Рабочее тело. Идеальный и реальный газ

РАБОЧЕЕ ТЕЛО ИДЕАЛЬНЫЙ И РЕАЛЬНЫЙ ГАЗЫ [c.16]

Рабочее тела. Идеальный и реальный газ 15 [c.15]

Рабочее тело. Идеальный и реальный газ [c.15]

Как было указано в главе I (раздел первый), различают два Бида рабочих тел идеальные и реальные газы. Соответственно этому различают тепловые двигатели, в которых рабочим телом служат продукты сгорания топлив (идеальный газ), и двигатели, в которых рабочим телом служит водяной пар в таких состояниях, в которых его рассматривают как реальный газ. В каждой из этих групп двигатели классифицируют по способу превращения тепла в работу. При этом может быть три принципиально отличающихся друг от друга способа поршневой, при котором рабочее тело, изменяя свое состояние, приводит в движение поршень, совершающий возвратнопоступательные движения если в таких двигателях в качестве рабочего тела используют идеальные газы, их называют двигателями внутреннего сгорания, если используют водяной пар — паровыми машинами-, турбинный, при котором рабочее тело, расширяясь, приобретает большую кинетическую энергию и передает ее лопаткам, насаженным на диск, сидящий на валу если в таких двигателях в качестве рабочего тела используются продукты сгорания топлива, их называют газовыми турбинами, если же используется водяной пар,— паровыми турбинами-, реактивный, при котором, как ив предыдущем случае, рабочее тело приобретает большую кинетическую энергию, за счет которой создается реактивная сила (тяга), используемая для приведения в движение аппарата, в котором находится рабочее тело (снаряд, самолет, автомобиль и пр.). Такие устройства получили название реактивных двигателей. В качестве рабочего тела в них используются лишь продукты сгорания топлива. [c.160]

Опыт привел к разделению рабочего тела на две группы группа рабочих тел, принимаемая в технических расчетах за идеальный газ, и группа рабочих тел, принимаемая за реальный газ. [c.17]

В большинстве типов тепловых машин в качестве рабочего тела используются смеси реальных газов. Однако современные тепловые машины работают при сравнительно невысоких давлениях и высоких температурах. Поэтому в технических расчетах достаточно учесть зависимость теплоемкости от температуры при использовании для каждого компонента и всей смеси в целом уравнения состояния идеального газа. При расчетах целесообразно вместо термических параметров состояния р, V, Т использовать калорические и, i, s. Эти параметры состояния обладают свойством аддитивности (изменение энтропии при смешении обычно не учитывается), а их значения для отдельных компонентов находятся по таблицам (табл. 17 и 18). При определении энтальпии пользуются соотношением (15). [c.412]

Прямой цикл. Имеется система, состоящая из двух источников теплоты и рабочего тела (рис, 7,1, а). При изучении идеальных циклов процесс подвода теплоты рассматривается без изменения химического состава рабочего тела. В большинстве реально существующих двигателей теплота подводится в процессе сгорания топлива. Процесс отвода теплоты рассматривается как передача теплоты к источнику с низкой температурой. В реальных двигателях теплота может отводиться вместе с выпуском отработавшего рабочего тела (пара или газа) в атмосферу. Изображение прямого обратимого цикла в v—р-диаграмме дано на рис. 7,1, б. [c.45]

Таким образом, термический к. п. д. цикла Карно зависит от абсолютных температур горячего и холодного источника тепла и не зависит от свойств рабочего тела (т. е. не зависит от того, будет ли рабочим телом идеальный или какой-либо реальный газ). Последнее положение называется теоремой Карно, ъ [c.67]

На рис. 1.64 приведена индикаторная диаграмма современного четырехтактного ДВС, на которой показаны все четыре такта. Отметим, что в течение каждого цикла исходное рабочее тело превращается в дымовые газы и затем они выбрасываются из машины, т.е. индикаторная диаграмма не является идеальным термодинамическим круговым процессом, который мы и называли термодинамическим циклом. Однако изучение идеальных циклов дает нам возможность оценивать степень их совершенства, перенося полученные вьшоды на реальные машины. [c.43]

Анализ такого цикла с точки зрения теории тепловых процессов невозможен, а поэтому термодинамика исследует не реальные процессы двигателей внутреннего сгорания, а идеальные, обратимые циклы. В качестве рабочего тела принимают идеальный газ с постоянной теплоемкостью. Цилиндр заполнен постоянным количеством рабочего тела. Разность температур между источником теплоты и рабочим телом бесконечно малая. Подвод теплоты к рабочему телу осуществляется от внешних источников теплоты, а не за счет сжигания топлива. То же необходимо сказать и об отводе теплоты. [c.262]

