Термодинамика. Термодинамические процессы, виды энергии и их особенности, теплообмен, страница 3

 Учитывая этот фактор, можно найти изм энтропии  при смешивании.  По закону Дальтона отношения парц давления ко всему давл равно объемной концентрации.

  эта ф-ла справедлива при смешивании различных по хим основе газов. Если смешиваются одинаковые газы, этого эффекта нет.

7. Моделирование процессов в политропном приближении; изменение термических и каллорических параметров.

Политропный процесс – равновесный термодинамический процесс, при котором рабочим телом является идеальный газ при

Путь т/д процесса – это последовательность состояний сист., кот-е опред-ся энергообменом с о.с. в форме тепла и работы. В т/д принято рассчитывать процессы в 2-х приближениях: 1) расчет соответствующего реального процесса (); 2) реал-й процесс моделируется в квазиравновесном приближении (расм-ся средние по объему пар-ры, ). Часто в качестве 1-го прибл-я можно рассматривать политропный процесс.

Рассмотрим границы его применения для простой системы. , . Если перенести  и  в левую часть и поделить одно ур-е на др-е, то при выполнении 3-х условий получим ур-е политропы. Три условия: 1) процесс равновесный ; 2) рабочее тело – ид-й газ, , подчин-ся ур-ю Клайперона ; 3) теплоемкость этого газа постоянна.

- теплоемкость политропного процесса,  - изобарного,  - изохорного.

, , - показатель политропы, зав. от теплообмена.

После интегрирования:  - ур-е политропы.

Для процесса 1-2 из этого ур-я:

; ;  - степень сжатия, расширения;  - степень сжатия, расширения. .

Частные политропные процессы: 1) изохорный , ; 2) изобарный , ; 3) изотермный , ; 4) адиабатный ,  - теплоемкость (), .

 определяются из условия, что изменение функции состояния не зависит от пути протекания процесса. ,  при , .

,  - эти ф-лы следуют из 1-го з-на т/д и справедливы для любого процесса. Изменение энтропии опред-ся из объединенного з-на т/д: 1-й - , 2-й - , -й - . , .

Ф-ла для работы измен-я объема в политропном процессе:

,  - работа положит-я.

Учитывая удобство исп-я ур-е политропы, часто это ур-е примен-ся для приближ-х расчетов, даже если 3 усл-я не выполн-ся. В этом случ-е вводят усл-й показ. политропы , нах-ся экспериментальным путем.

8. Основные ур-я стационарного поточного процесса. Техническая работа.

              1                       2

 

                                                                      

 

                                                                

                                    

              1   турбина                    2

З-н сохр-я массы:  Для стационарного потока , , т.е. ; для канала произв-й формы: . - средняя скорость по сечению потока.

З-н сохр-я энергии:  1-й з-н т/д для контрольного пространства. Энергия вещ-ва, кот-е перен-ся через сечение контрольного пространства измен-ся за счет теплообмена и технич-й работы. ,  - удельная энергия потока;  - тепловой поток;  - техническая мощность, кот-я реализ-ся внутри контр-го простр-ва.

З-н сохр-я энергии для потока. Если рассматривать неизм. состав раб-го тела , потенциальные поля постоянны, то в качеств удельной энергии: ,  - энтальпия, ;  - кинетическая энергия;  - тепловая внутренняя энергия.

З-н сохр-я внеш. мех. энергии. (выражение для технической работы).

Техническая работа, подводимая к потоку через границу затрачив-ся на повышение потенц-й и кинетич-й энергии, а также на преодоление сил трения. С учетом парвила знаков: , “” – др-е виды потенциальной энергии. .

Замыкающим является ур-е производства энтрапии, кот-е нах-ся по 2-му з-ну т/д. При этом энергия диссипации проявл-ся в виде энергии вязкого трения.

Для подвижной закрытой системы: .

Выр-е для контрольного пространства:  (Вт/К).

Если процесс адиабатный: .

9. “Медленное” течение газа по трубопроводу постоянного сечения.

При течении стационарного течения по каналу технич-я работа (мощность) равна 0.

         1                            2         

                                  

Для оценки влияния кинетич-й энергии потока расм-ся стац-е (), адиабатное () течение ид-го газа: , , , . Учитывая эти ограничения из общей системы  ур-й получим з-н сохр-я энергии в виде: , , , ,  - условие сохр-я полной энтальпии при адиабатном течении и хар-ет энтальпию торможения или полную энтальпию.

При торможении потока на стенках канала скорость стрем-ся к 0, энтальпия = полной энтальпии. Если измерить темпер-ру газа движ-ся по каналу, то прибор (термопара) будет показывать темпер-ру несколько выше темпер-ры газа.

                                          ;

                                         - для ид. газа;

                                        .

Если учесть связь между теплоемкостями и показателями адиабаты , а также выраж-е скорости звука :  - темпер-ра, кот-ю показ. прибор.  - учитыв-ет  влияние кинетич-й  энергии (эффект торможения). Число Маха:  - условие “медленного” течения. Эффект тормож-я проявл-ся при скоростях близких к скорости звука. Для “медленного” течения система ур-й значит-но упрощ-ся: , ур-е стационарности для газа - , , , . Если течение адиабатное : из ур-я для технич-й работы следует ; давление по потоку падает за счет трения. , , , , ,  - ур-е Бернули. Для ид-го течения газа (ж-ти) величина:  - полное давление.

Задача о течении в каналах постоянного сечения. Основная система ур-й для этого случая приведена выше. Для ид-го газа это течение явл-ся одновременно и изотермическим. Т.к. за счет трения давление падает , , ,  (газ будет ускорятся). Если длина канала достаточно большая, то за счет ускорания потока может быть достигнута скорость звука.