Тепловые воздействия рабочего тела

ТЕПЛОВЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ РАБОЧЕГО ТЕЛА [c.43]

Общие сведения. Детали корпусов являются основными несущими частями, на которых монтируют остальные детали, узлы и механизмы машин, приборов и аппаратов, используются для герметизации (сохранения смазочного материала, жидких, газообразных и твердых рабочих тел и др.) и защиты конструкций от внешних воздействий (механических, коррозионных, тепловых и др.). [c.460]

Передача энергии в тепловой форме и передача энергии в механической форме, т. е. теплота и работа, являются способами энергетического воздействия окружающей среды на тело, поведение которого изучается. Под влиянием энергетического воздействия происходит изменение состояния рабочего тела, т. е. совершается термодинамический процесс. Характер процесса и особенности его протекания зависят от размера и направления теплового и механического воздействий. [c.19]

Из представления о равновесных процессах вытекает и представление об их обратимости. Если процесс происходит в результате бесконечно малых и сменяющих одна другую разностей давления dp и температур dT рабочего тела и внешней среды, то количественные соотношения между механическими и тепловыми воздействиями, определяющие взаимодействие рабочего тела и окружающей среды, по абсолютной величине будут одинаковы независимо от з ака dp и dT, т. е. иначе говоря, от направления процесса. В этом состоит характерная особенность обратимых процессов, заключающаяся в том, что в этих случаях рабочее тело в течение обратного процесса проходит в обратной последовательности через все состояния прямого процесса, а окружающая среда с возвращением в исходное состояние рабочего тела, также пройдя в обратной последовательности через все состояния прямого процесса, тоже возвращается в свое исходное состояние. [c.16]

Произведенный выше общий физический анализ качественного различия между воздействием миграции теплоносителя и воздействиями теплового контакта и контурной деформации логически приводит к постановке главной методологической проблемы учения о превращении тепла в работу при переменной массе рабочего тела — проблемы установления термодинамической природы воздействия, воспринимаемого или производимого рабочим телом, при миграции теплоносителя. [c.19]

Рассмотрим вначале вариант явления миграционной теплопередачи при расходной миграции теплоносителя (левая часть рис. 6). Здесь так же, как и в явлении миграционной деформации, процесс в зоне воздействия миграции можно рассматривать состоящим из двух процессов процесса отпадения элемента от рабочего тела и процесса выталкивания элемента из рабочей полости. В момент отпадения от тела элемент имеет удельную внутреннюю энергию, равную удельной внутренней энергии действующих элементов, и, следовательно, тепловая энергия, отведенная от рабочего тела только посредством выноса из рабочей полости элемента весом dVo, будет определяться соотношением [c.25]

Приходный миграционный теплообмен, являющийся мерой миграционно-теплового воздействия в целом, определен выше как количество энергии, подведенной извне к рабочему телу в форме тепла миграцией теплоносителя. Но такое определение приходного миграционного теплообмена ничего не говорит о том, каким образом этот теплообмен изменяет энергию рабочего тела, т. е. с какими характеристиками тела он сопряжен. [c.29]

Первые два тепловых воздействия являются внешними тотальными воздействиями и ими определяется энергобаланс рабочего тела (тотальный энергобаланс) и изменение внутренней энергии рабочего тела. [c.44]

В классической термодинамике для рабочего тела постоянной массы в соответствии с установленными двумя качественно различными видами воздействий определены две энергетические степени свободы — тепловая и механическая. [c.48]

Изложенный анализ степеней свободы относится только к рабочему телу в целом и не распространяется на элементарные частицы тела. Отдельная макроскопическая частица тела в силу условий своего выделения является физическим объектом постоянной массы. Поэтому отмеченные выше тотальные воздействия, производимые на поверхности тела, трансформируясь и объединяясь, доходят до отдельных фиксированных частиц тела и воспринимаются ими только в двух формах — тепловой и механической. [c.49]

Так как процессы при переменной массе рабочего тела рассматриваются одновременно с процессами при постоянной массе и первые процессы могут переходить во вторые, то показатель процесса должен в равной мере определять направленность тех и других процессов, т. е. должен быть единым для миграционных и контактных процессов. Третье условие к показателю процесса заключается в необходимости оценки направленности процесса как при постоянном, так и при переменном соотношении между тепловыми и механическими воздействиями, что означает необходимость оценки направленности процесса не только на конечном его интервале, но и в данный момент процесса. Из последнего условия следует, что исходное соотношение для показателя процесса должно иметь дифференциальную форму. [c.56]