В идеальном случае" температура газа (рабочего тела) и температура окружающей среды считаются практически равными в реальном случае температура рабочего тела выше температуры окружающей среды. [c.64]

Предположим обратное. Пусть имеется другая обратимая машина Карно, работающая в том же интервале температур, но с другим рабочим телом (реальный газ с уравнением состояния Р (р, и, 7) = 0) или другим численным значением отношения оь/оа и по этой причине с другим термическим коэффициентом полезного действия т) о- Поскольку обе машины — с идеальным газом и с произвольным рабочим телом — обратимы, то любая из них может работать как в прямом направлении (тепловой двигатель), так и в обратном (холодильная машина). При работе машин в различных направлениях [c.52]

Практика использования реальных газообразных рабочих тел показывает, что расчеты, проведенные на основании уравнения Клапейрона pv = RT, далеко не всегда дают достаточно точные результаты. Происходит это оттого, что реальные газы и пары обладают свойствами, выходящими за рамки модели идеального газа. [c.96]

Пары легкокипящих жидкостей применяются в холодильных установках в состояниях, близких к состоянию жидкости, и поэтому к этим газообразным рабочим телам не могут быть применены законы идеальных газов. Аналитические зависимости между параметрами состояния для них в этом случае так же сложны и неудобны при расчетах, как и для водяного пара, когда он рассматривается как реальный газ поэтому при расчетах с этими телами применяют таблицы и диаграммы. В табл. 4-1 даны краткие сведения о насыщенном паре аммиака. [c.203]

Внутренняя энергия тела U представляет собой энергию, обусловленную движением и силами взаимодействия частиц рабочего тела (молекул, атомов, электронов, атомных ядер), и, следовательно, равна сумме кинетической и потенциальной энергий этих частиц. Отсюда следует, что для реальных рабочих тел внутренняя энергия является функцией основных термодинамических параметров состояния т. е. и = f (р, v), и = (р(р, Т) и и = v /(ii, Г). Для идеальных газов потенциальная энергия мельчайших частиц рабочего тела равна нулю и, следовательно, внутренняя энергия их равна кинетической энергии, которая, в свою очередь, является функцией только температуры. Отсюда следует, что внутренняя энергия идеального газа есть функция температуры, т. е. и = j (Т). Молекулярно-кинетическая теория вещества дает для идеального газа следующую конкретную зависимость внутренней энергии одного киломоля от температуры [c.12]

В свою очередь циклы тепловых двигателей можно разделить в зависимости от рабочего тела на две группы. Общим для циклов первой группы является использование в качестве рабочих тел газообразных продуктов сгорания топлива, которые на протяжении всего цикла находятся в одном и том же агрегатном состоянии и при относительно высоких температурах считаются идеальным газом (двигатели внутреннего сгорания, газовые турбины и реактивные двигатели). Характерная черта циклов второй группы — применение таких рабочих тел, которые в цикле претерпевают агрегатные изменения (жидкость, влажный и перегретый пар) и подчиняются законам, действительным для реальных газов (паросиловые установки). [c.104]

Независимость термодинамического к. и. д. от свойств рабочего тела, справедливая для идеального цикла, не может быть распространена на реальные циклы. В реальных циклах такая зависимость существует, возрастая с увеличением отклонения СВОЙСТВ реального рабочего тела от свойств идеального газа. Для топочных газов (газовые турбины) величина отклонения их свойств от свойств идеального газа пренебрежимо мала. [c.16]

Основной недостаток газа, как рабочего тела, заключается в том, что он сильно подвержен влиянию необратимых потерь в движущихся элементах греющей машины. Действительно, для парового цикла ]—2—2 —3—4—1 (рис. 7-1, г) учет этих потерь приведет к следующей связи между /р — работой, затрачиваемой на 1 кг рабочего тела в идеальном цикле, и I — работой, затрачиваемой в реальном процессе [c.160]

Заканчивая рассмотрение циклов газотурбинных установок, следует вновь обратить внимание на то, что анализ эффективности этих установок проводился в предположении об обратимости циклов, а также на то, что рабочим телом был принят идеальный газ, теплоемкость которого не зависит от температуры. При рассмотрении реальных газотурбинных установок, так же как и при рассмотрении поршневых двигателей внутреннего сгорания, анализ циклов следует вести с учетом потерь из-за необратимости, в частности путем введения относительных внутренних к. п. д. установки. [c.346]

