第四章 理想气体的热力过程及气体压缩
本章要求：掌握包括理想气体四个基本热力过程，以及多变过程的状态参数和过程参数的热力计算； 掌握上述过程在p-v 、T-s图上的表示，并能在图上定性分析热量和功及热力学能；掌握压气机各种压缩过程的热力计算。
1.基本概念
分析热力过程的一般步骤：1.依据热力过程特性建立过程方程式，p=f(v)；
2.确定初、终状态的基本状态参数；
3.将过程线表示在p-v图及T—s图上,使过程直观，便于分析讨论。 4.计算过程中传递的热量和功量。
绝热过程：系统与外界没有热量交换情况下所进行的状态变化过程，即?q?0或q?0称为绝热过程。
定熵过程：系统与外界没有热量交换情况下所进行的可逆热力过程，称为定熵过程。 多变过程：凡过程方程为pvn?常数的过程，称为多变过程。 定容过程：定量工质容积保持不变时的热力过程称为定容过程。 定压过程：定量工质压力保持不变时的热力过程称为定压过程。 定温过程：定量工质温度保持不变时的热力过程称为定温过程。
单级活塞式压气机工作原理：吸气过程、压缩过程、排气过程，活塞每往返一次，完成以上三个过程。
活塞式压气机的容积效率：活塞式压气机的有效容积和活塞排量之比，称为容积效率。 活塞式压气机的余隙：为了安置进、排气阀以及避免活塞与汽缸端盖间的碰撞，在汽缸端盖与活塞行程终点间留有一定的余隙，称为余隙容积，简称余隙。
最佳增压比：使多级压缩中间冷却压气机耗功最小时，各级的增压比称为最佳增压比。 压气机的效率：在相同的初态及增压比条件下，可逆压缩过程中压气机所消耗的功与实际不可逆压缩过程中压气机所消耗的功之比，称为压气机的效率。
热机循环：若循环的结果是工质将外界的热能在一定条件下连续不断地转变为机械能，则此循环称为热机循环。
2.常用公式
气体主要热力过程的基本公式
过程 过程指数n 过程方程 定容过程 ∞ v=常数 定压过程 0 p=常数 定温过程 1 pv=常数 20
к定熵过程 к pv=常数 多变过程 n pv n =常数
? p1v1?p2v?2n p1v1n?p2v2P、v、T关系 T2p2 ?T1p1T2v2? T1v1p1v1?p2v2 T2?v2????T1?v1???1 T2?v2????T1?v1??p???2??p1?n?1 ?p???2??p1???1? n?1n ?u?cv(T2?T1)?u?cv(T2?T1)?u、?h 、?S计算式?u?0 ?u?cv(T2?T1)?h?cp(T2?T1)?h?0 ?S?Rln?Rlnp1p2v2v1 ?u?cv(T2?T1) ?h?cp(T2?T1) ?h?cp(T2?T1)T2v?Rln2T1v1 Tp?cpln2?Rln2T1p1?S?cvln?cplnv2p?cvln2v1p1?h?cp(T2?T1)T?S?cvln2 T1?S?cPlnT2 T1?S?0 w???u?膨胀功 21(pv?pv)??11122w??1pdv w=0 w?p(v2?v1)?R(T2?T1)w?RTln ?RTlnv2v1 p1p21R?(T1?T2)??1??1??RT1??P2????1??????1??P1?????? 热量 21 (p1v1?p2v2)n?11?R?(T1?T2)n?1n?1??RT1??P2?n??1????n?1??P1?????w?q??cdT12q??u ?cv(T2?T1) q??h ?cp(T2?T1)q?T?s?w q?0 n??n?1?cv(T2?T1) q?(n?1)??Tds1比热容 cv cp ? 0 cn?n??cv n?1备注 表中比热容为定值比热容
多变指数n：
z级压气机，最佳级间升压比：
?＝z
pi＋1 p13.重要图表
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图4－1绝热过程p-v图 图4－2绝热过程T-s图 图4－3多变过程p-v图 图4－3多变过程T-s图 22
图4－6单级活塞式压气机 图4－7理论压气过程示功图 图4－8三种压缩过程p-v图和T-s图 图4-11为两级压气机工作过程图
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