Термодинамические процессы в приводах

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ПРИВОДАХ [c.9]

Из объема V часть сжатого воздуха б а поступает в атмосферу, давление н температура которой равны соответственно и Т , а часть 0у —в полость ограниченного объема с переменным давлением Ру и температурой Ту. В пневматических системах это могут быть утечки сжатого воздуха в окружающую среду и в полости с более низким давлением. Предположим, что под действием сжатого воздуха, поступившего в систему, давление р в объеме V повысится, несмотря на утечку части воздуха, и поршень переместится. Поршень, шток и прикрепленные к нему части имеют массу т. Со стороны остального механизма действует сила Р (t). Принимая, что термодинамические процессы в пневматических приводах можно рассматривать как протекающие при установившихся режимах истечения, система уравнений будет иметь вид [c.299]

При изучении термодинамических процессов в пневматических приводах применяются исследования специалистов в области термо- и газодинамики А. М. Литвина, К. И. Страховича, [c.8]

Термодинамические процессы в пневматических приводах будем рассматривать как квазистационарные и протекающие при установившихся режимах истечения. [c.31]

Таким образом, если мы намереваемся дать более точное описание упругих тел, то у нас имеются два напрашивающихся отличительных их признака. Во-первых, термодинамические процессы в упругих телах должны быть обратимы в том смысле, что ни в одной точке тела нет диссипации. Во-вторых, поведение упругого тела не должно зависеть от предыстории деформирования например, напряжение в любой частице упругого тела определяется только текущей деформацией — в противном случае возвращение тела в начальное состояние различными процессами деформирования могло бы привести к различным напряжениям. В дальнейшем мы увидим, что второй отличительный признак приводит к более слабым ограничениям на определение упругих тел, чем первый. [c.236]

Это выражение очень часто используется в расчетах, так как огромное количество процессов подвода теплоты в теплоэнергетике (в паровых котлах, камерах сгорания газовых турбин и реактивных двигателей, теплообменных аппаратах), а также целый ряд процессов химической технологии и многих других осуществляется при постоянном давлении. Кстати, по этой причине в таблицах термодинамических свойств обычно приводятся значения энтальпии, а не внутренней энергии. [c.18]

Значения энтальпий для паров, газов и газовых смесей приводятся в технической и справочной литературе. Пользуясь этими данными, можно определять количество теплоты, участвующее в процессе при постоянном давлении. Энтальпия получила большое значение и применение при расчетах тепловых и холодильных установок и, как параметр состояния рабочего тела, значительно упрощает тепловые расчеты. Она позволяет применять графические методы при исследовании всевозможных термодинамических процессов и циклов. [c.66]

Большинство систем не удовлетворяет указанным выше требованиям, вследствие чего системы с отрицательными абсолютными температурами встречаются редко. Система ядерных спинов у некоторых кристаллов удовлетворяет этим условиям . Термодинамическое равновесие в такой системе устанавливается посредством ядерного спин-спинового взаимодействия. Этот спин-спиновой процесс установления термодинамического равновесия характеризуется временем релаксации Т2, которое имеет порядок 10 с. Взаимодействие спиновой системы с решеткой характеризуется временем релаксации Xj, которое составляет многие минуты, т. е. значительно больше I2. В термодинамике спиновых систем взаимодействие с решеткой соответствует утечке теплоты сквозь стенки системы. Значительное различие времен Ti и Т2 приводит к тому, что система спинов по достижении внутреннего термодинамического равновесия еще относительно большое время остается в практической изоляции от решетки. В течение этого времени можно говорить о термодинамически равновесной спиновой системе. [c.140]

Первое положение (Qi>tt7), как будет показано, приводит в случае равновесных систем к установлению существования термодинамической температуры и новой однозначной функции состояния — энтропии. Совместно первое и второе положения второго начала устанавливают односторонний характер изменения энтропии при естественных процессах в замкнутых системах. [c.42]

При необратимых процессах методы термодинамики равновесных процессов приводят только к энергетическим соотношениям (в основном в виде неравенств), характеризующим различие в работе, производимой термодинамической системой в данных условиях при обратимом и необратимом переходах из одного состояния в другое (в том случае, когда начальное и конечное состояния системы заданы) в некоторых частных задачах, например при адиабатическом процессе, удается, кроме того, вычислить и работу процесса. [c.331]