Термодинамически строгое исследование такого сложного процесса с учетом упомянутых явлений и действительных свойств пара и газа является задачей необычайно трудной. Поэтому, во-первых, парогазовая смесь рассматривается как идеальная газовая смесь, т. е. смесь, в которой как компоненты, так и фазы находятся в со сто я н и и равновесия, и, во-вторых, один или оба компонента смеси рассматриваются как идеальные газы. (В ряде случаев учитываются реальные свойства пара). Кроме того, признано целесообразным рассматривать свойства смеси в целом, т. е. рассматривать смесь как некоторое рабочее тело, обладающее высокой теплоемкостью, учитывающей теплоту фазового перехода. [c.7]

В данном разделе будут рассматриваться только вопросы, связанные с термическим КПД, т. е. с проблемами теоретических термодинамических циклов. Поэтому при исследовании циклов реальных машин сделаем ряд допуш ений и упрощений. Будем считать, что в рассматриваемых процессах рабочим телом является идеальный газ с постоянной теплоемкостью термодинамические процессы, происходяш ие в рассматриваемых машинах, замкнуты, т. е. являются циклами процесс сгорания — это процесс подвода теплоты процесс уноса теплоты с продуктами сгорания — это процесс отвода теплоты. [c.108]

Реальная жидкость не допускает наличия разрывов непрерывности элементов ни внутри движущегося потока, ни на границах его с твердым телом. В действительности жидкость или газ не могут скользить вдоль поверхности твердого тела скорости тех частиц, которые граничат с твердой стенкой, равны нулю, жидкость, как бы прилипает к поверхности тела. Однако эта скорость резко возрастает при удалении от поверхности тела и на внешней границе весьма тонкого, по сравнению с размерами тела, пограничного слоя достигает значений, соответствующих схеме свободного скольжения идеальной жидкости. В этом вторая причина возможности применения схемы идеальной жидкости для расчета обтекания важных для практики тел плавной, вытянутой формы (крыло, фюзеляж, лопатка рабочего колеса турбомашины и др.). В случае плохо обтекаемого тела пограничный слой отрывается от поверхности тела и значительно искажает картину обтекания тела идеальной жидкостью. [c.125]

Мы уже отмечали, что все реальные газы отличаются по своим свойствам от идеального газа. Однако для газовых рабочих тел, которые, как мы теперь видим, являются сильно перегретыми парами, это различие не очень существенно, и мы можем пользоваться всеми соотношениями идеального газа. [c.165]

Из сопоставления рис. 45 и 46 видно, что реальный рабочий процесс двигателя заметно отличается от соответствующей ему идеальной термодинамической схемы. Так, в процессе работы реального двигателя изменяется химический состав, а следовательно, и свойства рабочего тела (в термодинамике свойства рабочего тела считаются неизменными, так как в ней всегда рассматривается одна и та же порция газа, принимающего участие [c.204]

Выше, при рассмотрении связи между средней и истинной теплоемкостями, а также при введении понятия теплоемкости, предполагалось, что она зависит только от температуры и не зависит от других параметров рабочего тела. Однако это справедливо, строго говоря, только для идеальных газов. Для реальных тел, например, для водяного пара, необходимо считаться с зависимостью теплоемкости не только от температуры, но и от давления. [c.37]

Так как в ряде реальных тепловых двигателей (двигатели внутреннего сгорания, газовые турбины и т. п.) можно принять, что рабочее тело ведет себя как идеальный газ, то рассмотрение теплоемкости идеального газа, т. е. теплоемкости, зависяш,ей только от температуры, имеет большой практический смысл. [c.37]

Эта формула справедлива в пределах сделанных допущений для всех рабочих тел, т. е. как для реального, так и для идеального газа. [c.197]

Идеальные и реальные газы. Превращение теплоты в механическую работу в тепловых установр ах происходит при участия рабочего тела, которым является газ или пар. Газы, которые встречаются на практике, называют реальными. Молекулы эти я газов имеют конечный объем, между ними существуют силы пр ь тяжения, существенно влияющие на их параметры. Молекулы газа, заключенного в сосуд, находятся в непрерывном хаотическом движении. При этом они сталкиваются друг с другом н со стенками сосуда. Таким образом, молекулы обладают кинетической энергией хаотического движения. А так как между молекулами существуют силы сцепления, то они обладают еще и определенной потенциальной энергией взаимодействия, которая зависит от расстояния между ними. Для простоты изучения свойст. газообразного рабочего тела введено понятие — идеальный газ. [c.90]