Из вышеизложенного необходимо заключить, что принцип существования энтропии не предусматривает существования тепловой миграции и что тепловая миграция не вписывается в рамки этого принципа. Учитывая расчетно-методическую целесообразность идеи введения особых функций состояния в качестве средства более широкого выражения соотношений мел<ду переменными состояния и внешними воздействиями, ниже излагается попытка реализовать указанную идею применительно к рабочему телу переменной массы помимо понятия энтропии. [c.60]

В соответствии с принципом корреляцией установление тепловой функции состояния рабочего тела переменной массы, т. е. переменной состояния этого тела, определяемой калорическими воздействиями как контактными, так и миграционными, может быть основано на следующем положении элементарное изменение тепловой функции состояния рабочего тела переменной массы прямо пропорционально элементарному количеству суммарного калорического воздействия [c.62]

При построении изложенных выше канонических описании изменения состояния рабочего тела переменной массы неизменно учитывался принцип несводимости качественно различных воздействий. Выражением этого явилось введение в зависимости (57) и (62) отношений тепловых воздействий к механическим. [c.64]

В современной теплотехнике имеются тепловые машины (в частности, ракетные двигатели), в которых процесс превращения тепловой энергии в механическую совершается при неизменном состоянии рабочего вещества. Если исходить из принятого в технической термодинамике определения термодинамического (тепломеханического) процесса как последовательности изменений состояния рабочего тела, то можно прийти к отрицанию наличия процесса в указанной машине. В термодинамике тела переменной массы тепломеханический процесс определяется как сумма последовательности внешних воздействий и изменений состояний рабочего тела и рабочего вещества. [c.82]

В разделе 7.1.1 уже указывалось, что поток тепла, воспринимаемый поверхностями нагрева в переходном режиме, не равен потоку тепла, передаваемого рабочему телу в установившемся режиме. Аккумулирующая способность металла труб проявляется и в тех случаях, когда температура рабочего тела не изменяется. Так, при увеличении теплового потока от Qi до Qa, прежде чем возросший тепловой поток полностью воздействует на рабочее тело, в металле труб происходит аккумуляция тепла. Изменение количества аккумулированного тепла соответствует заштрихованной площади на рис. 7.5. Приближенные зависимости, характеризующие этот процесс, были уже получены в разделе 7.1.1 (в предположении отсутствия падения те.мпературы в стенке трубы в радиальном направлении) [c.129]

Трубопроводы парогенераторов электро- Станций работают в тяжелых условиях высокое давление рабочего тела при высокой температуре (часто переменной), большая собственная масса трубопровода и рабочего тела, масса арматуры и тепловой изоляции, иногда воздействие вибрационной нагрузки. При нарушениях режима эксплуатации возникают нагрузки от неравномерного нагрева, защемления в опорах и подвесках. Работу трубопроводов в указанных условиях обеспечивают запасом надежности. [c.186]

Вместе с тем все чаще в энергетике переходят к внедрению парогазовых установок, в которых теплота выходных газов ГТУ полезно используется для нагрева сетевой воды и генерации технологического пара (тепловые схемы ГТУ-ТЭЦ) или для генерации пара двух или трех давлений и выработки дополнительной электроэнергии в паротурбинной установке (тепловые схемы ПГУ). В этих условиях важными параметрами являются электрический КПД в автономном режиме, значения параметров выходных газов и диапазон их изменения. В ряде случаев система управления ГТУ не в состоянии воздействовать на эти параметры. Из-за влияния параметров наружного воздуха и прежде всего его температуры расход и температура выходных газов значительно изменяются, что не позволяет стабилизировать параметры рабочего тела в схемах ГТУ-ТЭЦ и ПГУ (рис. 6.14). Приходится прибегать к дожиганию топлива в среде выходных газов, что усложняет и повышает стоимость установки, зачастую снижая ее экономичность. [c.203]

Подробный анализ различных определений КПД, приведенный выше, может показаться ненужным и даже искусственным, но мы считаем, что подробное освещение различных по своей природе КПД и их составляющих весьма полезно, поскольку в литературе достаточно часты случаи, когда приводимые КПД не оговариваются, и это нередко приводит к излишне оптимистичным заявлениям о преимуществах рабочих характеристик двигателя Стирлинга по сравнению с другими тепловыми двигателями. Поэтому при рассмотрении в этой главе различных аспектов воздействия температуры на рабочие характеристики мы будем тщательно оговаривать, где это возможно, приводимые результаты. Индикаторный, эффективный или какой-либо другой КПД двигателя Стирлинга весьма сильно зависит от уровня температуры, при которой энергия источника передается рабочему телу. Этим объясняется, почему большинство двигателей Стирлинга работает при постоянной [c.86]

