《工程热力学》课程教学资源（PPT课件）第四章 气体和蒸汽的基本热力过程 Basic thermodynamic process

第四章气体和蒸汽的基本热力过程Basic thermodynamic process4-1研究热力过程的目的及一般方法4-2理想气体的定压、定容和定温过程4-3理想气体等比摘（可逆绝热）过程4-4理想气体多变过程4-5水蒸气的基本过程

1 第 四 章 气体和蒸汽的基本热力过程 Basic thermodynamic process 4-1 研究热力过程的目的及一般方法 4-2 理想气体的定压、定容和定温过程 4-3 理想气体等比熵（可逆绝热）过程 4-4 理想气体多变过程 4-5 水蒸气的基本过程

4.1研究理想气体热力过程的目的与方法／1、研究热力过程的目的实施热力过程的目的：实现预期的能量转换，如锅炉中工质定压吸热提高蒸汽的烩使之获得作功能力：达到预期的状态变化，如压气机中消耗功量使气体升压热力分析的目的：揭示过程中工质状态参数的变化规律以及能量转化情况，进而找出影响转化的主要因素

✓ 1、研究热力过程的目的 实施热力过程的目的： 达到预期的状态变化，如压气机中消耗功量 使气体升压。 实现预期的能量转换，如锅炉中工质定压吸热， 提高蒸汽的焓使之获得作功能力； 热力分析的目的： 揭示过程中工质状态参数的变化规律以及能量转 化情况，进而找出影响转化的主要因素。 4.1研究理想气体热力过程的目的与方法

V2、研究热力过程的一般方法实际过程是一个复杂过程，很难确定其变化规律，一般需要作些假设：根据实际过程的特点，将实际过程近似地概括为几种典型过程：定容、定压、定温和绝热过程；不考虑实际过程中不可逆的耗损，视为可逆过程；工质视为理想气体；比热容取定值

✓ 2、研究热力过程的一般方法 ➢ 根据实际过程的特点，将实际过程近似地概括为几种 典型过程：定容、定压、定温和绝热过程； ➢ 不考虑实际过程中不可逆的耗损，视为可逆过程； ➢ 工质视为理想气体； ➢ 比热容取定值。 实际过程是一个复杂过程，很难确定其变化 规律，一般需要作些假设：

/3、分析热力过程的一般步骤>确定过程方程p=f（v)>确定初态、终态参数的关系及热力学能、烩熵的变化量；>确定过程中系统与外界交换的能量（热量和功量）；>在p-v图和T-s图画出过程曲线，直观地表达过程中工质状态参数的变化规律及能量转换

✓ 3、分析热力过程的一般步骤 ➢ 确定过程方程 p = f ( v )； ➢ 确定初态、终态参数的关系及热力学能、焓、 熵的变化量； ➢ 确定过程中系统与外界交换的能量（热量和 功量）； ➢ 在p-v图和T-s图画出过程曲线，直观地表达 过程中工质状态参数的变化规律及能量转换

√4、分析热力过程的内容(1）石确定过程方程；（2）确定状态参数的变化规律；（3）绘出过程曲线；（4）确定过程中内能、炝和的变化量：Ah= c,△TAu = c,AT;

✓ 4、分析热力过程的内容 （1） 确定过程方程； （2） 确定状态参数的变化规律； （3） 绘出过程曲线； （4） 确定过程中内能、焓和熵的变化量： ; v p  =   =  u c T h c T

的变化：dTT-TV2V2R.InR.lnInXAS1-2+CyCyT60gVVdTP2P2InRIrR.InASi-2pgTTpiPidy2P2+c,In2LASi-2=inCCpLpiV

1 2 1 2 2 1 2 1 1 2 1 2 1 2 1 2 2 1 1 2 1 2 1 2 1 2 2 1 1 2 ln ln ln ln ln ln ln ln v v c p p c v dv c p dp s c p p R T T c p p R T dT s c v v R T T c v v R T dT s c V p V p p g p g V g V g  = + = +  = − = −  = + = +     − − − 熵的变化：

（5）确定过程中的功和热量：用比热计算热量Q=mg=m/c,di①热量用能量方程计算热量q=Au+wq=Nh+w容积功w=pdvw=q-Au②功技术功w,=-vdpw,=q-Ah

（5）确定过程中的功和热量： ② 功 容积功 ①热量 用比热计算热量 Q mq m c dt = =  x 用能量方程计算热量 t q u w q h w =  + =  + 技术功   w pdv =  w vdp t = − w q u = −  w q h t = − 

基本热力过程（fundamentalthermodynamicprocess研究发现大部分热力过程中400气体基本状态参数满足：300烧燃烧结束A1燃200在logp-logV图上有logp=-nlnV+c点火100n=1.30A80膨胀 py"=常数P60压缩401=1.2930这样的过程称为可逆多变过120排气程，n称为多变指数，大气108N656810203040V8

8 基本热力过程(fundamental thermodynamic process) 研究发现大部分热力过程中 气体基本状态参数满足： 在log p-logV 图上有log p=-nlnV+c n  = pv 常数 这样的过程称为可逆多变过 程，n称为多变指数

=pv"=常数基本热力过程（可逆）燃气轮机内的燃烧加热定压过程p=常数n=(isobaricprocess;constant pressureprocess)冷凝器内之汽冷凝n=1pV=常数定温过程(isothermal process; constant temperature process)py=常数定滴（可逆绝热）过程汽轮机内流动n=K(isentropic process; reversible adiabatic process)V=常数定容过程n=0汽缸内燃烧(isometricprocess;constantvolumeprocess)npv"=常数多变过程(polytropicprocess)9

9 n p = = 0 常数 定压过程 =常数 多变过程(polytropic process) n pv n pv = = 1 常数 定温过程 n pv (  = =  常数 定熵 可逆绝热）过程 n v =  =常数 定容过程 (isobaric process; constant pressure process) (isometric process; constant volume process) (isentropic process; reversible adiabatic process) (isothermal process; constant temperature process) 基本热力过程（可逆） 燃气轮机内的燃烧加热 冷凝器内乏汽冷凝 汽轮机内流动 汽缸内燃烧 n  = pv 常数

4-2定容过程n=81.过程方程V三定值，此时n=？n=?V定值pv"=常数→p=定值T-P2V=V222.状态参数关系式TPi3.定容过程的过程曲线s-CdT>>S=C,InT+C>>T=eds=cT可知定容过程线在T-s图上为一指数曲线T)T曲线的斜率：OsCy

4-2 定容过程 1. 过程方程 v = 定值，此时n=？ 2. 状态参数关系式 2 2 1 1 T p T p = 1 2 v v = ; 3.定容过程的过程曲线 ln v s C c v v dT ds c s c T C T e T − = →→ = + →→ = 可知定容过程线在T-s图上为一指数曲线 曲线的斜率： v v T T s c      =    n n 1 pv p v =  = 常数 定值 v = 定值 n=∞ n=?