空氣動力學與熱工基礎演示文稿

空氣動力學與熱工基礎演示文稿當前第1頁\共有23頁\編于星期五\7點（優(yōu)選）空氣動力學與熱工基礎當前第2頁\共有23頁\編于星期五\7點第三章氣體的熱力過程

熱力發(fā)動機中熱能和機械能的相互轉(zhuǎn)換是通過工質(zhì)的狀態(tài)變化過程實現(xiàn)的。研究熱力過程才可以弄清楚熱能和機械能的實際轉(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

當前第3頁\共有23頁\編于星期五\7點分析熱力過程時，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。當前第4頁\共有23頁\編于星期五\7點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)過程進行的特點，在符合狀態(tài)方程及熱力學定律解析式的條件下，求出狀態(tài)參數(shù)之間變化關系——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。當前第5頁\共有23頁\編于星期五\7點§3—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行的熱力過程?；钊桨l(fā)動機和脈動式噴氣發(fā)動機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

V=常數(shù)或ν=常數(shù)當前第6頁\共有23頁\編于星期五\7點三、過程方程或

說明：

在等容過程中，氣體的壓力與熱力學溫度成正比，當對氣體加熱時，溫度升高，壓力增大，氣體放熱，溫度降低，壓力減少。當前第7頁\共有23頁\編于星期五\7點四、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。當前第8頁\共有23頁\編于星期五\7點五、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、換熱量當前第9頁\共有23頁\編于星期五\7點例：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前第10頁\共有23頁\編于星期五\7點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)因為V=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。當前第11頁\共有23頁\編于星期五\7點§3—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行的熱力過程。有些活塞式柴油機及渦輪噴氣發(fā)動機的燃燒過程，壓力變化很小，近似于定壓加熱。圖1—3—2(a)

。二、過程特點

P=常數(shù)當前第12頁\共有23頁\編于星期五\7點三、過程方程式

說明：在定壓過程中，氣體的比容與熱力學溫度成正比；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。

當前第13頁\共有23頁\編于星期五\7點四、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。當前第14頁\共有23頁\編于星期五\7點五、能量交換情況1、容積功2、內(nèi)能的變化量

3、換熱量

當前第15頁\共有23頁\編于星期五\7點例壓力為8bar，溫度為327℃的空氣進入燃燒室內(nèi)定壓加熱，使其溫度升高到927℃。設燃氣的定壓比熱容燃氣的氣體常數(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)燃燒前的比容當前第16頁\共有23頁\編于星期五\7點(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當前第17頁\共有23頁\編于星期五\7點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系式可得取=常數(shù)，即，故

負號表示對外界放熱。當前第18頁\共有23頁\編于星期五\7點§3—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行的加熱或放熱過程。在充分冷卻，并且運轉(zhuǎn)速度比較慢的壓氣機的壓縮過程是接近等溫過程的。在研究發(fā)動機循環(huán)的經(jīng)濟性及理解其它過程的有關性質(zhì)時，等溫過程具有一定的指導意義。二、過程特點

T=常數(shù)

當前第19頁\共有23頁\編于星期五\7點三、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。當前第20頁\共有23頁\編于星期五\7點四、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、換熱量當前第21頁\共有23頁\編于星期五