Задачи и методы термодинамического расчета

Задачи и методы термодинамического расчета [c.213]

В настоящее время не только выработаны экономные методы решения подобных уравнений, но имеется множество универсальных программ для решения этих задач в самом общем виде. Более того, сейчас, по-видимому, вполне можно было бы даже организовать соревнование программ для теплового расчета топливных смесей, подобно тому, как это уже не раз делалось для играющих в шахматы программ. Пусть не обижаются любители этой игры, справедливо считающие свою задачу куда более сложной. Сходство есть, и вполне определенное. С увеличением числа химических элементов, находящихся в топливе, резко усложняется комбинаторика образующихся и диссоциирующих веществ. Как и в шахматах бессмысленно, или во всяком случае — нерационально, перебирать все формально возможные ходы, так и в термодинамическом расчете было бы бессодержательным вычислять парциальное давление каждого, скажем, из двухсот веп еств, приходящихся на десять исходных химических элементов. Машина, а точнее — программа, должна заранее суметь выбросить из рассмотрения такие вещества, парциальное давление которых измеряется ничтожно малыми величинами, лежащими за пределами точности расчета. [c.216]

Термодинамика является одним из разделов теоретической физики и развита во многом трудами математиков и физиков, что сказывается на ее логической структуре, методах и терминологии. Химику приходится привыкать ко многим новым для него понятиям, заимствованным из теоретической механики, специальных разделов математики и физики, приходится часто принимать на веру доказательства и вспомогательные средства, с помощью которых на фундаменте исходных аксиом строится здание термодинамических соотношений, выводов, следствий. При этом может возникнуть и, к сожалению, существует неверное представление, что если не ставить перед собой задачу расширения теоретической базы термодинамики, занимаясь только использованием уже имеющихся выводов и формул, то достаточно освоить несложную технику термодинамических расчетов, а их глубокое обоснование, так же как и строгие формулировки основных понятий не столь важны и представляют для химика скорее общеобразовательный, чем практический интерес. [c.4]

При расчетах равновесий в сложных системах для задания химического и фазового составов вводятся десятки, а иногда и сотни дополнительных внутренних переменных. Такие большие массивы переменных и соответствующих им входных данных делают мало пригодными обычные, рассмотренные выше методы их преобразования и даже способы записи. Для решения задачи с помощью ЭВМ требуются иные, строго систематизированные, формализованные способы представления и обработки термодинамических величин. Эффективным оказывается использование для этих целей методов линейной алгебры (см., например, [17]). Ниже рассматривается применение таких методов для преобразования переменных, описывающих состав системы. [c.175]

Особенностью таких однородных групп узлов, с одной стороны, является взаимозаменяемость в процессе их проектной оптимизации, а также возможность изменения их количества, направленности процессов по участкам схемы теплообмена, последовательности расположения элементов и других компоновочных преобразований без существенного изменения общей конфигурации термодинамического цикла. Это создает возможности взаимосвязанных перестановок элементов и сравнительно свободного перемещения в пределах их однородной группы. С другой стороны, любые компоновочные преобразования отличаются дискретным либо комбинаторным характером изменения признаков вида тепловой схемы и типов конструкций. Это, а также сложность и трудоемкость теплотехнических расчетов служат причиной неразработанности методов решения задач оптимизации конструктивно-компоновочных параметров и характеристик оборудования и технологической схемы теплоэнергетических установок. [c.40]

Хотя во многих случаях результат достигается с помощью одного лишь соотношения (1-24), все же встречаются задачи, для решения которых применения этого соотношения недостаточно по той причине, что имеющиеся данные выражены в форме, не позволяющей непосредственно вычислить движущую силу В. Поэтому зачастую необходимо одновременно решать два уравнения, подобных (1-24), с привлечением других термодинамических или кинетических данных. Такие задачи рассматриваются в гл. 6, где читатель познакомится с диаграммами энтальпия — состав и методами расчета, в дальнейшем широко используемыми в томах II и IV книги. [c.45]

Значение учебника Радцига состоит также в том, что он явился первым учебником, в котором были даны примеры и задачи. Эти примеры, хорошо подобранные и размещенные в соответствующих частях текста, позволили автору углубить отдельные положения теории, показать прикладное значение формул и продемонстрировать термодинамические методы расчетов, что имеет огромное значение при освоении курса термодинамики. Это мероприятие подняло значение сочинения Радцига как учебника по термодинамике. [c.112]