Этот вывод находится в кажущемся противоречии с утверждением (см. 16.6), что изотермическое сжатие в компрессоре ири одном и том же отношении давлений более выгодно, чем адиабатическое. На самом деле противоречия здесь нет работа, затрачиваемая на сжатие в процессе 12, будет меньше, чем работа ири адиабатическом сжатии, и поэтому полная работа цикла ири одной и той же работе расширения в процессе 34 окажется большей ири изотермическом сжатии. Но это увеличение работы достигается вследствие дополнительной затраты теплоты в процессе 2 2, подводимой ири сравнительно низкой температуре, что является термодинамически невыгодным и приводит к снижению термического к. и. д. [c.554]

Максимально полезная работа. Эксергия и анергия. Так как всякая необратимость приводит к уменьшению полезной работы, то увеличение энтропии изолированной системы из-за необратимости протекающих в ней термодинамических процессов может служить мерой потери максимально полезной работы max, которую могла бы совершить система при протекании в ней обратимых термодинамических процессов. Действительно, при необратимых термодинамических процессах потерянная работа самопроизвольно превращается в теплоту, которая также самопроизвольно переходит к телам с более низкой температурой, увеличивая их энтропию (а следовательно, и системы) на значение AS". [c.39]

Подстановка в формулу (323) значений п, соответствующих частным термодинамическим процессам, приводит к значениям удельных теплоемкостей этих процессов (табл. 2). [c.122]

Графические построения всегда относятся к частному веществу и частному интервалу состояний. Между тем для выяснения средствами термодинамики общих свойств парожидкостных потоков и получения зависимостей, описывающих количественную сторону явлений, требуется выразить в общей форме связи между термическими параметрами вещества в любом термодинамическом процессе. К определению такого рода связей приводит, как указывалось ранее, распространение общих принципов термодинамического исследования на систему жидкость—пар, рассматриваемую как единое целое. [c.8]

I очные расчеты термодинамических процессов современных турбоагрегатов требуют тщательного учета физических свойств их рабочего агента, причем сложность такого учета не должна приводить к усложнению расчетных формул и расчетных методов. Поэтому прежде всего следует оценить практическую возможность идеализации физических свойств рабочего агента, приняв в качестве последнего идеальный газ. [c.30]

Чтобы решить уравнение (1), необходимо знать характер изменения давления воздуха в обеих полостях рабочего цилиндра. В работе [4] приведена система уравнений, описывающих динамику пневматического привода, в том числе уравнение движения поршня и уравнения, характеризующие давления по обе его стороны, полученные в предположении квазистационарного протекания термодинамических процессов и отсутствия теплообмена между приводом и окружающей средой. Таким образом, задача сводится к решению системы из трех нелинейных дифференциальных уравнений, которую возможно решить только численными методами. В работах 4, 5] такое решение проведено посредством ЭВМ для процесса торможения при различных конструктивных параметрах пневмоприводов и разных режимах их работы. [c.221]

Повышение энергетической эффективности ПТУ за счет снижения затрат мощности турбогенератора на привод циркуляционного насоса при неизменных значениях термодинамических и расходных параметров активного (парового) и пассивного (жидкостного) потоков рабочего тела на входе в конденсирующий инжектор, а также давлении конденсации в прямом цикле р, требуют, чтобы организация рабочего процесса в конденсирующем инжекторе обеспечивала максимально возможное повышение да- [c.29]

Рассматриваемый процесс смешения является существенно необратимым. В самом деле, для того чтобы вновь разделить газ в сосуде на две части, имеющие существенно различные температуры и давления, надо было бы затратить внешнюю работу, тогда как процесс смешения (выравнивание температур и давлений) идет самопроизвольно. Как и во всяком необратимом процессе, в рассматриваемом процессе смешения энтропия возрастает. Этот вывод очевиден и из иных соображений поскольку, как показано в гл. 3, любые процессы в изолированной термодинамической системе приводят к увеличению энтропии системы, то очевидно, что и в рассматриваемом нами процессе смешения энтропия газа возрастает. [c.252]

Анализ внутренней необратимости термодинамических процессов свидетельствует, как это будет показано ниже, что реализация цикла Карно в конечном счете не приводит практически к достижению максимальной энергетической эффективности. Кроме того, термодина- [c.85]

Для обратимых равновесных потоков показатель изоэнтропы дает возможность определить соотношение между давлением и плотностью, скорость потока, термодинамическую скорость звука и ряд других газодинамических характеристик. Однако большинство встречающихся на практике процессов течения двухфазных сред происходит неравновесно. Степень неравновесности зависит от многих факторов градиентов скоростей фаз, дисперсности среды, времени процесса, начальных и граничных условий и т. п. Причем в зависимости от размеров и структуры жидкой фракции в процессе расширения двухфазной смеси возможны не только конденсация, но и испарение — подсушка среды. Кроме того, скорости фаз в потоках, как правило, различаются, что приводит к дополнительным потерям на трение, выделение тепла и соответственно рост энтропии, Очевидно, что в этих условиях использовать термодинамический показатель k нельзя и речь может идти лишь о показателе адиабаты, учитываюшем степень неравновесности и необратимости процесса. Если исключить из анализа явления, характерные и для однофазных сред потери в пограничном слое, потери от неравномерности поля скоростей в вязких средах и др., то основными причинами необратимости процессов в двухфазных потоках можно считать потери от механического взаимодействия теплообмена и массообмена при конечной скорости обменных процессов между фазами. [c.73]

