ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Поток жидкости из "Термодинамика " Было указано в 3-2, что система, состоящая из чистого вещества, в однородном и стабильном состоянии имеет два независимых свойства, если не учитывать движение, гравитацию, капиллярность, электричество и магнетизм. Впредь мы будем использовать символ е для обозначения энергии единицы массы системы в общем случае, а символ ы —для обозначения внутренней энергии единицы массы системы, состоящей из чистого вещества при указанных выше ограничениях. Ниже мы определим зависимость между величинами е и и для чистого вещества с учетом движения и гравитации, по-прежнему не учитывая капиллярности, электричества и магнетизма. [c.22] Если при изменении состояния системы вещество пересекает ее границы, то такая система называется открытой системой. [c.24] Рассмотрим систему 5 (рис. 4-1), заключенную внутри неподвижной оболочки В, и примыкающую к системе бесконечно малую мае-. су 6т. [c.24] Простым примером применения уравнения (4-2) является адиабатический поток газа из большого резервуара (в котором давление и температура существенно не меняются) в малую камеру низкого давления. Когда давление в малой камере повышается, приращение внутренней энергии в этой камере равно первоначальной энтальпии входящего газа. [c.24] Рассмотрим сосуд В (рис. 4-2), имеющий отверстие 1, через которое поступает жидкость, и отверстие 2, через которое она удаляется. Описываемая открытая система ограничена жесткими стенками резервуара и воображаемыми плоскостями, закрывающими отверстия. Предположим, что производимая системой работа передается во внещнюю среду посредством вала, а тепло сообщается системе так, как это показано. на рис. 4-2. К такой системе может быть применено уравнение (4-За) однако результат будет более наглядным, если ввести некоторые дополнительные ограничения. [c.25] Открытая система, удовлетворяющая перечисленным условиям, называется системой установившегося потока. [c.25] Нет необходимости в стропом соблюдении условия в . Очевидно, -что если состояния жидкости вЬ- всех точках открытой системы периодически и одновременно становится идентичными предшествующим состоянием в тех же точках, уравнение (4-4а) остается справедливым. Таким образом, оно одинаково хорошо может применяться и к турбинам и к поршневым паровым машинам. [c.26] Уравнение (4-6) представляет собой общий вид уравнения Бернулли для установившегося notoKa К Оно является следствием законов механики, открытых Ньютоном за 150 лет до провозглашения первого закона термодинамики или, иначе, закона сохранения энергии. [c.26] Уравнение Бернулли часто трактуют как уравнение энергии, по- скольку оно является частной формой первого закона. Законы механики содержат в себе принцип сохранения для некоторых гипотетических систем. Такой вид системы в механике называется консерватив- н о й с и с т е м о й. В природе нет примера подобной системы, но дедук-т ивным путем мы приходим к убеждению, что молекулы газа состав--ляют такую систему. Система жидкости, постулированная выше, свободна от срезающих усилий и поэтому является конусе р в а т и в о й -системой. [c.27] Это верно для системы, состоящей из жидкости в отсутствие элекгричества, магнетиз- ма, капиллярности и срезающих усилий, поскольку работа, воспринимаемая системой, является лишь результатом сжатия, ускорения и изменения уровня. [c.27] Поддерживая все время одинаковое начальное состояние в сечении 1 и постепенно снижая давление в сечении 2, мы можем по результатам подобного опыта вычертить линию постоянной энтальпии в р-диаграм-ме. Наклон этой линии (dtldp)- называется коэффициентом Джоуля— Томсона. Обычно этот коэффициент мал он может быть как больше, так и меньше нуля. Коэффициент Джоуля—Томсона является положительным (понижение t при уменьшении р) для водяного пара и дву- Окиси углерода при обычных условиях и является отрицательным для водорода и воды при комнатной температуре и атмосферном давлении. Опыт Джоуля — Томсона является относительно простым измерением, позволяющим получить полезные сведения. Он обычно применяется лля определения соотношений между свойствами вещества. [c.29] В установке (рис. 4-5) нагреватель (или охладитель) может быть совмещен с пористой пробкой, что позволяет подвести тепло к расширяющемуся потоку (или охладить его). [c.29] Если мы будем регулировать поток тепла так, чтобы температуры в сечениях / и 2 были одинаковыми, то, снижая давление в сечении 2 при постоянном давлении в сечении 1, мы сможем вычертить кривую зависимости энтальпия — давление при постоянной температуре. Наклон линии изотермического процесса в Лр-координатах (dhjdp)t назы-шается изотермическим коэффициентом. Подобно коэффи-диенту Джоуля—Томсона изотермический коэффициент часто используется для определения соотношений между свойствами вещества. [c.29] Согласно определению, данному выше, адиабатическим процессом называется процесс, в котором не происходит передачи тепла. Процесс Джоуля—Томсона является примером такого процесса, но имеются и другие адиабатические процессы, играющие важную роль в технике. Поток водяного пара, проходящий через паровую турбину (за исключением турбин очень малой мощности), может рассматриваться как адиабатический, потому что тепло Q, теряемое за счет теплообмена 1 кг пара, очень мало по сравнению с работой 1 на валу турбины. [c.29] Если состояния 1 и 2 известны, то может быть вычислено возрастание кинетической энергии. И наоборот, если известно возрастание-кинетической энергии и одно из состояний, то может быть определенса другое состояние. [c.30] Вернуться к основной статье