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 + lТЕХН (1-7а)
dlТЕХН= - v dp, lТЕХН= - 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 lТЕХН=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 сР см. п. 7.5):
q = сР (t2) t2 – cР(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:
lТЕХН = 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!): lТЕХН = 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! |
Мы поможем в написании ваших работ!