Книга состоит из двух частей первая посвящена технической термодинамике, вторая—теплопередаче. В первой части рассматриваются основные понятия, первое и второе начала термодинамики, термодинамические процессы идеальных и реальных газов, циклы двигателей внутреннего сгорания, паротурбинных установок и компрессоров, процессы истечения газов. Во второй части освещены вопросы переноса теплоты теплопроводностью, конвекцией и излучением, метод подобия и основы теплового расчета теплообменников. При изложении материала авторы старались обращать особое внимание на физическую сущность изучаемых явлений, формировать у учащихся научное понимание основ теплотехники и прививать им практические навыки в решении задач прикладного характера. При этом авторы исходили из того, что изучение теоретических основ теплотехники должно предшествовать изучению специальных курсов, посвященных парогенераторам, паротурбинным установкам, автоматизации тепловых процессов, эксплуатации теплоэнергетических установок. [c.3]

Формальный смысл введения электрохимических и других полных потенциалов — исключение из фундаментальных уравнений зависимых переменных. В сложных системах целесообразнее, однако, пользоваться более общим методом решения, сводя расчет равновесия, как и ранее (см. 16), к задаче на условный экстремум какой-либо характеристической функции, а любые соотношения (уравнения и неравенства), существующие между термодинамическими величинами, рассматривать как дополнительные условия и ограничения, которым должны удовлетворять условно независимые переменные. Покажем еще раз возможности этого подхода на примере расчета электрохимических равновесий, хотя в данном случае он не является кратчайшим путем к решению задачи. [c.148]

Термодинамика, как известно, изучает свойства равновесных макроскопических систем исходя из трех основных законов, называемых началами термодинамики, и не использует в явной форме представлений о молекулярной природе вещества. Феноменологический характер термодинамики приводит к важным результатам в отношении свойств систем, но, с другой стороны, ограничивает глубину изучения этих свойств, так как не позволяет вскрыть молекулярную природу исследуемых явлений. Задача обоснования законов термодинамики и расчета свойств систем на основе молекулярных представлений является предметом статистической механики, формирование которой происходило наряду с развитием термодинамики. Следует отметить, что, несмотря на принципиальную возможность расчета термодинамических свойств при помощи методов статистической механики, практическая ее реализация для реальных, в частности конденсированных, систем в настоящее время весьма сложна. [c.3]

Как будет показано в гл. 15, расчет абсолютной величины энтропии представляет собой несравненно более простую задачу, чем расчет абсолютных величин i или и. Расчет абсолютного значения s выполняется чисто термодинамическими методами. [c.200]

Комплексная оптимизация теплоэнергетических установок имеет целью выбор термодинамических и расходных параметров рабочих процессов установки, конструктивно-компоновочных параметров и характеристик элементов оборудования, а также вида тепловой схемы, которым соответствует минимум расчетных затрат по установке. Разработанные к настоящему времени методы математического моделирования и комплексной оптимизации теплоэнергетических установок применимы для достаточно эффективного выбора термодинамических, расходных и конструктивно-компоновочных параметров установки с фиксированной или изменяемой в узком диапазоне тепловой схемой. Решение более общей задачи, включающей оптимизацию вида тепловой схемы установки, встречает серьезные трудности в создании эффективного метода расчета тепловых схем установок и в разработке метода оптимизации вида схемы. [c.55]

Расчет коэффициентов расхода ц = В/Вт на влажном паре является затрудненным, так как неясной остается модель течения, на основании которой нужно определять теоретический расход. Возможно несколько решений поставленной задачи. Величина в соответствии с формулой (8-2) может быть определена по термодинамической схеме истечения, причем показатель изоэнтропийного процесса принимается в зависимости от степени сухости и температуры [k x, Т)], например по данным [Л. 149]. Такой метод встречает естественные возражения, так как он не учитывает переохлаждения потока, скольжения и распределения фаз по сечениям. Кроме того, коэффициент расхода терпит разрыв на верхней пограничной кривой вследствие скачкообразного изменения показателя k при переходе через кривую насыщения. На рис. 8-4, а показано изменение коэффициента ц, рав, рассчитанного таким способом. С ростом уо коэффициент возрастает, причем в зоне уо = 0 функция ц рав (г/о) терпит разрыв. [c.213]