N Идеальный и реальный газ. Тела, находящиеся в газообразном состоянии, больше, чем тела в других агрегатных состояниях, способ- вы к расширению при подводе к ним тепла. Э о обстоятельство объясняет, почему рабочим телом в тепловых двигателях служат тела в г азообразном состояний. [c.10]

На рис. 1.62 и 1.63 изображен цикл ГТУ с изобарным подводом теплоты. Он строится при следуюп1их допущениях. Рабочие тела — продукты сгорания и воздух — рассматриваются как одно рабочее тело — идеальный газ, который совершает цикл. Реальный процесс сжатия воздуха в компрессоре 1-2 рассматривается как обратимый адиабатный процесс сжатия идеального газа. Сжигание топлива в камере сгорания рассматривается как обратимый изобарный процесс 2-3 подвода теплоты к идеальному газу. Процесс расширения продуктов сгорания в турбине (истечение их из сопл) рассматривается как обратимый адиабатный процесс 3-4 расширения идеального газа. Наконец, реальный процесс охлаждения выходящих из турбин продуктов сгорания до температуры атмосферного воздуха рассматривается как обратимый изобарный процесс 4-1 отвода теплоты от идеального газа. В соответствии с указанными на рис. 1.63 обозначениями напишем выражение термического к. п. д. рассматриваемого цикла [c.90]

В заключение следует отметить, что введение понятия энтропии было сделано пока применительно к идеальному газу, и все утверждения относительно свойств энтропии не могут пока быть обоснованно распространены и на реальные газы. Однако, как будет показано в главе VIII Второй закон термодинамики , понятие энтропии может быть установлено достаточно точно независимо от свойств рабочего тела. Пока же этот параметр будет использован как весьма удобный при анализе процессов идеального газа. [c.85]

На рис. 20-8 видно, что реальный цикл парогазовой установки отличается от идеального многоступенчатым подводом теплоты в газовой части, температурой уходящих газов, которая выше температуры питательной воды, возрастанием эитропии при сжатии и расширении рабочего тела, перегревом пара, который производится за счет дополнительного сжигания топлива, регенеративным подогревом питательной воды. [c.324]

Следует отметить, что не название рабочего тела определяет его принадлежность к реальному пли идеальному газу, а та область состояний, в которой протекает процесс. Один и тот же реальный газ в зависимости от условий протекания процесса можно рассматривать или как идеальный, или как реальный. Так, в теории иароэнергетических установок перегретый водяной пар рассматривают как реальный газ, а в теории кондиционирования воздуха водяной пар, содержащийся в комнатном воздухе,— как идеальный. [c.13]

Обратный обратимый цикл Карно. Рассмотрим цикл применительно к идеальной (без потерь) холодильной установке. На рис. 5.5 изображен обратный обратимый цикл Карно. Газ с начальным состоянием (точка а) расширяется по адиабате а-Ь без теплообмена с окружающей средой, при этом температура падает от Ti—температуры окружающей среды, например, равной (273 + 20) К, до Т а—заданной температуры охлаждаемых предметов (веществ), например, равной (273—10) К. После адиабатного а-Ь расширения продолжается расширение по изотерме Ь-с (7 jj = onst) при изотермическом расширении к газу должна подводиться теплота от охлаждаемых предметов (веществ). В идеальном случае температуры охлаждаемых предметов и газа (рабочего тела) считаются практически равными в реальном случае [c.63]

Рассмотренные выше процессы не охватывают все многообразие возможных изменений состояния идеального газа. Между тем рабочее тело многих реальных технических устройств, в том числе в системах теплога-зоснабжения, отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, можно условно считать идеальным газом, получая при этом приемлемую точность расчетов. Стремление описать разнообразные процессы единой простой математической формулой приводит к понятию поли-тропного процесса. Поставим следующую задачу получить уравнение произвольного процесса изменения состояния идеального газа с одним параметром п вид процесса должен определяться числовым значением п и индивидуальными свойствами газа. Полученный процесс назовем политропным. [c.139]

