Основные теоретические положения. Выражение первого закона термодинамики для потока рабочего тела в расчете на 1 кг его массы имеет вид

Выражение первого закона термодинамики для потока рабочего тела в расчете на 1 кг его массы имеет вид:

(1)

где и – суммарные количества теплоты и технической работы;

– изменение энтальпии рабочего тела;

– изменение кинетической энергии потока 1 кг рабочего тела;

– изменение потенциальной энергии потока 1 кг рабочего тела;

, – энтальпия, скорость и геометрическая высота от условного уровня отсчета для входного сечения потока рабочего тела;

, – энтальпия, скорость и геометрическая высота от условного уровня отсчета для выходного сечения потока рабочего тела.

Термодинамическую систему, представленную на рис. 1, можно разделить на две подсистемы: первая – от входного сечения I до сечения IIа, вторая – от сечения IIа до сечения II. Каждая из этих подсистем заключается в свою контрольную оболочку (на рис. 1 показана пунктирной линией).

При установившемся (стационарном) режиме теплообмена температура трубы не меняется. В таких условиях уравнение первого закона термодинамики для первой подсистемы имеет вид:

, (2)

где – количество тепла, отдаваемого системой на участке от входного сечения I до сечения IIа в окружающую среду.

Рис. 1. Схема лабораторной установки

Работа электрического тока, подаваемого на электродвигатель компрессора, определяется по уравнению:

, (3)

где G – расход воздуха, рассчитываемый по показаниям вакуумметра воздухомерного устройства;

N_эд – мощность, потребляемая электродвигателем компрессора и оцениваемая по показаниям амперметра и вольтметра. Часть мощности N_эд передается воздуху в виде технической работы, совершаемой компрессором, а часть – в виде тепла;

– ток и напряжение, потребляемое компрессором.

Уравнение первого закона термодинамики для второй подсистемы имеет вид:

, (4)

где – количество тепла, отдаваемого системой на участке от сечения IIа до сечения II в окружающую среду.

Работа электрического тока, подаваемого на нагрев трубы, определяется по уравнению:

, (5)

где N_н – мощность, потребляемая на нагрев трубы, преобразуемая целиком в тепло и оцениваемая по показаниям амперметра и вольтметра. Часть этой мощности отводится в окружающую среду.

В целом для термодинамической системы уравнение первого закона термодинамики образуется суммированием уравнений (2) и (4) и имеет вид:

. (6)