Далее мы отметили, что для завершения всех естественных процессов требуется конечное время, что неизбежно приводит к некоторому отклонению системы от состояний истинного устойчивого равновесия. Так как все термодинамические данные связаны с устойчивыми состояниями, то оказалось удобным постулировать некоторые гипотетические квазистатические процессы, в ходе которых система должна плавно проходить через непрерывную последовательность квазистатических устойчивых состояний. Поскольку квазистатические процессы должны протекать бесконечно медленно, они являются идеализированными процессами, на которых основываются теоретические расчеты. Заметив, что на примере этих процессов мы впервые познакомились с чрезвычайно важным классом идеальных процессов, называемых обратимыми, мы завершили обсуждение установлением связи между необратимостью и отклонением от устойчивого равновесия. Была также отмечена связь между необратимостью и потерей возможности совершения работы (или большим потреблением работы по сравнению с идеальным случаем). Это обстоятельство, имеющее существенное значение с прикладной точки зрения, будет изучено в последующих главах, [c.48]

На практике сделать установку в виде, показанном на рис. 5.20, сложно, поэтому она реалкзуется в одной из модификаций, показанных на рис. 5.21, с приводом поршней чаще всего от шатунно-кривошипного механизма. Модификация I повторяет без изменений схему на рис. 5.20. Модификации П и III конструктивно более просты в них два поршня заменены одним, а перемещение газа из полости Vq в и обратно производится специальным вытеснителем. При движении вытеснителя вверх газ переталкивается из полости Fg в Кр и наоборот. Поршень 2 при движении вверх сжимает газ, осуществляя функции теплого поршня, а при движении вниз воспринимает работу расширения как холодный поршень. Термодинамические процессы в установках всех трех модификаций проходят совершенно одинаково. Наиболее распространена модификация II, использованная фирмой Philips, впервые выпустившей такие рефрижераторы на азотный уровень температур с гелием в качестве рабочего тела. КПД таких машин довольно высок и достигает примерно 40 % при оптимальной температуре Го (около 120 К). При Го = 80 К = 20 %. [c.322]

При исследовании пневматических машин ударного действия возникает много задач, интересных как для исследователей указанных устройств, так и для исследователей пневматических приводов машин-автоматов. Термодинамические процессы в этих группах идентичны и описываются одинаковыми уравнениями. Не имея возможности останавливаться подробно на анализе работ, относящихся к области исследования пневматических машин ударного действия, укажем наиболее интересные с точки зрения теоретических разработок. Это работы В. М. Мосткова, И. С. Кас-сациера, Б. В. Суднишникова, О. Д. Алимова, В. Ф. Горбунова, Ю. Н. Попова и др. [c.13]

Уравнения (2.41) и (2.42) следует интегрировать ло те - пор, по <а по мере роста давления в рабочей полости и падения давления в выхлопной полости не наступит такси момент, когда давление в них сравняется (р = р ). Затем давление в рабочей полости станет выше, чем в выхлопной, и направление утечек воздуха из одной полости в другую изменится. С этого момента термодинамические процессы в рабочей полости будут описываться уравнениями (2.39) и (2.40). При составлении программы расчета привода с утечками на ЭВ Ч необходимо предусмотреть в ней сравнивание да плен ИИ в сооощаю-щихся полостях, в зависимости от результатов которого дол.жно производиться интегрирование тех или иных уравнений. [c.75]

