Всего на сайте:
248 тыс. 773 статей

Главная | Физика

Техническая и располагаемая работа потока.  Просмотрен 902

Рассмотрим аппарат, назначением которого является совершение технической работы.

Движение потока рабочего тела через аппарат горизонтальное, т.е. его внешняя потенциальная энергия не изменяется.

На входе в аппарат и на выходе из него скорости потока имеют конечные значения, однако ими можно пренебречь, считая ω1 = ω2 = 0.

Такая идеализация вполне допустима и используется при теоретическом анализе работы турбин и компрессоров.

Уравнение первого закона термодинамики для потока принимает вид:

где .

Это равенство показывает, что в данном случае площадь 1-2-3-4-1, заключенная между линией процесса в аппарате 1-2 и осью ординат, изображает собой только техническую работу потока.

Если давление в аппарате понижается (как, например, в турбине), то dp<0, следовательно, , т.е. техническая работа положительна. Это означает, что она совершается потоком над внешним объектом.

Если давление в аппарате повышается (как, например, в компрессоре), то dp>0, следовательно, , т.е. техническая работа отрицательна. Это означает, что она совершается внешним двигателем над потоком.

Может быть и такой случай, когда давление в аппарате остается неизменным. Этот случай имеет место при рассмотрении процесса нагревания или охлаждения потока в теплообменнике. Естественно, что при этом техническая работа вообще не совершается, что и подтверждает равенство , имеющее место при dp = 0.

Теплота q в балансе энергии потока играет существенную роль лишь в тех случаях, когда теплообмен между потоком и окружающей средой организуется специально (как, например, при охлаждении стенок компрессора проточной водой). Идеализируя работу аппарата, происходящий в нем процесс можно считать адиабатным. Тогда уравнение потока принимает вид:

Таким образом, при адиабатном расширении потока техническая работа совершается им исключительно за счет снижения энтальпии и площадь фигуры 1-2-3-4-1 в этом случае, будучи равной технической работе потока, одновременно равна и разности энтальпии i1–i2, которая обозначается буквой hо и называется располагаемым теплопадением.

Смысл этого названия состоит в том, что величина hо соответствует тому максимуму технической работы, который может быть получен лишь в идеальном аппарате, а фактически из-за неизбежных потерь, связанных с необратимостью процесса, никогда не достигается.

Изложенное выявляет роль энтальпии потока в совершении им технической работы и наглядно иллюстрирует ее физический смысл.

По аналогии с механикой ее можно представить как термодинамический потенциал потока, убыль которого в обратимом адиабатном процессе расширения соответствует технической работе, совершаемой этим потоком.

Предыдущая статья:Уравнение первого закона термодинамики для потока. Следующая статья:Дросселирование газов и паров
page speed (0.0151 sec, direct)