|
|||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
ОТКРЫТЫЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИ СИСТЕМЫКак уже отмечалось, граница открытой системы проницаема для потока массы вещества. Например, через турбину (рис.1-3) или компрессор проходит поток пара или газа. Соответственно имеются входное и выходное отверстия. Собственно системой является та масса рабочего тела, которая в данный момент находится внутри турбины или компрессора, т.е. между входным и выходным фланцами. Очевидно, что именно на участках этих фланцев граница системы проницаема для потока рабочего тела. Рис.1-3. Схематичное изображение открытой системы с вращающимся лопаточным устройством - ротором, воспринимающим и передающим техническую работу от потока рабочего тела, например, к электрогенератору.
Границы системы на входе и выходе пара обозначена пунктирной линией, через которую перемещается поток пара. Заметим при этом, что объем самой открытой системы не изменяется (при стационарном режиме) в отличие от закрытой системы с перемещающимся поршнем. Поэтому работа, совершаемая открытой системой, имеет другой смысл и определяется иначе, чем в закрытой системе, изменяющей объем. Например, в паровом котле вода, испаряясь, увеличивается в объеме почти в тысячу раз, совершая вследствие этого, безусловно, большую работу сил давления. Однако с точки зрения наблюдателя стоящего рядом с котлом, сам паровой котел своего объема не меняет и, понятно, какой-либо видимой, технической работы не совершает. Напротив, ротор турбины или воздуходувки совершает именно техническую работу. Техническая работа – это одна из составляющих энергетического баланса открытой системы. Для стационарных процессов другими составляющими энергобаланса, наряду с технической работой LТЕХН, являются потоки энергии НВХ и НВЫХ, проходящие через входной и выходной фланцы, и тепловой поток Q через стенку, как это иллюстрируется рис.1-3. Потоки энергии, проходящие через фланцы вместе с массой рабочего тела, представляют собой энтальпию. Они включают в себя, во-первых, внутреннюю энергию u одного кг перемещенной массы рабочего тела, во-вторых, так называемую работу проталкивания pv, с которой неизбежно сопряжено продавливание 1 кг массы через отверстие. Как мы уже знаем, удельная энтальпия равна h =.u+pv, соответственно энтальпия произвольной массы рабочего тела H = U + pV. Здесь Н, кДж - энтальпия потока рабочего тела на входе в систему (НВХ) и на выходе, в плоскости выходного фланца (НВЫХ). Для технической работы вводится специальное обозначение: LТЕХН - при перемещении массы m рабочего тела, lТЕХН,- при перемещении 1 кг рабочего тела через систему. С учетом принятых обозначений и схемы на рис.1-3 энергетический баланс стационарного процесса в открытой системе выражается равенством (его называют первым законом термодинамики для стационарного потока) Q = H2 -H1 + LТЕХН (1-7) В пересчете на перемещение 1 кг рабочего тела (m = 1) через открытую равновесную систему в стационарном режиме q = h 2 - h1 + lТЕХН, (1-7а) где h1, h2 - удельные энтальпии рабочего тела на входе и выходе из открытой системы, q, lТЕХН - значения теплопритока и технической работы, отнесенные к 1 кг рабочего тела, протекающего через открытую систему. Техническую работу равновесного потока рабочего тела устанавливают по термодинамическим параметрам рабочего тела, протекающего через машину или аппарат. Выведем эту формулу. Исходя из формулы (1-7а) первого закона для стационарного потока удельная техническая работа равна lТЕХН=q - hВЫХ+hВХ. С учетом определения энтальпии (h = u+рv) получим lТЕХН=(q - uВЫХ + uВХ) - ((рv)ВЫХ-(pv)ВХ). Согласно формуле первого закона (1-3) и работы для равновесных процессов первое выражение в скобках есть работа сил давления, соответственно получаем выражение lТЕХН= p dv - (pv)ВЫХ+ (pv)ВХ = - v dp. Правая часть равенства определяется через формулу т.н. интегрирования по частям. Таким образом, аналитическое выражение для технической работы стационарных равновесных потоков рабочего тела: lТЕХН= - v dp, dlТЕХН= - v dp. (1-8) Полученная формула сразу же показывает, что техническая работа равновесных изобарных (p=const, или dp=0) процессов равна нулю. Упражнение. Проведите в рv-диаграмме линию изобарного процесса, то есть процесса, совершаемого теплоносителем в теплообменнике, и убедитесь, что площадь, выражающая величину технической работы, обращается в нуль.
Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.) |