2020-04-07
934
Изотермический процесс- процесс, при котором температура рабочего тела остается постоянной:
1) Уравнение процесса в дифференциальной форме:
, 
.
2) График процесса в системе координат 
– равнобокая гипербола. Кривая процесса называется изотермой. (см. рисунок 3.1.)
3) Соотношение между параметрами в процессе.
Из уравнения состояния идеального газа
при 
получаем
и 
.
Это соотношение называется законом Бойля-Мариотта.
При постоянной температуре объем газа изменяется обратно пропорционально его давлению.
4) Теплоемкость рабочего тела в процессе
т.к. 
5) Изменение внутренней энергии и энтальпии в процессе
;
, 
;
;
.
|
|
|
6) Работа расширения 
и располагаемая работа 
(полезная внешняя работа, которая может быть передана внешнему объекту работы) процесса:
а) 
,
,
т.к. из уравнения изотермы 
или 
б) 
, 
,
т.е. в изотермическом процессе идеального газа располагаемая работа численно равна работе объемного расширения.
7) Количество тепла, участвующего в процессе.
Основное уравнение первого закона термодинамики при 
принимает вид
,
количество теплоты участвующее в процессе
,
8) Особенности превращения энергии в процессе
Вся энергия, подведенная в виде теплоты, расходуется на совершение работы.
9) Изменение энтропии в процессе
, 
;
.
10) График процесса в системе координат 
(тепловая диаграмма)– прямая параллельная оси удельной энтропии. (см. рисунок 3.2.)
Теплота не тратится на изменение внутренней энергии.
Адиабатный процесс
Адиабатный - процесс протекающий в теплоизолированной системе. Для получения адиабатного процесса необходимым и обязательным условием является 
и, следовательно, 
.
Обратимый адиабатный процесс можно осуществить в цилиндре с абсолютно нетеплопроводными стенками при бесконечно медленном перемещении поршня.
1) Уравнение процесса в дифференциальной форме:
, 
;
|
|
|
, 
;
– показатель адиабаты;
.
В интегральной форме уравнение процесса имеет вид:
,
2) График процесса в системе координат 
– не равнобокая гипербола, идущая более круто, чем изотерма, т.к. показатель адиабаты всегда больше единицы. Кривая процесса называется адиабатой. (см. рисунок 3.1.)
3) Соотношение между параметрами в процессе.
Из уравнения адиабаты следует, что
или 
.
Если эти соотношения параметров тела подставить в уравнение состояния для крайних точек процесса 
, то найдем
или
4) Теплоемкость рабочего тела в процессе
т.к. 
5) Изменение внутренней энергии и энтальпии в процессе
,
,
,
.
6) Работа расширения 
и располагаемая работа 
:
а) т.к.
,
то
,
б) т.к.
,
то
;
,
таким образом
7) Количество тепла, участвующего в процессе.
,
количество теплоты участвующее в процессе
,
8) Особенности превращения энергии в процессе
В адиабатном процессе работа расширения осуществляется за счет уменьшения внутренней энергии.
9) Изменение энтропии в процессе
,
,
.
Энтропия в адиабатном процессе остается постоянной.
10) График процесса в системе координат 
(тепловая диаграмма)– прямая параллельная оси абсолютных температур. (см. рисунок 3.2.)
Равновесный адиабатный процесс является изоэнтропным.
Понятие адиабатный более широкое, чем изоэнтропный. Реальный, а следовательно неравновесный адиабатный процесс изоэнтропным не является.
Таблица 3.1
| Характеристика процесса | Процесс | ||||
| Изохорный | Изобарный | Изотермический | Адиабатный | Политропный | |
| Показатель политропы n | ∞ | 0 | 1 | k=cp/cv | n=(c-cp)/(c-cv) |
| Уравнение процесса | v=const p/T=const | p=const v/T=const | T=const Pv=const | pvk=const | pvn=const |
| Теплоемкость кДж/кгК | cv | cp | ∞ | 0 | cn=cv(n-k)/(n-1) |
| Изменение внутренней энергии Δu1-2=u2-u1 кДж/кг | cv(T2-T1) | cv(T2-T1) | 0 | cv(T2-T1) | cv(T2-T1) |
| Изменение энтальпии Δi1-2=i2-i1 кДж/кг | cp(T2-T1) | cp(T2-T1) | 0 | cp(T2-T1) | cp(T2-T1) |
| Изменение энтропии Δs1-2=s2-s1 кДж/кг | cvln T2/T1 | cpln T2/T1 | R ln v2/v1= = R ln p1/p2 | 0 | cv ln(T2/T1) + + R ln(v2/v1) |
| Количество теплоты q1-2, кДж/кг | cv(T2-T1) | cp(T2-T1) | TΔs= RT ln v2/v1= = R ln p1/p2 | 0 | cn(T2-T1)= =cn(T2-T1) (n-k)/(n-1) |
| Работа изменения объема l1-2, кДж/кг | 0 | p(v2-v1)= = R(T2-T1) | l1-2= l01-2= q1-2= = RT ln v2/v1= = R ln p1/p2 | l1-2=Δu1-2=
=(p1v1-p2v2)/(k-1)=
| (p1v1-p2v2)/(n-1)=
|
| Располагаемая работа l01-2, кДж/кг | v(p1-p2)= = R(T1-T2) | 0 | l01-2= l1-2= q1-2= = RT ln v2/v1= = R ln p1/p2 | l01-2=-Δi1-2=k l1-2=
| l01-2=n l1-2=
|
Термодинамика потока
Термодинамическая теория течения и истечения газов и паров имеет большое прикладное значение в современной теплоэнергетике. Целый ряд технических расчетов основывается на закономерностях, которые вытекают из рассмотрения и исследования термодинамики процессов течения и истечения газов и паров. С этими закономерностями приходится сталкиваться при изучении процессов в тепловых двигателях, особенно в реактивных двигателях, газовых и паровых турбинах, рабочий процесс которых полностью основывается на закономерностях процессов течения и истечения газов и паров.
|
|
|
