工质的热力学性质计算PPT.ppt

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1、第八章工质的热力性质的计算,1.从状态式 (p、T) 计算 u、h、s、cv 、cp 2.从状态式 p(v、T) 计算 u、h、s、cv 、cp 3 偏离函数计算法 4 绝热指数K 5 工质性质的实用线图 6 工质性质的计算软件,1.从状态式 (p、T) 计算 u、h、s、cv 、cp,在等温情况下对p取偏微分,分别将上式沿着等温线对p从p=0积分到p,将h的函数带入,得：,与之比较得：,所以,2.从状态式 p(v、T) 计算 u、h、s、cv 、cp,3偏离函数计算法,（1）偏离函数定义：处于p、Vm、T状态的实际气体的某热力学函数（U、H、S、F、G、cv、cp）与同温度T、参考压力p0点

2、的理想气体所对应的热力学函数之差。,偏离函数的一般表达式：,各热力学函数之间的关系：,（2）F的偏离函数,定温条件下：,F的微分关系,id表示理想气体,（3）熵S的偏离函数,B为Um 时：,B为Hm 时：,不同温度状态的热力学参数：,理想气体状态,B为Hm 时：,通常，在定温下自由能和自由焓的变化才有物理意义。此情况对于计算两个状态点的自由能和自由焓之差，采用直接积分法比计算它们的偏离函数更方便,理想气体可逆绝热过程的指数称为绝热指数，用K表示，若流体工质在状态变化的某一过程中不与外界发生热交换，则该过程就称为绝热过程 用节流孔板测量气体流量时，流体流过节流孔板时发生的状态变化，可近似地认为是

3、一绝热过程。 为了在测量中能求出气体膨胀系数，就需要知道表征被测气体为绝热过程的绝热指数。 若该气体可认为是理想气体，则其绝热指数K就是定压比热容与定容比热容之比，即 K=Cp/Cv 对于实际气体来说，绝热指数与气体的种类、所受压力、温度有关。 一般地说，单原子气体的绝热指数K为1.66，双原子气体的绝热指数K为1.41。,4 绝热指数,理想气体在可逆绝热变化过程中,实际气体,平均绝热指数,K为普通的某个状态的绝热指数,过热蒸汽k,饱和蒸汽k,5 工质性质的实用线图,（1）热力过程（p - v 图 和T S 图） （2）湿空气的焓湿图 （3）压焓图 （4）焓 熵 图,气体压力保持不变的过程称为

4、定压过程，例如空气在燃烧室中加热过程。,定压过程,过程方程？,如何在p-v、T-s图上表示？,定压过程的过程线,s,v,p,p,斜率,上凸?下凹？,p,T,定压过程的内能、焓的变化,定压过程所做的功,定压过程同外界交换的热量,定容过程,气体比体积保持不变的过程称为定容过程，例如燃料点燃过程。,过程方程？,如何在p-v 、T-s图上表示？,定容过程的过程线,斜率,上凸?下凹？,s,T,v,p,p,p,v,v,定容过程的内能、焓的变化,定容过程所做的功,定容过程同外界交换的热量,气体温度保持不变的过程称为定温过程。,定温过程,过程方程？,如何在p-v T-s图上表示？,定温过程的过程线,s,T,v

5、,p,p,p,v,v,T,T,pv=常数,定温过程对外所做的功,定温过程同外界交换的热量,气体和外界没有热量交换的状态变化过程称为绝热过程。,绝热过程,过程方程？,如何在p-v T-s图上表示？,等熵过程（可逆绝热过程）,(2) 不仅 , s 处处相等,绝热,可逆,s,说明: (1) 不能说绝热过程就是等熵过程, 必须是可逆绝热过程才是等熵过程。,adiabatic,isentropic,Reversible adiabatic,等熵过程线,s,T,v,p,p,p,v,T,T,s,s,v,pvk=常数,四种典型热力过程 p-v图和T-s图,3-7 理想气体多变过程,理想气体的多变过程 (Pol

6、ytropic process),过程方程,n是常量， 每一过程有一 n 值,n,n = k,s,(1) 当 n = 0,(2) 当 n = 1,多变过程与基本过程的关系,(3) 当 n = k,(4) 当 n = ,p,T,s,v,n,p,T,s,v,基本过程是多变过程的特例,理想气体多变过程的p-v,T-s图,s,T,v,p,p,p,v,v,T,T,s,s,u在p-v,T-s图上的变化趋势,s,T,v,p,u,T,=,u0,u0,h在p-v,T-s图上的变化趋势,s,T,v,p,h,T,=,u0,u0,h0,h0,w在p-v,T-s图上的变化趋势,s,T,v,p,u0,u0,h0,h0,w

7、0,w0,wt在p-v,T-s图上的变化趋势,s,T,v,p,u0,u0,h0,h0,w0,w0,wt0,wt0,q在p-v,T-s图上的变化趋势,s,T,v,p,u0,u0,h0,h0,w0,w0,wt0,wt0,q0,T,q0,u,h,w,wt,q在p-v,T-s图上的变化趋势,s,T,v,p,u0,u0,h0,h0,w0,w0,wt0,wt0,q0,u,h(T) w(v) wt(p) q(s),q0,p-v,T-s图练习,s,T,v,p,压缩、升温、放热的过程，终态在哪个区域？,湿空气的焓湿图,湿空气的焓湿图,湿空气的焓湿图,为了工程上应用方便，把湿空气的焓、温度及含湿量的关系绘制成焓湿

