Теоретические основы теплотехники. Ляшков В.И. - 23 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

На рис. 1.32 приведено изображение изохорного процесса на p–v и h–s диаграммах. В таком процессе работа
v
l не
совершается. В соответствии с первым законом термодинамики будем иметь
uq
v
∆
=
, где величину u∆ и можно рассчитать
по приведенной выше формуле.
На рис.1.33
изображены типичные
изотермические
процессы, где тепло за
процесс определяют
интегрированием
известного выражения
для
q
∫
−==
2
1
1221
)(
,
ssTTdsq
T
.
Величину
∆u рассчитывают по приведенной ранее формуле, а работу за процесс находят затем, используя уравнение первого
закона термодинамики
uql
TT
∆
−
=
.
Адиабатный процесс изображен на рис. 1.34. В таком процессе внешний теплообмен отсутствует, т.е.
q = 0, поэтому
работу за процесс находят по формуле
ul
s
∆−= , которая вытекает из первого закона термодинамики с учетом особенностей
этого процесса. В первом приближении адиабатный процесс с водяным паром можно рассчитывать так же, как
рассчитывают его для идеального газа. Значение показателя адиабаты в этом случае для перегретого пара принимают
равным 1,31, а для влажного пара (при
x > 0,8) – равным 1,13.
1.4 ТЕРМОДИНАМИКА ГАЗОВОГО ПОТОКА
Спустил седой Эол Борея
С цепей чугунных из пещер
Г. Р. Державин
1.4.1 Первый закон термодинамики для
потока газа
В
о многих технических устройствах
преобразования энергии осуществляются в
движущемся газе при течении его в открытой
системе. Полученные ранее основные выводы
и заключения справедливы и для таких
случаев, но специальное рассмотрение с
учетом всех особенностей явления позволяет
выявить взаимосвязь между параметрами газа,
характеристиками процесса и скоростью
течения газа.
Рассмотрим течение газа в канале произвольной формы (см. рис. 1.35), внутри которого имеется некое механическое
устройство У, способное совершать (турбина,
l
у
> 0) или подводить (компрессор, l
у
< 0) механическую энергию к газу. Будем
рассматривать установившиеся режимы течения, при которых массовый расход
М в любом сечении канала одинаков и не
меняется со временем
,const/
=
=
=
iiiiii
vFwpFwM
где
iii
Fvw ,, – скорость, удельный объем газа, площадь сечения в любом конкретном месте рассматриваемом канала.
Сечениями
А–А и В–В выделим мысленно один килограмм газа, как бы превращая открытую систему в некоторую закрытую,
перемещающуюся в пространстве по направлению движения газа и изменяющую при этом свое состояние из-за изменения
объема системы и в результате внешнего теплообмена.
Пусть за время
∆τ выделенный объем газа переместится так, что сечения А–А и В–В переместятся на x
1
и x
2
соответственно, а центр масс газа переместится на величину
∆H. Для выделенного газа, как и для любой термодинамической
системы, можно записать известное выражение первом закона термодинамики
dldqdu
−
=
. (1.33)
Здесь
dq и dl – это сложные суммарные эффекты, содержащие ряд составляющих. Теплота dq складывается из внешнего
теплообмена и выделения тепла в результате преодоления внутреннего трения:
.
трвн
dqdqdq +=
Работа
dl складывается из работы, затрачиваемой на перемещение (проталкивание) выделенного объема вдоль по
каналу, на изменение (в нашем примере – на увеличение) потенциальной и кинетической энергии газа, на преодоление
внутреннего трения и на совершение (будем рассматривать этот случай) механической работы на механическом устройстве
dl
у
:
p
x =
1
x = 0
k
•
1
2
•
•
Рис. 1.32 Изохорн
h
s
х = 1,0
k
х = 0
v
p
х = 1,0
х = 0
k
•
•
1
2 1
2
4
3
4
3
•
•
•
•
•
•
•
•
Рис. 1.33 Изотермические процессы на p–v и h–s диаграммах
h
s
х = 1,0
k
х = 0
v
p
х = 1,0
х = 0
k
•
•
1
2
1
2
•
•
•
•
Рис. 1.34 Адиабатный процесс на p–v и h–s диаграммах

Страницы