系式,定值,(3)定熵过程的过程曲线,（二）四种典型热力过程分析,定量工质在状态变化中与外界没有热交换的过程。,2.4 绝热过程,绝热过程工质状态

40、变化规律,p,v,T,s,1,2,1,2,T,（二）四种典型热力过程分析,定量工质在状态变化中与外界没有热交换的过程。,2.4 绝热过程,绝热过程能量的转换规律,热 量,功量,体 积 功,技 术 功,（二）四种典型热力过程分析,定量工质在状态变化中与外界没有热交换的过程。,2.4 绝热过程,绝热过程能量的转换规律,体积变化功,（二）四种典型热力过程分析,定量工质在状态变化中与外界没有热交换的过程。,2.4 绝热过程,绝热过程能量的转换规律,技术功,（二）四种典型热力过程分析,定量工质在状态变化中与外界没有热交换的过程。,2.4 绝热过程,绝热过程能量的转换规律,体 积 功,技 术 功,四种典型

41、热力过程 p-v图和T-s图,小结1：,（二）四种典型热力过程分析,例 如图所示，0.9kg空气从初态p10.2MPa，t1300定温膨胀到V21.8m3。随后将空气定压压缩，再在定容下加热，使它重新回到初始状态。试求每一过程中内能和焓的变化量？定压过程所耗的功？定容过程的加热量？已知空气的cp1.004kJ/（kgK），cV0.717kJ/（kgK），Rg287J/（kgK）。,（二）四种典型热力过程分析,解：由理想气体状态方程得（m3）因为 V3=V1，T2=T1，所以（K）,（1）定温过程12 U0 H0,（二）四种典型热力过程分析,（2）定压过程23（kJ）（kJ）,（3）定容过程31

42、,W=MRg(T3T2)=0.9287(252.39573)=82.81103(J)=82.81（kJ）,U=mcV(T1T3)=0.90.717(573252.39)=206.89（kJ）H=mcp(T1T3)=0.91.004(573252.39)=289.7（kJ）QU206.89（kJ）,（二）四种典型热力过程分析,（三）多变过程,在一般的实际过程中，气体的状态变化往往遵循一定的规律。此时，过程方程式可通过实验，测定过程中一些状态点的p、v值，并将其近似整理成pvn=定值的形式，这样表示的过程称为多变过程，式中指数n叫做多变指数。在某一多变过程中，n为一定值，但不同多变过程的n值各不相

43、同。对复杂的实际过程，可把实际过程分作几段不同多变指数的多变过程来描述，但每一段中的n值保持不变。总之，多变过程是一些有规律的过程的总称。这些过程的特征是：在整个过程中，pvn=定值，n为常数。,（三）多变过程,1)过程方程,定值,定容过程,定压过程,定温过程,定熵过程,特例,多变过程的多变指数可在0到间变化。当多变指数为某一确定的数值时，过程的特性也就确定了。,n 称为多变指数,范围从-到+;在热力设备中只讨论n为正值的情况。,多变过程的过程方程式及初、终状态参数关系式的形式与绝热过程完全相同。,（三）多变过程,2)状态参数关系式,从上面3个式子中的任何一个都可得到多变指数的值，如：,3)功量和热量,内能变化量,焓的变化量,熵的变化量,体 积 功,（三）多变过程,3)功量和热量,技术功,（三）多变过程,4)多变过程的比热容,（三）多变过程,例 质量为4kg的空气由初状态p10.4MPa、温度t1=25，经过下列不同过程膨胀到同一终态压力p2=0.1Mpa：（1）定温过程；（2）定熵过程。试计算这两个过程中空气对外作的膨胀功，所进行的热量交换、终态参数和空气熵的变化。设空气的比热容为定值，且。,解答,终态温度 T2=T1=25+273=298K,膨胀功,热 量,熵变化,（1）定温过程,（三）多变过程,（2）定熵过程,膨胀功,热 量,熵变化,终态温度,（三）多变过程,