ПРОСТЕЙШИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

В ОТКРЫТЫХ СИСТЕМАХ

Основными объектами термодинамических расчетов являются процессы в открытых системах – турбинах, компрессорах, теплообменниках, устройства для редуцирования давления. Процессы в турбинах и компрессорах являются практически равновесными адиабатными (изоэнтропными), в проточных теплообменниках – изобарными (за небольшими исключениями), в редукционных устройствах (редукционные установки в котельных, регулирующие вентили на холодильных машинах) – адиабатным дросселированием. Соответственно мы ограничимся рассмотрением трех названных видов процессов: изобарного (р=const), изоэнтропного (s=const) и адиабатного дросселирования..

При расчете открытых систем разного назначения используют энергетический баланс в виде равенств:

q = h ₂ - h₁+ l_ТЕХН(1-7а)

dl_ТЕХН= - v dp, l_ТЕХН= - v dp. (1-9)

dq = T ds, q = T ds (1-10)

Изобарные процессы

Изобарные процессы совершаются в проточных теплообменниках. Следовательно, практический интерес представляет расчет теплопритока изобарного процесса.

В открытых стандартных системах, каковыми являются проточные теплообменники, техническая работа потоком рабочего тела не совершается. Действительно, из равенства (1-9) следует, что при dp=0 имеем l_ТЕХН=0. Соответственно из энергетического баланса (1-7а) следует формула теплового баланса, используемая для вычисления удельного теплопритока к теплообменникам:

q = h₂- h₁, Q = Gq, (1-11)

где G – поток теплоносителя (кг). Значения удельных энтальпий определяют по известным параметрам теплоносителя на входе и выходе из аппарата.

Можно воспользоваться также таблицами изобарной теплоемкости с_Р см. п. 7.5):

q = с_Р(t₂) t₂– c_Р(t₁) t₁.

Изоэнтропные процессы

Cтационарные процессы, протекающие в паровых турбинах или в компрессорах, практически являются равновесными адиабатами (q=0), то есть изоэнтропами. Поэтому для них энергетический баланс (1-7а) принимает частный вид, позволяющий вычислить удельную техническую работу:

l_ТЕХН = h₁ - h₂ . (1-12)

По этой формуле вычисляют техническую работу турбин и компрессоров, если известны параметры рабочего тела (хладагента) на входе и выходе из машины.

Адиабатное дросселирование

Дросселирование – это продавливание потока рабочего тела через узкое отверстие или длинный капилляр. Техническая работа потока при дросселировании равна нулю по определению (стенки аппарата неподвижны!): l_ТЕХН = 0. Притом обычно аппараты осуществляют дросселирование адиабатно, то есть без теплообмена, при q=0. Так что в этом случае энергетический баланс (1-7а) принимает вид

h₁ = h₂ , (1-13)

указывающий, что после протекания через адиабатно дросселирующие устройства рабочее тело восстанавливает свою энтальпию.

ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

Равновесные и неравновесные термодинамические процессы

Равновесным мы назвали теоретический процесс, при котором система проходит через непрерывную последовательность равновесных состояний. Соответственно равновесный процесс графически изображается линией, например, в координатах “давление р - удельный объем v”, каждая точка которой - промежуточное состояние процесса. Очевидно, что реальный процесс всегда в той или иной степени неравновесен.

Изучающим термодинамику следует четко себе представлять, что, исследуя реальные процессы, а они всегда неравновесны, термодинамика сначала идеализирует их, рассматривает их как процесс равновесный. А затем введятся экспериментально полученные коэффициенты - поправки на неравновесность.

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 447; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 678 9 10 11 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!