的作用力。用符号at表示。
(三)标准大气压,又称物理大气压,把纬度45。,大气温度为0℃的海平面上的大气常年平均气压定为标准大气压,用符号atm表示,它的大小是, 1标准大气压(atm)=1.033公斤力/厘米2 =1.033工程大气压(at) =1.0133 bar
(四)压力的大小也可以用液柱(常用的有汞柱或水柱)的高度来表示·根据压力测量设备液柱的高度,可以计算出用其它单位表示的压力, P=yA=pgH
式中y为液体的重度,N/m2;H为液柱的高度,m。这样求出的压力为帕,例如, lmm水柱=9.8XlO3N/m3XlO-3m =9.8帕
lmm汞柱=1.33x1O5N/m3XlO-3m =133N/m2 =133帕
(五)在引进机组中,常常遇到用英制单仪制表示的压力单位磅/英寸,(psi),由于
1磅=0.4536公斤 1英寸=2.54厘米 所以
l工程大气压(at)=1公斤力/厘米2
=14.22磅力/英寸2
三、比容
单位质量的工质所占有的容积称为比容,以符号v表示。按我国法定计量单位质量用千克,长度用米,容积用米
3
3
,因此比容的单位是米3/千克(m
/kg)若容积为V米3的气体,具有m千克的质量,则其比容为:
v=V/m(m3/kg) (2-7) 单位容积内物质的质量称为密度,以符号p表示,单位为千克/米3(kg/m3)。若容积为V米3的气体,具有m千克的质量,则密度为
p=m/V(kg/m3) (2-8) 显然,比容与密度互为倒数,即:
pv=1 (2-9) 从微观上讲,对于同一气体,比容和密度均是反映单位容积中气体分子数的多少及分子间平均距离的大小,即说明气体某一状态下分子聚集、疏密的物理量,式(2-9)表明两者之间的依赖关系,只要知道其中一个,就可以求出另一个。
第二节 理想气体的状态方程 所谓理想气体乃是一种经科学抽象的假想气体,这种气体的分子是一些弹性的、不占有体积的质点;分子之间没有相互作用力(引力和斥力)。凡不符合这两个假设条件的气体则称之为实际气体。
热力学中引入理想气体这一概念,其目的是为了便于分析计算,因为在这两个假设条件下,气体分子运动规律可大大地简化,各状态参数之间可以得出简单的函数关系式。虽然理想气体在自然界并不存在,但是对工程上常遇到的一些气体,当压力不太高,温度不太低时,分子间距离较大,因此分子本身占据的体积
与气体所占体积相比是非常小的,分子间的作用力也很微弱,因此可以忽略,此时这些气体就可以近似地把它们当作理想气体来处理,使问题大为简化,同时又能达到工程上所要求的精确度。例如燃气轮机中所遇到的空气和燃气,其温度一般在0℃以上,压为一般不超过2MPa,如果计算精度要求不太高,就可以把它们当作理想气体来处理。而当压力较高,或温度较低时,气体的比容小,分子之间距离较近,因比分子本身体积以及分子之间相互作用力不能忽略。如蒸汽动力装置中的水蒸汽以及压缩致冷装置中的致数冷剂蒸汽等就不能作理想气体来处理。 理想气体的三个基本状态参数一一一压力、温渡、比容之间存在窗一定的函数关系,这些关系可以出物理学中的波义耳-马略特定律、盖-吕萨克定律和查理定律来说明。
波义耳-马略特定律指出:对于一定重量的气体,在状态变化时,如果温度不变,气体的压力和比容成反比,写成公式为: p1v1= p2v2=…=pv=常数
盖-吕萨克走律指出,在压力不变的条件下,气体的比容和绝对温度成正比 v1/T1= v1/T1=…v/T=常数
查理定律指出,在比容不变的条件下,气体的压力和绝对温度成正比: p1/T1= p1/T1=…=p/T=常数
以上气体三定律是根据实验得出的。它适用于可以当作理想气体的气体。如果气体状态变化时,温度、压力、比容同时发生变化,则 p1v1/T1= p2v2/T2=…=pv/T=常数
将该常数记作R,就得到
pv=RT (2-10) 式中 p : 气体的绝对压力,Pa
v : 气体的比容,m3/kg
T : 气体的热力学温度,K
R : 气体常数,J/kg·K
气体常数R与气体的性质有关,而与气体的状态无关,不同性度的气体,其R值不同,R的单位是焦耳/千克·开(J/kg·K),对于空气R=287J/kg·K。燃气的R值取决于燃气的成分,在燃气轮机中所通到的燃气,其R值与空气差不多,大体上为287.3J/kg·K。
(2--10)式给出了三个基本状态参数之间的简单关系,由于对于某一指定的气体R为定值,因此在某一状态下,只要任意两个状态参数一经确定,则气体的状态参数可以全部确定.
式(2-10)中的容积为比容v,即该式是对于1千克气体而言的,如果气体的质量为m千克,其状态方程则为:
pmv=mRT (2-11) PV=mRT
式中 V: 质量为m千克气体所占有的容积,m'。
这里顺便提一下气体常数R的求法,根据阿伏加德罗定律可以得出,各种气体的千摩尔气体常数Rm都一样。为;Rm=8314.3J/kmol·K,称为\通用气体常数\。所谓千摩尔(kmol)是指物质相当于其分子量的千克数。例如氧气的分子量U=32,则1千摩耳氧气就是32千克。因此,只要知道了某种气体的分子量,就可以求