Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Первый закон термодинамики в применении
К потоку движущегося газа
В технике имеется большая группа машин, в которых работа производится за счет внешней кинетической энергии рабочего тела: паровые турбины, газовые турбины, реактивные двигатели, ракеты и др. Уравнение первого закона термодинамики для потока газа в дифференциальной форме получает следующий вид:
, (10.1)
где – подведенная теплота от внешних источников тепла; – изменение внутренней энергии газа; – работа против внешних сил, называемая работой проталкивания (она не равна работе расширения газа ); – изменение внешней, кинетической энергии рабочего тела (располагаемая работа); здесь w – скорость потока. При выводе этого уравнения не учитывалось влияние гравитационных сил, а также считалось, что газом не совершается так называемая техническая работа. Течение газа по каналу осуществляется без подвода и отвода теплоты, т. е. адиабатное.
Уравнение первого закона термодинамики в дифференциальной форме для потока газа принимает вид
. (10.4)
После интегрирования получим: . (10.5)
Уравнения (10.4) и (10.5) показывают, что подведенная теплота в процессе при течении газа (или жидкости) расходуется на изменение внутренней энергии, на работу проталкивания и на изменение внешней кинетической энергии рабочего тела или подведенная теплота при течении газа расходуется на изменение его энтальпии и внешней кинетической энергии. Когда 1 кг движущегося горизонтального потока газа совершает полезную работу (техническую) над внешним объектом, то закон сохранения энергии приводит к следующему уравнению:
(10.6)
или в дифференциальной форме
. (10.7)
Здесь и − конечная и начальная скорости потока. Полученное уравнение справедливо как для обратимых, так и для необратимых (происходящих с трением) процессов. В случае отсутствия теплообмена между текущим рабочим телом и окружающей средой (адиабатное течение) при , что встречается наиболее часто, уравнение (10.7) принимает вид
,
или
. (10.8)
Изменение внешней кинетической энергии рабочего тела происходит за счет уменьшения его энтальпии. Когда начальная скорость рабочего тела равна нулю, тогда скорость истечения определяется формулой
. (10.9)
Значения энтальпии и определяются по -диаграмме или по таблицам для данного вещества.
Располагаемая работа При истечении газа
Величина , равная бесконечно малому приращению внешней кинетической энергии рабочего тела, называется элементарной располагаемой работой. Эта энергия может быть использована для получения внешней полезной работы. Из сравнения уравнений (4.8) и (10.6) следует, что для обратимого процесса течения газа
. (10.10)
Равенство (10.10) показывает, что при движении рабочего тела по каналу знаки и противоположны. Если , то газ сжимается и его скорость уменьшается: . Если , то газ расширяется и его скорость увеличивается: . Эта закономерность лежит в основе специальных каналов переменного сечения, называемых соплами и диффузорами. Если при перемещении газа по каналу происходит его расширение с уменьшением давления и увеличением скорости, то такой канал называется соплом. Если в канале происходит сжатие рабочего тела с увеличением его давления и уменьшением скорости, то такой канал называется диффузором. Располагаемую работу при истечении газа можно представить графически на -диаграмме. На рис. 10.1 изображен обратимый процесс расширения газа 1-2. Бесконечно малая располагаемая работа – измеряется элементарной площадкой . Очевидно, вся располагаемая работа в процессе 1–2 равна
. (10.11)
Приращение кинетической энергии потока газа (располагаемая работа), как это следует из (4.8) и (10.6) представляет собой разность работ расширения потока газа и работы проталкивания . Располагаемая работа lрасп измеряется пл. 1234, ограниченной линией процесса расширения газа, абсциссами крайних точек и осью ординат .
Если кривая 1–2 является политропой, то располагаемую работу определяем из уравнения (10.12) При адиабатном расширении идеального газа . (10.13) Сравнивая располагаемую работу при истечении (пл. 1234) с работой расширения газа (пл.1265), получаем, что величина располагаемой работы в n раз больше работы расширения газа:
.
Из уравнения (10.4) следует, что
. или . (10.14)
Располагаемая работа при течении газа может быть получена за счет внешней теплоты и уменьшения энтальпии газа. Это уравнение справедливо как для обратимых, так и для необратимых процессов течения газа с трением. При адиабатном течении из уравнения (10.14)
,
откуда
. (10.15)
Из уравнения (10-15), принимая w 1≈0 найдём скорость истечения
. (10.16)
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-03-09; просмотров: 82; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.142.36.32 (0.01 с.) |