任務(wù) 活塞式壓縮機(jī)的熱力學(xué)基礎(chǔ)

項(xiàng)目四活塞式壓縮機(jī)的運(yùn)行與維護(hù)任務(wù)2活塞式壓縮機(jī)的熱力學(xué)基礎(chǔ)課程目標(biāo)【知識(shí)目標(biāo)】掌握活塞式壓縮機(jī)的熱力學(xué)基礎(chǔ)；掌握理想氣體的狀態(tài)方程和P-V圖?！灸芰δ繕?biāo)】能準(zhǔn)確應(yīng)用理想氣體的狀態(tài)方程；能準(zhǔn)確分析各種熱力學(xué)過(guò)程的P-V圖?！舅颊繕?biāo)】通過(guò)熱力學(xué)基礎(chǔ)的認(rèn)知，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯的工程思維知識(shí)點(diǎn)010203目錄氣體的狀態(tài)參數(shù)各種熱力學(xué)過(guò)程的p-V圖理想氣體狀態(tài)方程一、氣體的狀態(tài)參數(shù)溫度溫度是表示物體冷熱程度的物理量。在熱力學(xué)中采用絕對(duì)溫度用

T來(lái)表示，單位為開(kāi)爾文（K），絕對(duì)溫度與攝氏溫度可以進(jìn)行換算。只有絕對(duì)溫度才是氣體的狀態(tài)參數(shù)。T=t+273壓力氣體表示作用在器壁單位面積上的力就是氣體的“壓力”，也稱壓強(qiáng)，用p來(lái)表示，單位為Pa。只有絕對(duì)壓力才是氣體的狀態(tài)參數(shù)。比容比容是指單位質(zhì)量（1kg）的氣體所占的體積，用υ

來(lái)表示，單位為m3/kg，可通過(guò)下式來(lái)計(jì)算。二、理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程式理想氣體是指氣體分子本身的體積和氣體分子間的作用力都可以忽略不計(jì)的氣體。反之則稱為實(shí)際氣體。事實(shí)上自然界中并不存在真正的理想氣體，但對(duì)那些不易被液化的氣體，如空氣、氧氣、氮?dú)?、氫氣以及由這些氣體組成的混合氣體等，在溫度不太低、壓力不太高時(shí)，均可作為理想氣體來(lái)處理。二、理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程式對(duì)于理想氣體，氣體的壓力、溫度和比容之間存在一定關(guān)系，即1kg氣體（3-4）Gkg氣體（3-5）p—理想氣體的絕對(duì)壓力，MPa；υ—理想氣體的比容，m3/kg。T—理想氣體的絕對(duì)溫度，K；R—理想氣體常數(shù)，J/(kg·K)；G—?dú)怏w的質(zhì)量，kg；V—質(zhì)量為G的氣體的體積，m3；V=G·υ二、理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程式在任何狀態(tài)下，對(duì)于任何理想氣體，氣體常數(shù)R可表示為：式中，，稱為通用氣體常數(shù)，它與氣體的狀態(tài)和性質(zhì)無(wú)關(guān)。由上式可知，只要已知?dú)怏w的摩爾質(zhì)量M，即可由通用氣體常數(shù)求得氣體常數(shù)R。二、理想氣體狀態(tài)方程理想氣體過(guò)程方程式由式（3-5），當(dāng)理想氣體由狀態(tài)1變化到狀態(tài)2可表示為：（3-6）表示同一種氣體在狀態(tài)變化時(shí)，轉(zhuǎn)變結(jié)果存在的關(guān)系。但是，式（3-6）并沒(méi)有說(shuō)明氣體是經(jīng)過(guò)怎樣的過(guò)程從狀態(tài)1變化到狀態(tài)2的，而實(shí)際上氣體必須經(jīng)過(guò)一定的過(guò)程才能實(shí)現(xiàn)。如果過(guò)程不同，氣體的狀態(tài)變化規(guī)律也不同。二、理想氣體狀態(tài)方程理想氣體過(guò)程方程式系統(tǒng)內(nèi)氣體受外界影響時(shí)，其熱力狀態(tài)按既定規(guī)律變化的過(guò)程稱為熱力過(guò)程，表述其變化規(guī)律的方程稱為熱力過(guò)程方程式。（3-7）壓縮機(jī)不同的熱力學(xué)過(guò)程是由過(guò)程指數(shù)決定的，假設(shè)過(guò)程指數(shù)為m’，當(dāng)氣體從某一狀態(tài)變化到另一狀態(tài)時(shí)，各參數(shù)之間存在如下關(guān)系：公式3-7稱為理想氣體過(guò)程方程式。二、理想氣體狀態(tài)方程理想氣體過(guò)程方程式利用公式（3-6）和（3-7），可以求出理想氣體在過(guò)程指數(shù)為m’時(shí)的各參數(shù)：二、理想氣體狀態(tài)方程理想氣體過(guò)程方程式過(guò)程指數(shù)在壓縮過(guò)程中氣體的溫度保持不變，即過(guò)程指數(shù)m'=1等溫過(guò)程在壓縮過(guò)程中氣體既不獲得熱量，也不放出熱量，即過(guò)程指數(shù)m‘=k，k=cp/cv，

這時(shí)的過(guò)程指數(shù)稱為絕熱指數(shù)。絕熱過(guò)程在壓縮過(guò)程中除過(guò)程指數(shù)m'=1和m'=k外的其余過(guò)程，均稱為多變過(guò)程，其指數(shù)稱為多變指數(shù)，此時(shí)氣體有熱量傳遞給外界，但沒(méi)有達(dá)到等溫。多變過(guò)程三、各種熱力學(xué)過(guò)程的P-V圖圖3-22各種熱力學(xué)過(guò)程比較等溫過(guò)程

過(guò)程曲線1-2，過(guò)程指數(shù)m'=1，曲線最平坦，壓縮終了時(shí)氣體的容積最小。絕熱過(guò)程

過(guò)程曲線1-2"

，過(guò)程指數(shù)m'=k。多變過(guò)程

過(guò)程曲線1-2'，過(guò)程指數(shù)1<m'<k，氣體有熱量傳遞給外界，但沒(méi)有達(dá)到等溫。過(guò)程曲線1-2'"，過(guò)程指數(shù)m'>k，外界有熱量傳遞給氣體，曲線最陡，壓縮終了氣體的容積最