Всего на сайте:
248 тыс. 773 статей

Главная | Физика

Уравнение первого закона термодинамики для потока.  Просмотрен 349

Процессы протекания потока рабочего тела через теплотехнический аппарат происходят с конечными и иногда весьма высокими скоростями. Это противоречит условию обратимости, согласно которому процессы должны протекать бесконечно медленно.

В теории термодинамики потока процессы считаются протекающими при бесконечно малой разности температур, без трения и тепловых потерь.

Предположим, что поток рабочего тела поступает в какой-либо теплотехнический аппарат через входной канал с параметрами и скоростью ω1 на геометрической высоте Н1 от условного уровня отсчета.

В самом аппарате рабочее тело получает от внешнего источника теплоту q и совершает над внешним объектом работу lТ, а затем покидает аппарат через выходной канал с параметрами и скоростью ω2 на высоте Н2 от того же уровня отсчета.

В аппарате протекает обратимый процесс, при котором внутренняя энергия рабочего тела изменяется на величину и совершается работа изменения объема l:

Это выражение, относящееся к процессу в потоке, можно представить в другом виде на основе следующих соображений.

Работа изменения объема расходуется в четырех различных направлениях:

работа проталкивания lп затрачивается на преодоление действия внешних сил;

техническая работа lт совершается над внешним объектом;

lк затрачивается на изменение внешней кинетической энергии потока;

lпот затрачивается на изменение внешней потенциальной энергии потока.

Таким образом

Работа потока против внешних сил, т. е. работа проталкивания

где f1 и f2 – площади сечения входного и выходного каналов; s1, s2 – перемещение 1 кг потока в аппарате, ограниченного сечениями f1 и f2.

Работа на изменение внешней кинетической энергии 1 кг потока в аппарате

Работа на изменение потенциальной энергии потока в аппарате:

Тогда уравнение первого закона термодинамики для потока

или Сопоставив эту форму записи уравнения первого закона термодинамики для потока с другой его формой:

получаем

В –диаграмме рассмотренного процесса интеграл правой части этого уравнения изображается площадью 1-2-3-4-1, которая, таким образом, представляет собой часть работы изменения объема рабочего тела, полезно используемую на совершение технической работы и на изменение внешней энергии потока, а потому называемую располагаемой работой (остальная часть, равная работе проталкивания, полезно использованной быть не может).

Предыдущая статья:Расчет процессов изменения состояния влажного воздуха. Следующая статья:Техническая и располагаемая работа потока.
page speed (0.0165 sec, direct)