Зона I. Холодное рабочее тело движется вдоль электродов и в значительной мере экранирует стенку электрода от воздействия горячего газа. Тепловой поток в стенку состоит из тепловых потоков [c.131]

Тепловая изоляция трубопроводов (рис. 2.63) выполняется в один, два или три слоя для снижения теплообмена рабочего тела с окружающей средой. Защиту изоляции от воздействия атмосферных осадков и труб от наружной коррозии обеспечивает [c.122]

В двигателях первого класса рабочее тело подвергается только тепловым и деформационным воздействиям. Взаимное преобразование этих воздействий подчиняется основному уравнению (II, 4 ) закона сохранения и превращения энергии ( 4). Двигатели этого класса называются поршневыми, так как их обязательным элементом является поршень (играющий роль подвижной части контрольной поверхности системы). [c.57]

Движущая сила. Движуш,ей силой называется сила, которая приводит машину в движение. В любом случае движение может осуществляться лишь при воздействии на ведущее звено внешней силы в виде рабочего тела, не входящего в состав машины. Этим телом в одном случае может быть пар или газ, действующий на поршень тепловой машины или на лопатки ротора турбины, в другом, например, в электродвигателе — электромагнитное поле. Если иметь в виду станки или другие механические [c.168]

Работа цикла оказывается тем большей, чем больше положительная работа, полученная в процессах расширения, и чем меньше отрицательная работа, затраченная в процессах сжатия. Поэтому для цикла Карно должны быть выбраны только обратимые процессы. Единственным обратимым процессом, находящимся под воздействием одного источника теплоты, является процесс, протекающий при постоянной температуре рабочего тела, т. е. изотермный процесс. В связи с этим подвод теплоты в цикл Карно от горячего источника теплоты и отдача теплового отброса холодному источнику теплоты должны происходить по изотермам. [c.40]

Любой термодинамический процесс совершается за счет механического или теплового воздействия окружающей среды на рабочее тело (например, сжатие или расширение рабочего тела, теплообмен). [c.15]

В общем случае в термодинамическом процессе могут изменяться три параметра состояния. Особое значение при теоретическом исследовании и практическом использовании явлений энергетического воздействия на рабочее тело тепловых двигателей, холодильных машин, компрессоров и других теплотехнических устройств имеют термодинамические процессу, происходящие при определенных ограничениях, например при постоянстве одного из параметров состояния, при отсутствии внешнего теплообмена рабочего тела с окружающей средой, при постоянстве теплоемкости рабочего тела и др. [c.25]

Идея о тождественности форм представления количественных мер всех равновесных взаимодействий независимо от их рода, несмотря на ее правильность, не вскрывает объективно существующего глубокого качественного отличия теплоты от работы, которое имеет приициггиальное значение (характеризуя специфику теплового движения) и которое устанавливает второе начало термодинамики. В самом деле, в то время как количество теплового воздействия Q никаким способом нельзя превратить в механическую работу без других изменений (компенсаций), количества других воздействий могут превращаться в работу без подобных ограничений. Это приводит к тому, что, в то время как количество тешювого воздействия Q превращается в механическую работу при обязательном посредстве рабочего тела, количество любого другого воздействия может превратиться в работу и без рабочего тела. Второе начало и выражает особенности теплового движения. Как же можно поэтому строить термодинамику без явного учета этой особенности, т. е. без второго начала термодинамики Согласно этому закону, к.п.д. теплового двигателя даже в идеальных условиях не может бьпь равен 1, в то время как в этих условиях к.п.д., например, двигателя, превращающего электрическое воздействие в механическую работу (электродвигатель), равен 1. Кроме того, рассматриваемая система построения термодинамики в действитель- [c.172]

Равновесным термодинамическим состоянияем называется состояние рабочего тела, которое не изменяется во времени без внешнего энергетического воздействия. Параметры равновесного состояния по всей массе рабочего тела одинаковы и равны соответствующим параметрам внешней среды. В состоянии термодинамического равновесия исчезают всякие макроскопические изменения (диффузия, теплообмен, химические реакции), хотя тепловое (микроскопическое) движение молекул не прекращается . Термодинамика изучает главным образом свойства систем, находящихся в равновесном состоянии. Последовательное изменение состояния рабочего тела, происходящее в результате его энергетического взаимодействия о окружающей его средой, называется термодинамическим процессом. В термодинамическом процессе обязательно изменяется хотя бы один параметр состояния. [c.10]

