362 热力学关系式应用-焓方程

362 热力学关系式应用-焓方程

符号说明

VUHSAG表示工质总的容积、内能、焓、熵、自由能、自由焓。

vuhsag表示单位质量或单位摩尔工质的容积、内能、焓、熵、自由能、自由焓,即比容、比内能、比焓、比熵、比自由能、比自由焓,在下引起误解时,比焓、比熵也可简称焓、熵。

焓通用方程

设焓为温度和压力的函数,即:

h=f(T,p)

对上式全微分(式14A):

dh=(эh/эT)pdT+ (эh/эp)T dp

上式中等号右侧第一项为定压比热,即(14B):

(эh/эT)p=cp

下面把式14A中等号右侧第二项通过热力学关系式变换为只含温度、压力、比容、比热等易测量的函数。

由基本方程(359篇中式2):

dh=Tds+vdp

等温条件下对上式等号两侧对压力进行偏导(式14C):

(эh/эp)T= T(эs/эp)T + v

应用麦克斯韦关系式(361篇中式12):

(эs/эp)T= -(эv/эT)p

则式14C变为(式14D):

(эh/эp)T= -T(эv/эT)p + v

把式14B、式14D代入式14A并整理可得焓的计算式为(式14):

dh=cpdT+(v- T(эv/эT)p)dp

14是工质焓的通用计算方程,要得到某工质焓的具体计算方程,还需要工质的状态方程,把(эv/эT)p项变为具体函数。

理想气体焓方程

设工质为理想气体,理想气体的状态方程为(式14E):

pv=RT

移项得(式14F):

v=RT/p

因此,对理想气体,(эv/эT)p项变为(式14G):

(эv/эT)p=R/p

把式14G代入式14,得(式14H):

dh=cpdT+(v- TR/p)dp

由式14F,可知:

(v-TR/p)=0

因此,式14H变为(式14I):

dh=cpdT

对某理想气体,定压比热cp为常数或是温度T的函数,对式14I积分即得其焓方程。

以常压空气为例,温度在0100℃范围内时,定压比热变化不大,约1005J/(kg.),代入式14I可得(式14J):

h2-h1=1005(T2-T1)

如取0℃时空气的焓为0J/kg,则空气焓的计算方程为(式14K):

h=1005T

式中,h的单位为J/kgT的单位为℃。

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