Часто техническая необходимость применения вихревых труб для охлаждения связана с ограничениями по расходу сжатого воздуха, требующими минимизации диаметра вихревой трубы при сохранении ее термодинамических характеристик. Это приводит к противоречию, связанному с масштабным фактором. Его преодоление требует определенных усилий по совершенствованию процесса энергоразделения у маломасштабных вихревых труб. Методы интенсификации процесса энергоразделения в маломасштабных вихревых трубах за счет отсоса наиболее нагретых периферийных масс газа с периферии камеры энергоразделения [7, 8] и нестационарного выпуска горячего потока через дроссельное устройство позволили приблизить уровень их термодинамической эффективности (ф = 0,22) к 22%, в то время как адиабатная труба с диаметром d > 20 мм уже позволяла достигать 0,27, а неадиабатная коническая труба В.А. Сафонова давала ф = 0,3. Этот факт обусловил необходимость разработки новой конструкции вихревой трубы, особенность которой состояла в выполнении оребрения на внутренней поверхности камеры энергоразделения на части ее горячего конца [35]. Часть камеры энергоразделения, примыкающая к дросселю (рис. 6.9), была выполнена в виде тонкослойного пластинчатого теплообменника, набранного в виде пакета из штампованных теплопроводных пластин, чередующихся с герметизирующими прокладками, обеспечивающими необходимый шаг. [c.292]

В настоящей г лаве даются понятия о термодинамической, статистической и информационной энтропии, рассматриваются типы термодинамических систем, а также основные принципы макродинамики и синергетики, контролирующие самоорганизацию диссипативных структур в квазизакрытых и открытых системах. Приводятся примеры самоорганизации таких структур применительно к процессам, протекающим вдали от термодинамического равновесия в различных системах. [c.6]

При изучении движения в упругих телах мы до сих пор считали, что процесс деформирования происходит обратимым образом. В действительности процесс термодинамически обратим, только если он происходит с бесконечно малой скоростью, так что в каждый данный момент в теле успевает установиться состояние термодинамического равновесия. Реальное движение происходит, однако, с конечной скоростью, тело не находится в каждый данный момент в равновесии, и поэтому в нем происходят процессы, съремящиеся привести его в равновесное состояние. Наличие этих процессов и приводит к необратимости движения, проявляющейся, в частности, в диссипации механической энергии, переходящей в конце концов в тепло ). [c.177]

В первой части пособия излагаются основные понятия и законы термодинамики, термодинамические свойства рабочих тел, анализ термодинамических процессов и циклов. Рассматриваются циклы тепловых двигателей и холодильных машин, приводится эксерготический анализ эффективности тепломеханических систем. Во второй части описываются явления теплопроводности, конвективного теплообмена и теплового излучения, даются основы теплового расчета теплообменных аппаратов. Изложение математической теории теплообмена и теории подобия в начале второй части пособия позволило обеспечить единый подход к рассмотрению задач теплопроводности и конвективного теплообмена и избежать повторений. [c.6]

Рабочие процессы, протекающие во внутреннем контуре ТРДД, подобны процессам в ТРД, а следовательно, подобны и их термодинамические циклы. Отличие рабочих процессов заключается в том, что на 5 Т-диаграмме цикла ТРД (см. рис. 6.3, а) между точками в и к появляется лишь одна дополнительная точка кц, соответствующая концу процесса сжатия в вентиляторе, мощность турбины затрачивается не только на привод компрессора, но и на привод вентилятора. [c.262]

Зависимость работы от характера процесса приводит к ряду важных физических и математических следствий. Действительно, если подынтегральное выражение не является полным дисрфереициа-лом некоторой функции, то интеграл по замкнутому контуру от такого выражения в общем случае ие равняется нулю. Следовательно, при замкнутом термодинамическом процессе (цикле) 1-2-3 1 (рис. 6, б) система получает от окружающей среды (или отдает ей) некоторое ко- [c.28]

В настоящее время дли оценки влияния необратимости нспользуют-гй два метода. В основу метода эксергетических по-т о к о в положен подсчет потоков эксергин рабочих тел, входящих в систему, подводимой теплоты и потоков эксергии, покидающих систему. При этом учитываются эксергия потока рабочего тела по уравнению (737), эксергия потоков теплоты по уравнению (7,38), а также подводимая и отводимая организованная энергия / , г. е, работа всех видов. У1,ля определ( ННя эксергии рабочих тел и теплоты удобно использован, эксергетические диаграммы. Если рабочее ге.ло, покидающее систолу, имеет ненулевую эксергию, то она учитывается только и тех случаях, когда рабочее тело предназначено для получения от него работы в каких-либо других установках (например, сжатый воздух от компрессора, предназначенный для привода пневматических машин). При наличии необратимых процессов в системе суммарный поток отводимой эксергии всегда меньше суммарного потока подводимой эксер-гнп на величину эксергетических потерь. Термодинамическое совер-шенпво системы характеризуется эксергетичсским КПД [c.374]

Для иллюстрации применения в термодинамике методов эксерге-тического анализа ниже приводится ряд примеров оценки термодинамических процессов или работы элементов тепловых установок г использованием понятия эксергии. [c.375]