В соответствии с вышеизложенным тепловые воздействия, воспринимаемые или производимые рабочим телом, в процессах с миграцией теплоносителя проявляют себя изменением двух энергетических свойств рабочего тела — внутренней энергии рабочего тела и удельной внутренней энергии рабочего вещества. Такое двойное проявление тепловых воздействий вызвано существованием качественно различных видов тепловых воздействий. Введение расширенного обобщенного понятия теплоты не означает, что мигра- [c.43]

В связи с отмеченной разнонаправленностью влияний качественно различных воздействий на изменение состояния рабочего тела следует предполагать, что при одновременном наличии в процессе воздействий различной природы общий результирующий эффект должен определяться отношением суммы тепловых воздействий к сумме механических воздействий. Это означает, что при установлении взаимосвязи между переменными состояния и внешними воздействиями, целесообразно последние вводить в зависимость в виде отношения тепловых и механических воздействий. Для такого процесса, как процесс превращения тепловой энергии в механическую, указанное отношение само по себе представляется вполне естественной и важной характеристикой. [c.52]

Следовательно, при обеспечении обратимости материального воздействия не представляется возмох<ным обеспечить обратимость соответствующего энергетического воздействия, т. е. обеспечить обратимость процесса в целом. К изложенному необходимо еще добавить, что условие термического и механического (барического) равновесного сопрял<ения рабочего тела с внешней средой вообще теряет свой смысл для зон воздействия миграции, так как сопряжение в этих зонах по своей природе не имеет ничего общего с природой контактно-теплового и контурно-механического сопряжений. Равновесность воздействия в зоне миграции может обеспечиваться только малым перепадом давления, но при этом в случае приходной миграции исключается возможность малого перепада температур между телом и тепловым резервуаром. [c.58]

В первом случае сопоставление с соответственным циклом Карно указывает путь для совершенствования строцеосш, происходящих с рабочим телом, во втором же случае это соиоставление дает 1возможно сть сделать рациональный выбор тепловых источников, воздействующих на рабочее тело. [c.49]

Большой ресурс работы парогазовых турбин может быть достигнут за счет применения эффективных систем охлаждения деталей и узлов, подверженных действию высоких температур и нагрузок, уменьшения нагрева деталей с помощью тепловой изоляции, теплоотражательных экранов и т. п. и применения жаростойких и жаропрочных материалов и жаростойких покрытий для деталей, подвергающихся воздействию высоких температур и больших нагрузок. Еще больший эффект в увеличении ресурса работы парогазовых турбин, очевидно, может быть получен путем снижения начальной температуры газа — парогазовой смеси. При этом, конечно, снизится и к. п. д. ПГТУ. Но основное достоинство ПГТУ, работающих по новым циклам с регенерацией тепла (особенно с промежуточным нагревом парогазовой смеси), как раз и состоит в том, что, несмотря на понижение начальной температуры газа (по сравнению с авиационными газовыми турбинами), они имеют к. п. д., больший, чем обычные ПТУ, и поэтому являются конкурентоспособными с последними. Поскольку в ПТУ с открытой схемой нагрев рабочего тела осуществляется так же, как и в газотурбинных двигателях, непосредственно в камере сгорания (без применения поверхностей нагрева какого-либо теплообменника), то начальная температура газа может быть более высокой, чем в паровых турбинах, и составлять примерно 1200—1400 К. При этом нижнее значение начальной температуры относится к энергетическим (длительно работающим), а верхнее — к транспортным (авиационным — с меньшим ресурсом работы) парогазовым турбинам. Начальное же давление парогазовой смеси равно 3—30 МН/м . Такие же величины начальных тепловых параметров газа можно принять и для ПГТУ с закрытой тепловой схемой с высокотемпературным ядерным реактором. При создании парогазовых турбин, безусловно, может быть использован опыт отечественного энергетического и транспортного газо- и па-ротурбостроения. [c.78]

В более общем случае неиаоэнтропийного и неа-диабатич. течения в С. ур-ние типа (2) включает члены, учитывающие трение, подвод или отвод теплоты, массы и механич, работы к рабочему телу. С учётом этих воздействий переход скорости течения через скорость звука может происходить не только в геометрическом — сначала сужающемся, а затем расширяющемся С., но и при изменении знака воздействия на поток в канале пост, сечения. Так, дозвуковой поток в таком канале ускоряется при подводе теплоты (тепловое С.), массы (р а с X о д н о е С.), совершении газом ме-хапич. работы (механическое С.), а сверхзвуковой — при изменении знака этих воздействий на обратный. Под влиянием одностороннего воздействия величину скорости газового потока можно довести только до критической (до скорости звука), но нельзя перевести через неё. [c.600]

