Первый закон термодинамики для потока газа

ИСТЕЧЕНИЕ ГАЗОВ И ПАРОВ

ЛЕКЦИЯ 6

В современной технике широко распространено истечение и течение газов и паров по каналам переменного сечения. Например, движение газа через карбюратор или клапанные щели двигателей внутреннего сгорания. Такие энергетические установки, как газовые и паровые турбины, реактивные двигатели обеспечивают получение работы за счет использования кинетической энергии движущегося газового потока.

Рис. 1.

1 – 1 входное сечение;

2 – 2 выходное сечение;

z – координата центра масс сечения;

f – площадь поперечного сечения;

W – скорость потока.

Запишем первый закон термодинамики

,

где – работа расширения газа.

Для случая течения газа по каналу (рис. 1) работа расширения раскладывается на пять составляющих

,

где – работа газа по изменению потенциальной энергии положения (здесь g – ускорение свободного падения);

– работа по изменению кинетической энергии потока;

– работа проталкивания газа;

– техническая работа на лопатках колеса турбины или компрессора;

– работа по преодолениею сил трения о стенки канала.

Таким образом, уравнение первого закона термодинамики для потока газа имеет следующий вид

.

Рассмотрим частный случай первого закона термодинамики для потока газа.