 |
|
При дальнейшем подводе теплоты давление пара будет понижаться, объем v
увеличиваться (рис. 2.12, a).
Энтропия s и энтальпия h в ходе процесса возрастают (рис. 2.12, б).
Теплота процесса определяется на диаграмме T − s или выражением:
= ∫ = ( − )
Q Tds T s s T (2.34)
Изменение внутренней энергии равно:
( ) ( ) ( ) 2 1 2 2 1 1 Δu = Δh −Δ pv = h − h − p v − p v (2.35)
В отличие от изотермического процесса идеального газа для пара Δи не
Равно нулю.
Внутренняя энергия и в этом случае зависит не только от Т, но также
От р и v.
Совершаемая в ходе процесса работа определяется на диаграмме p − v
или с помощью первого закона термодинамики: l = q _ Δu. (2.36)
Адиабатный процесс (рис. 2.13). Адиабатный или изоэнтропийный
Процесс расширения 1 _ 2 идет с понижением давления, температуры и
Энтальпии. Перегретый пар становится сначала сухим насыщенным, а затем
влажным. При адиабатном сжатии влажного пара (2' _ 1') с х < 0,5 степень
сухости понижается, а пар увлажняется и превращается в жидкость (х = 0).
Адиабатное сжатие пара (2 _ 1) с х > 0,5 переводит его в состояние сухого
(х = 1), а затем _ перегретого пара.
Работа адиабатного процесса определяется выражением:
( ) ( ) 1 1 1 2 2 2 l = −Δu = h − p v − h − p v (2.37)
Определение параметров h, s, p, v для расчета процессов изменения
состояния пара, т. е. q, Δи и l осуществляется с помощью эксперименталь-
Ных диаграмм, или соответствующих таблиц для влажного насыщенного
Пара и перегретого пара.
Первый закон термодинамики для открытых систем
Особенностью открытой термодинамической системы является ее
Обмен массой с окружающей средой. В такой системе происходит изменение
Кинетической и потенциальной энергии единицы массы рабочего тела (газа)
При его перемещении. В технике часто используют процессы, связанные с
Изменением энергии в потоке газа (например, сжатие газа в компрессоре,
Расширение газа или пара в турбине, дросселирование газа или пара и т. д.).
Движущийся поток жидкости или газа подчиняется первому и второму
Законам термодинамики и закону сохранения массы.
Рассмотрим одномерный стационарный поток газа, в котором пара-
Метры зависят от одной координаты, совпадающей с вектором скорости, и не
Зависят от времени. Схема условного тепломеханического агрегата приведе-
на на рис. 2.14.
Рис. 2.14. Схема проточного агрегата
Поток газа поступает в агрегат через сечение 1 и выходит через сечение
Параметры потока р, v, Т, скорость w и площадь сечения канала f отмече-
Ны соответствующими индексами. Рабочее тело (газ) получает от внешнего
Источника теплоту q и совершает техническую работу lтех __________(например, приво-
Дя в движение ротор турбины).
Выражение для закона сохранения энергии в применении к потоку газа
(без учета трения и в расчете на единицу массы газа) было получено
Бернулли (уравнение Бернулли):
Const
w2 + gz + pv = , (2.38)
Где w2/2 – кинетическая энергия газа, gz – потенциальная энергия, обуслов-
Ленная действием силы тяжести (z – высота положения точки в потоке, для
Которой применятся уравнение 2.38) и pv – потенциальная энергия, обуслов-
Ленная действием силы давления.
С учетом уравнений (1.8) и (2.38) выражение первого закона термоди-
намики для потока можно представить в виде:
Тех
2 1 2 2
G z z p v p v l
W w
u u q + − + − + − + − = ⎟⎠ ⎞
⎜⎝ ⎛
⎟⎠ ⎞
⎜⎝ ⎛
⎟ ⎟ ⎟ ⎟
⎠
⎞
⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝
⎛
⎟⎠ ⎞
⎜⎝ ⎛
, (2.39)
или, используя (1.16), получим:
Тех
2 1 2 2
G z z l
W w
h h q + − + − + − = ⎟⎠ ⎞
⎜⎝ ⎛
⎟ ⎟ ⎟ ⎟
⎠
⎞
⎜ ⎜ ⎜ ⎜
⎝
⎛
⎟⎠ ⎞
⎜⎝ ⎛ (
2.40)
В дифференциальной форме уравнение (2.40) имеет вид:
тех δq = dh + wdw+ gdz + δl . (2.41)