Экстремальные режимы нагружения (мягкий и жесткий) реализуются менее часто и при соблюдении особых условий. Близкий к жесткому режим имеет место, например, в зонах резкой концентрации напряжений [17] (пазы диска турбины [10, 22, 43], кромки водовпускных отверстий паровых котлов [32, 33, 98]) в связи с тем, что размеры этих зон существенно малы по сравнению с размерами окружающих объемов детали, деформирующихся в целом упруго. Другим примером такой реализации является деформирование поверхностных объемов детали при интенсивном тепловом воздействии и умеренной интеисивности циклического процесса теплообмена (корпуса турбин с рабочим телом высоких параметров н др.). Режимы нагружения, близкие к мягкому, могут встречаться в элементах машин и конструкций, в которых весьма высоки механические и термические напрял<ения, в результате чего возможно накопление односторонних циклических деформаций как в зонах концентрации, так и в зонах с номинальными напряжениями (оболочки тепловыделяющих элементов атомных реакторов, ковши металлургического оборудования, диски турбин при экстремальных режимах форсированных испытаний). [c.39]

Назначение системы заключается в преобразовании теплоты в работу. Следовательно, рабочее тело должно обладать способностью реагировать на внешние тепловые воздействия значительным изменением своих размеров. Между тем способность к изменению объема у разных веществ весьма различна. Конденсированные тела (капельные жидкости и твердые тела) не могут служить рабочим телом, так как изменения их объема весьма незначительны (практически они объемоустойчивы). [c.56]

Для работы теплового двигателя необходимо иметь рабочее тело, т. е. вещество, способное воспринимать и отдавать тепло, а также совершать работу. В качестве рабочего тола, вообще говоря, можно использовать любое вещество. Но практически выгодно применять только паро-газообразные, так как они при нагревании или ох.лаждении (при сообщении пм тепла или отнятии его) изменяют свои объемы намного больше, чем твердые и.ли жидкие. Такие вещества способны значительно изменять свои объемы даже без теплового воздействия с окружающими телами, только за счет измснення внешних сил, действующих на них. [c.12]

Как видно из рассмотренного примера, рабочее тело тепловых машин должно обладать способностью к значительному расширению и сжатию. В качестве рабочего тела теоретически можно использовать любое вещество, обладаюигее этим свойством. Практическое же применение получили только паро-газовыс вещества, которые под воздействием давления и при нагревании изменяют свой объем значительно сильнее, чем жидкие и твердые вещества. Это дает возможность получить от них большую работу, чем от жидких и твердых веществ. [c.16]

Обратимые и необратимые процессы. Рассмотренное уравнение вида ф (/ , V, Т) есть уравяение равновесного состояния, т. е. такого, при котором параметры состояния (давление, удельный объем и температура) по всей массе газа имеют одинаковое значение и равны соответствующим параметрам окружающей среды. Одинаковость давления обусловливает механическое равновесие, а одинаковость температуры — термическое равновесие. Из такого равновесного состояния рабочее тело может выйти только под влиянием механического или теплового воздействия окружающей среды. [c.14]

Особое место в кузнечно-штамповочном оборудовании занимают гидравлические устройства для листовой штамповки, где в качестве энергоносителя используют детонационную волну, порожденную электрическим разрядом в жидкости. Эти устройства не имеют типовой структуры КШМ - у них нет исполнительного органа в виде твердого тела, двигательного и передаточного механизмов в обычном понимании. Тем не менее такие устройства следует классифицировать как технологические машины, поскольку производится механическое движение рабочего тела (жидкости) для изменения формы объекта труда - обрабатываемой заготовки. Отсутствует типовая структура и в магнитноимпульсных установках, основанных на использовании электромеханических сил взаимодействия магнитного поля с электрическим током в металлической заготовке. В термопрессах, использующих для технологического воздействия тепловое расширение - сжатие колонн, которые разогреваются индуцированными токами, - нет двигательного и передаточного механизмов. Как видно, во всех этих устройствах для осуществления движения, деформирующего заготовку, используют электрическую энергию и особенности физических свойств рабочего тела, деталей конструкции или заготовки. Поэтому такие устройства объединяют в класс электрофизических КШМ. [c.10]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...