ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Общее уравнение энергии из "Механика жидкости " Для того чтобы вывести общее уравнение энергии при движении жидкой среды, объединим принцип сохранения механической энергии с первым законом (началом) термодинамики. [c.76] Это уравнение известно также как принцип сохранения энергии. [c.78] Для поля силы тяжести Земли 6a=gh, где /г — значение высоты положения. [c.79] Обычно внутренняя энергия дается в единицах ккал кг, высота в метрах, скорость в м1сек и ускорение в м1сек . Поэтому при вычислениях запаса энергии по формуле (4-16) необходимо обращать внимание на согласование единиц измерения отдельных членов этого выражения. [c.79] Внутренняя энергия вещества своим происхождением связана с движением молекул, составляющих вещество, и элементарных частиц, составляющих молекулы, и с силами межмолекулярного взаимодействия Ч Молекулярное движение может быть охарактеризовано запасом молекулярно-кинетической энергии, силы межмолеку-ляр ного взаимодействия — запасом молекулярно-потенциальной энергии. [c.79] Молекулярная кинетическая энергия зависит от температуры. [c.79] Межмолекулярная потенциальная энергия зависит в основном от фазового состояния вещества изменения состояния вещества, которые не связаны с фазовыми переходами, вызывают только относительно малые изменения этой энергии. Поэтому при изменении состояния вещества без фазовых переходов основная часть прироста внутренней энергии будет связана с изменением температуры. Если имеет место фазовый переход, то значительное изменение внутренней энергии может быть получено даже при постоянной температуре. [c.79] Контрольный объем для вычисления баланса энергии в обобщенном аппарате . [c.81] Для установившегося течения энергия внутри контрольного объема будет оставаться постоянной, так что полный поток энергии через контрольную поверхность определяется теплообменом с внешней средой и работой на валу. [c.82] В уравнение (4-20) входят только параметры состояния на поверхности контрольного объема и перенос энергии через контрольную поверхность. Мы впдим, таким образом, что это уравнение позволяет вычислить изменение параметров между двумя точками на поверхности объема, не требуя знания локальных состояний внутри него. [c.82] Уравнение (4-20) является достаточно общим и получено лишь при двух ограничениях движение является установившимся, и отсутствует работа касательных напряжений. Перенос энергии внутрь системы и из нее, а также влияние трения учитываются в уравнении. Роль трения здесь не представлена в явном виде, но тем не менее она учитывается. Как результат действия трения происходит диссипация механической энергии в тепло, которое в свою очередь может быть передано из системы в виде потока тепла Q° без изменения температуры среды или может вызвать изменение температуры и, следовательно, изменение внутренней энергии, плотности и других параметров состояния среды (трение в жидкой среде прямым или косвенным образом может также повлиять на величину работы на валу). [c.82] Для использования полученных уравнений требуется знать входящие в них характеристики физических свойств жидкой среды. Они могут быть найдены вгл. 1, таблицы и графики которой содержат характерные величины для часто встречающихся жидкостей и газов. Отметим также, что сумма i — u + plp, которая встречается в предыдущих уравнениях, является энтальпией (гл. 1). Напомним снова, что в каждом из вышеприведенных уравнений должна использоваться согласованная система единиц. [c.83] Уравнение (4-20) не содержит детального описания изменений параметров течения внутри контрольного объема. В него входят только распределения скорости, давления, плотности и всех других параметров в каждом из поперечных сечений (1) и (2), показанных на рис. 4-5. Во многих случаях, когда уравнение (4-20) применяется к течению вдоль некоторого канала (трубы), изменения этих характеристик течения в пределах каждого отдельного поперечного сечения невелики, и в таких случаях удобно описать приближенно истинное распределение названных величин, предположив, что они распределены равномерно в пределах каждого поперечного сечения. Тогда течение становится как бы одномерным, ибо существенные изменения параметров течения будут происходить только вдоль канала (трубы). [c.83] Первые и вторые члены левой части уравнений (4-21а) и (4-216) представляют собой приток тепла извне и работу на валу, отнесенные соответственно к единице массы или единице веса протекающей х ид-кости. [c.84] Коэффициент Оа, корректирующий величину потока кинетической энергии при вычислении последнего по средней скорости, может оказаться важным в тех случаях, когда разность потоков кинетической энергии велика по сравнению с другими членами уравнения. Этот эффект становится более значительным, если форма профиля скорости, а тем самым и величина аэ заметно изменяются от сечения к сечению. [c.85] Здесь можно брать аэ=1, если только характер задачи не покажет, что связанная с этим ошибка в вычислении полного потока кинетической энергии вызовет заметные погрешности в искомых величинах. [c.86] При течении сжимаемых жидкостей, когда существенны изменения плотности, потери, обусловленные переходом механической энертии в тепло благода(ря действию трения, нельзя явно выделить, если использовать общее уравнение энергии в полученной выше форме (это уже было отмечено в 4-2.2) . [c.86] Соотношение (4-26) показывает, что величина полного напора постоянна вдоль потока оно представляет собой особую форму уравнения Бернулли, которое мы выведем и обсудим в гл. 6. [c.87] КО — контрольный объем ТО — теплообменник. [c.88] Так как 6Q°ldt положительно, то тепло, следовательно, передается воздушному потоку. [c.89] Вернуться к основной статье