Расширение газов и жидкостей. На еЛ-диаграмме (рис. 7.5) представлены различные процессы расширения рабочего тела. Процесс 1-2 -обратимый адиабатный процесс, протекающий в идеальной тепловой машине, техническая работа которой /тех 12 = hi — hi = — ег- Процесс 1-3 - необратимый адиабатный процесс, протекающий в реальной тепловой машине, техническая работа которой /.exi-з = й, - /jj < / х i-з- Процесс 1-4 — процесс дросселирования, при которо.м A/11.4 = О и, следовательно, /тех4-1 = 0. Величина эксергетических потерь в этих трех процессах возрастает от первого к третьему, а именно d. i = (< i - ег) - hi - hz) = = О < [c.318]

В природе существуют, конечно, только реальные газы, а диапазон состояний, в котором возможно рассматривать газ как идеальный, определяется установленной практикой необходимой точностью термодинамических расчетов. Поэтому для каждого газа (воздух, углекислый газ, перегретый водяной пар и т. д.) существует область состояний, где газ можно рассматривать как идеальный. Так, в теории двигателей внутреннего сгорания, газовых турбин и в теории компрессоров рабочее тело (воздух или газообразные продукты сгорания топлива) рассматривают часто как идеальный газ, а в теории пароэнергетических установок рабочее тело — перегретый -водяной пар —. рассматривают как реальный газ. В то же время воздух в области [c.41]

Из физики известно, что реальные газы при определенных условиях могут быть сжижены или превращены в твёрдое состояние. Иначе говоря, реальные газы являются перегретыми парами определенных жидкостей. В технике широко применяют пары различных веществ воды, аммиака, хлористого метила и др. Наибольшее применение находит водяной пар, который является рабочим телом паровых машин, отопительных и других устройств. Чем ближе газ к переходу в жидкое состояние, тем больше он отклоняется от свойств идеального газа. Уравнение состояния реальных газов, в основу которого были положены представления о молекулярнокинетических свойствах и строении этих газов, было получено в 1873 г. Ван-дер-Ваальсом. Это уравнение имеет вид [c.13]

Проблема еще больше усложняется, если учесть реальные термодинамические и газодинамические характеристики процессов в двигателе Стирлинга. Температуры рабочего тела, вьтхо-дящего из рабочих полостей переменного объема, не постоянны (т. е. изотермические условия не достигаются), поскольку процессы являются, по существу, адиабатными. Даже в тех условиях, когда рабочее тело течет в нагревателе и холодильнике по трубкам, наружная поверхность которых поддерживается практически при постоянной температуре, температуры рабочего тела на концах регенератора будут периодически изменяться по времени и возможны даже отдельные моменты, когда либо течение отсутствует, либо создаются встречные потоки, либо газ в одно и то же время вытекает с обоих концов регенератора [29]. Площадь теплообменной поверхности не бесконечна, а газодинамические характеристики и теплофизические свойства рабочего тела (плотность, давление, скорость, вязкость) переменны происходит кондуктивный перенос тепла в осевом направлении, аналогичный перенос по нормали к потоку не является идеальным и т. д. Чрезвычайно сложно даже качественно разобраться в реальной ситуации, не говоря уже о том, чтобы провести расчет. [c.254]

Как указывалось выше, цилиндр реального компрессора всегда имеет объем мертвого пространства. Влияние этого объема на рабочий процесс компрессора чрезвычайно сложно и рассматривается в специальных курсах с учетом влияния целого ряда других факторов, отличающих реальный компрессор от идеального (гидравлические сопротивления всасываюшего и нагнетательного трактов, тепловое взаимодействие газа со стенками цилиндров, утечки части газа через неплотности поршневых и клапанных устройств). В общих же курсах термодинамики можно ограничиться рассмотрением влияния объема мертвого пространства на рабочий процесс компрессора, у которого, также как и у идеального, всасывающий и нагнетательный тракты не оказывают гидравлического сопротивления протекающему через них газу в процессах всасывания и нагнетания, не происходит теплового взаимодействия между газом и стенками цилиндров и в течение всего рабочего процесса отсутствуют утечки рабочего тела. В этом сл5гчае рабочий процесс компрессора представится фигурой 1—2—3—4 (рис. 69) и будет отличаться от рабочего процесса идеального компрессора только наличием линии расширения 3-4 остаточного газа, т. е. газа, который к моменту начала хода поршня от левого крайнего положения (точка 3) к правому заполняет объем мертвого пространства и не может быть вытолкнут в нагнетательный трубопровод. На некоторой части хода поршня от точки 3 к точке 4 не происходит всасываний свежих порций газа в цилиндр. Всасывание начинается только после того, как остаточный газ расширится до давления, равного давлению той среды, откуда всасывается газ. Таким образом, появляется нерабочая часть хода поршня, соответствующая объему — v . [c.124]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...