ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Контрольные задачи из "Теплотехника " Как указывалось выше, под открытыми понимаются термодинамические системы, которые кроме обмена теплотой и работой с окружающей средой допускают также и обмен массой. В технике широко используются процессы преобразования энергии в потоке, когда рабочее тело перемещается из области с одними параметрами (pi, t i) в область с другими (р2, V2). Это, например, расширение пара в турбинах, сжатие газов в компрессорах. [c.43] Рассмотрим термодинамическую систему, представленную схематически на рис. 5.1. По трубопроводу / рабочее тело с параметрами Т, pi, t) подается со скоростью С[ в тепломеханический агрегат 2 (двигатель, паровой котел, компрессор и т.д.). Здесь каждый килограмм рабочего тела в общем случае может получать от внешнего источника теплоту q и совершать техническую работу например, приводя в движение ротор турбины, а затем удаляется через выхлопной патрубок 3 со скоростью сг, имея параметры Гг, pi, vi. [c.43] Если в потоке мысленно выделить замкнутый объем рабочего тела и наблюдать за изменением его параметров в процессе перемещения, то для описания его поведения будут пригодны все полученные выше термодинамические соотношения и, в частности, первый закон термодинамики в обычной записи q = = Ди + /. [c.44] Внутренняя энергия есть функция состояния рабочего те (а, поэтому значение u определяется параметрами рабочего тела при входе (сечение потока /), а значение U2 — параметрами рабочего тела при выходе из агре -ата (сечение II). [c.44] При входе рабочее тело вталкивается в агрегат. Для этого нужно преодолеть давление pi. Поскольку pi = onst, то каждый килограмм рабочего тела может занять объем D лишь при затрате работы, равной 1 = —pivi. [c.44] Если скорость С2 на выходе больше, чем С на входе, то часть работы расширения будет затрачена на увеличение кинетической энергии рабочего тела в потоке, равное Сз/2 — с /2. [c.44] Оно справедливо как для равновесных процессов, так и для течений, сопровождающихся трением. [c.44] Выше было указано, что к замкнутому объему рабочего тела, выделенному в потоке, применимо выражение первого закона термодинамики для закрытой системы, т. е. 6 = б внет + 6(/тр = /1 vdp, откуда 6qmeш = dll — vdp — бl f. [c.44] Величину /i —/i2 называют располагаемым теплоперепадом. [c.45] Применим первый закон термодинамики к различным типам тепломеханического оборудования. [c.45] Следует подчеркнуть, что для теплообменника, установленного в потоке, это выражение справедливо не только в изобарном [фоцессе, но и в процессе с трением, когда давление среды уменьшается из-за сопротивления. [c.45] В отличие от предыдущего случая здесь h h2, т. е, техническая работа в адиабатном компрессоре затрачивается па увеличение энтальпии газа. Случаи неа-диабатного сжатия будут рассмотрены в 5.6. [c.45] С другой стороны, для объема рабочего тела, движущегося в потоке без трения, применимо выражение первого закона термодинамики для закрытой системы 6qsiKm = dh — vdp. [c.45] 10) видно, что d и dp всегда имеют противоположные знаки. Следовательно, увеличение скорости течения в канале (d 0) возможно лишь при уменьшении давления в нем (dp 0). Наоборот, торможение потока (d Q) сопровождается увеличением давления dp 0). [c.46] Следовательно, ускорение адиабатного потока происходит за счет уменьшения энтальпии, а торможение потока вызывает ее увеличение. [c.46] располагаемая работа при адиабатном расширении равна располагаемому теплоперепаду. [c.46] Рассмотрим процесс равновесного (без трения) адиабатного истечения газа через сопло из резервуара, в котором газ имеет параметры pi, У , h. Скорость газа на входе в сопло обозначим через i. Будем считать, что давление газа на выходе из сопла р2 равно давлению среды, в которую вытекает газ. [c.46] Расчет сопла сводится к определению скорости и расхода газа на выходе из него, нахождению площади поперечного сечения и правильному выбору его формы. [c.46] По уравнению (5.17) построена кривая IКО на рис. 5.3. [c.47] Вернуться к основной статье