Коррозия —это процесс разрушения металлов вследствие химического, электрохимического или биохимического взаимодействия их с окружающей средой. Коррозия протекает самопроизвольно согласно законам кинетики возможных термодинамических реакций и приводит к понижению свободной энергии металла, в результате чего образуются более устойчивые в термодинамическом отношении соединения. Термин коррозия произошел от латинского слова orrosio — разъедание. [c.9]

Однако при анализе поведения графита в процессе сублимации встречаются большие трудности, связанные с неопределенностью термодинамических свойств паров графита при температурах выше 3000 К. Наиболее полная и точная из существующих в настоящее время методик расчета сублимации графита приводится в работе Скала и Гильберта [Л. 7-1], однако согласно последним термодинамическим расчетам в ней не учтено поведение ряда важных компонент (в основном соединений углерода с азотом 2N2, 2N4, а также сублимирующих компонент Сг, С4 и С5). Кроме того, в [Л. 7-1] занижена теплота образования циана. Пренебрежение рядом компонент вело к некоторому занижению скорости уноса, в то же время уменьшение теплоты образования циана, наоборот, обусловливало завышение его концентрации и, следовательно, суммарной скорости уноса массы. [c.180]

В работах Т. Де Донде указанные затруднения преодолеваются введением новой функции состояния — сродства, непосредственно характеризующего химическую реакцию и тесно связанного с ее термодинамической необратимостью. С помощью этой функции рассчитывается некомпенсированная теплота или связанное с протеканием химической реакции возрастание энтропии. Для количественного описания химического процесса Т. Де Донде вводит понятие степени полноты реакции . При этом состояние рассматриваемой системы определяется двумя физическими переменными (например, 7 и У или 7 и Р) и по существу химическими переменными — параметрами каждый из которых относится к одному из возможных в рассматриваемой системе физико-химических процессов. Понятие степени полноты реакции имеет широкий смысл и может быть использовано для описания не только химических, но и других процессов, в частности фазовых превращений, которые формально можно представить с помощью сте-хиометрических уравнений, а также процессов типа порядок — беспорядок в твердых растворах, для которых записать химическое уравнение не представляется возможным. Как видим, круг вопросов, рассматриваемых методом Де Донде, необычайно широк. Для указанных выше процессов непосредственный расчет возрастания энтропии неизбежно приводит к введению понятия сродства, которое всегда имеет тот же знак, что и скорость реакции, и может рассматриваться как движущая сила протекающего в системе процесса. [c.10]

Рассмотрены фундаментальные проблемы, возникающие нрн применении второго лакона термодинамики к аналилу систем на макроскопическом и микроскопическом уровнях. Пока.чано, что неравновесность состояния системы может стать причиной возникновения в ней порядка и что необратимые процессы могут приводить к возникновению нового типа динамических состояний материи, названных диссипативными структурами . Кратко изложена термодинамика диссипативных структур. Дано определение необратимых процессов, в основе которого лежат свойства систем, проявляющиеся на микроскопическом уровне, и разработана теория преобразований, позволяющая ввести неунитарные уравнения движения, в явной форме обнаруживающие необратимость системы и ее приближение к термодинамическому равновесию. Дан краткий об.чор исследований, проведенных в данной области группой исследователей, работающих в Брюссельском университете. По мере развития теоретической химии и физики в данном направлении термодинамические концепции, по-видимому, будут играть в них все более важную роль. [c.123]

Хотя с помощью расчетных методов можно получить подробные данные ио многим аспектам рабочего процесса, основная цель состоит в том, чтобы обеспечить работоспособность двигателя или конструкции двигателя с точки зрения выходной мощности и суммарного КПД. Выходная мощность и подведенная тепловая энергия определяются по результатам анализа идеального термодинамического процесса, проведенного либо методом Шмидта, либо полуадиабатным методом. Эти параметры можно обозначить символами Р терм И терн СООТВеТСТВСН-но. Вырабатываемая мощность уменьшается вследствие аэродинамических потерь в теплообменнике Я - и механического трения в механизме привода н в системе уплотнения. Следовательно, эффективная мощность двигателя выражается соотношением [c.321]

Процесс перемешивания особенно хорошо иллюстрирует это явление, которое более подробно будет изучено в гл. 9. Как будет показано в гл. 12, адиабатические процессы не приводят к изменению энтропии системы лишь в той идиллической термодинамической стране, которую в разд. 2.14 мы назвали Термо-топией и в которой все процессы обратимы. Поэтому, если система перешла адиабатически из состояния 1 в состояние 2, обратный переход из состояния 2 в состояние 1 возможен лишь в случае идеального адиабатического обратимого процесса. [c.62]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...