8、图。,下面介绍焓湿图的结构,135度,与横坐标呈135度的平行斜线组,即等干球温度线,d,h,是一组向上凸的线,等相对湿度线,上部未饱和线,下部无意义,干空气 d=0,f=100%,f=100% 为饱和线,f=0,d,h,6、露点td,过该点沿定湿线与pv下饱和湿空气f=1相交,7、湿球温度tw,绝热饱和温度,td,f=100%,tw,t,再由该交点的定温线确定td,pv,一般可由湿空气的两个参数确定（查表或查图）相应的状态点，再按该点确定其他参数。 注意：焓湿图是在一定压力下绘制的。本教材图12-9是在0.1MPa下绘制的。,例,查表法精确，但烦琐 查图法方便，但不精确,已知条件： 空气温度

9、t =30 f=60% 空气压力为: p =0.1013MPa,本题可采用查表或查图两种方法,求： d、td 、h、pv、pa,例,t =30；f=60%；p =0.1013MPa,求： d、td 、h、pv、pa,d,h,f=100%,t,解：,由h -d 图上t =30等温线和f=60%等f线,确定状态点A,A,f=60%,t =30,d= 0.0164,h = 71 kJ/kg(a),B,过点A作等焓线得：h =71 kJ/kg(a),过点A作等d线得： d= 0.0164 kg/kg(a),交f=100%线于点B,作图法,例,t =30；f=60%；p =0.1013MPa,求： d、

10、td 、h、pv、pa,d,h,td,f=100%,t,解：,A,f=60%,t =30,d= 0.0164,71 kJ/kg(a),B,C,td=21.5,2.5kPa,过点B作等t线得： td=21.5,等d线AB交等pv线于点C ，,读得： pv = 2.5kPa,再作水平线,pa = p - pv,则,= 101.3-2.5,= 98.8kPa,作图法,压焓图,版号：TT0701,压焓图,一种以绝对压力的对数值为纵坐标、焓值为横坐标的热工图表,压焓图,饱和液体线,压力,焓,压焓图,干饱和蒸汽线,临界点,压焓图,饱和液体线,压力,焓,干饱和蒸汽线,湿蒸汽区,临界点,过热蒸汽区,过冷液体区

11、,压焓图,左边一条为饱和液体线（干度x=0） 右边一条为干饱和蒸汽线（干度x=1） 饱和液体线 与干饱和蒸汽线 相交于一点，称为临界点 饱和液体线左侧为过冷液体区 干饱和蒸汽线右侧为过热蒸汽区 两线之间为湿蒸汽区,压焓图,在临界点上，饱和液体转变为饱和蒸汽时，没有容积变化 当气体温度超过临界温度后无法液化 物质的临界状态是物质的一种共性 在临界状态时，液体和饱和蒸汽不仅有相同的压力和温度，还具有相同的比容和熵，它们之间的一切差别都消失了 高于临界温度时，物质仅能以单相存在,压焓图,压力,焓,100% 液体,压焓图,压力,焓,100% 气体,液体,气液混合,气体,蒸发,冷凝,加热,温度升高,温度

12、和压力不变,温度和压力不变,冷却,温度降低,压焓图,压力,焓,压力,焓,干饱和蒸汽线,饱和液体线,等压线,等焓线,等干度线,压焓图,压焓图,等压线：水平线 等焓线：垂直线 等干度线：只存在于湿蒸汽区域内，走向与饱和液体线或干饱和蒸汽线基本一致,压焓图,压力,焓,等熵线,等容线,等温线,干饱和蒸汽线,饱和液体线,压焓图,等温线：在液体区几乎为垂直线，在湿蒸汽区为水平线，在过热蒸汽区为稍许向右下方弯曲的倾斜曲线 等熵线：从左到右稍向上弯曲的曲线 等容线：在湿蒸汽区和过热蒸汽区中从左到右稍向上弯曲的曲线，但比等熵线平坦。液区无等容线，因为不同压力的液体容积变化不大,压焓图,压-焓图上每一点都代表制冷

13、剂的某一状态 在温度、压力、比容、焓、熵、干度六个状态参数中，只要知道其中任意两个（对于饱和液体及干饱和蒸汽只要知道一个）状态参数，就可以在图上确定其状态，从而查出其它几个状态参数,焓熵图(h-s图),1、零点：h=0，s=0；,2、饱和汽线（上界线）、饱和液线（下界线）,斜直线,单相区,T,斜率,向上翘的发散的形线,C点为分界点，不在极值点上,焓熵图的画法(1),焓 熵 图,h,s,C,x=1,x=0,焓熵图的画法(2),气相区：离饱和态越远，越接近于理想气体,在x=0, x=1之间， 从C点出发的等分线,焓 熵 图,h,s,C,x=1,x=0,工程上常遇到的一些过程的功和热量均可用焓差计算，因而h-s图有显著的 应用价值，特别是对于解析喷管、扩张管、透平机和压缩机等所产生的绝 热稳定流动十分有用,焓 熵 图的应用,6 工质性质的计算软件,谢谢观看！,