[科普中国]-定压过程

简介

工程上使用的加热器、冷却器、燃烧器、锅炉等很多热设备是在接近定压的情况下工作，多变指数n=0的可逆多变过程即是实际定压过程的理想化。定压过程中由于压力不变，其技术功值为零，表明工质定压稳定流过诸如换热器等设备时，不对外作技术功，即热能转化来的机械能全部用来维持工质流动。任何一个过程的焓变化量都和温度变化相同的定容过程的焓变化量相等。其过程方程式为1：

p=定值，p1=p2

据p=定值和可确定初、终态参数的关系1：

即定压过程中气体的比体积与热力学温度成正比。

p-v图及T-s图等压过程线如图1所示。定压过程线在p-v图上是一条水平的直线；在T-s图上则是一条曲线，取定值比热容时定压过程也近似为对数曲线，当定压线的斜率比定容线更为平坦些。1

相关计算由于p=定值，定压过程的过程功为1：

对于理想气体，定压过程的过程功可进一步表示为1：

上式表明：理想气体的气体常数Rg数值上等于1kg气体在定压过程中温度升高1K所作的膨胀功。

过程热量可根据热力学第一定律第一解析式得出1：

即任何工质在定压过程中吸入的热量等于焓增，或放出的热量等于焓降。定压过程的热量或焓差还可借助于定压热容计算，即1：

应用活塞式内燃机的定压加热理想循环定压加热的内可逆理想循环又称狄赛尔循环，其p-v图和T-s图如图2所示。其中1-2是定熵压缩过程，2-3是定压过程，3-4是定熵膨胀过程，4-1是电容放热过程。定压过程理想循环效率随压缩比的增大而提高；随预胀比的增大而降低。1

燃气轮机装置定压加热理想循环引用空气标准假设，燃气轮机装置工作循环可以简化成由四个可逆过程组成的理想循环，如图3所示。其中，1-2为绝热压缩过程；2-3是定压加热过程；3-4是绝热膨胀过程；4-1是定压放热过程。这个循环称为定压加热的理想循环，又称布雷顿循环。1

定压加热理想循环的热效率取决于压气机中绝热压缩的初态温度和终态温度，或者说主要取决于循环增压比，且随循环增压比的增大而提高，此外也和工质的绝热指数的数值有关，而与循环增温比无关。1

对于热能动力装置，除了要求效率高，还希望单位质量的工质在循环中所作的净功（也称比循环功）越大越好，对于某些场合，如航空、舰船等，后一指标尤为重要。1

在定压加热理想循环中当循环增温比一定时，随着循环增压比的提高，单位质量的工质在循环中输出的净功并不是越来越大，而是存在一个最佳增压比，使循环的净功输出为最大。1