Вывод. Построение, позволяющее определить неизвестное 5-состояние и вместе с ним рассчитать скорость массопереноса, весьма несложно. При этом, в частности, удается избежать большого объема численных расчетов, связанных с методом проб и ошибок. Однако не представляется возможным исключить лучистую составляющую теплового потока или составляющую, учитывающую зависимость проводимости g от В. Преимущества использования /if-диаграммы (мы надеемся, что они станут еще более очевидными в 6-4) заключаются в ускорении расчета (при наличии построенной диаграммы), а также в том, что h—f диаграмма позволяет лучше понять относительную роль различных параметров задачи. Последнее преимущество, а также удобство вследствие необходимости построения диаграммы лишь один раз для определенной пары веществ при данном давлении вытекают из того, что форма линий диаграммы энтальпия — состав (изотермы и 5-кривая) характеризует все общие термодинамические аспекты задачи. Частные особенности конкретных условий массопереноса проявляются в расположении характерных точек, используемых при построении. [c.265]

Решение любой газодинамической задачи должно удовлетворять уравнениям неразрывности, количества движения и энергии. В случае нестационарного течения уравнения получаются нелинейными, и пока не имеется общего метода их решения. Хотя с помощью быстродействующих счетных машин можно решить полную систему уравнений для трехмерного течения, в настоящее время для течений, встречающихся в двигателе Стирлинга, в достаточной степени разработаны лишь методы расчета одномерного потока. Это ограничение означает, что все основные параметры считаются зависимыми только от одной пространственной переменной к времени. При использовании этого основного предположения подразумевается, что скорость потока параллельна единственной пространственной координате п что все поверхности, перпендикулярные этому направлению, являются поверхностями постоянной скорости и постоянных параметров состояния. Задача о нестационарном течении решена, если в любой момент времени в любой точке системы известны параметры состояния, определяемые двумя параметрами термодинамического состояния, и скорость потока [54], В принципе можно определить любые три независимых параметра, но предпочтительнее те, которые можно измерить экспериментально, чтобы получить возможность подтвердить математическую модель. [c.336]

Мы построили три различных ансамбля, описывающих системы в тепловом равновесии. Из самой процедуры вывода видно, что эти ансамбли соответствуют различным вполне определенным условиям, накладываемым на тот тип системы, который ими описывается (заданными величинами являются либо энергия, либо температура, либо химический потенциал). Покажем теперь, что в действительности можно забыть об этих ограничениях, поскольку результаты расчетов любых термодинамических величин при использовании каждого из трех методов оказываются весьма близкими. Последнее обстоятельство очень важно, поскольку дает возможность во многих случаях пользоваться попеременно то одним, то другим методом при решении одной и той же задачи, руководствуясь просто практическим удобством вычислений. [c.154]

Теплоемкость относится к числу важнейших термодинамических свойств раствора. Необходимость изучения теплоемкостей диктуется как потребностями химической технологии (расчет тепловых режимов реакторов, подбор теплоносителей и т. д.), так и ролью, которую играет теплоемкость в термодинамике растворов. Можно выделить по крайней мере два аспекта, в силу которых теплоемкость следует отнести к весьма информативным свойствам раствора. С одной стороны, теплоемкость является ключом к изучению температурной зависимости термодинамических функций смешения, а необходимость подобных исследований в настоящее время не вызывает сомнений. С другой стороны, изучение теплоемкостей представляет собой вполне самостоятельную задачу, поскольку давно замечено, что теплоемкость очень чувствительна к таким явлениям в жидкостях, как ассоциация, комплексообразование, изменение структуры раствора и т. п. К этому следует добавить, что изучение теплоемкостей — прекрасный метод исследования фазовых переходов в растворах и критических явлений, связанных с взаимной растворимостью жидкостей. [c.193]

В заключение укажем, что все известные нам процессы, непрерывно протекающие в природе и в технике, являются необратимыми. Однако термодинамика обычно рассматривает только обратимые процессы, протекающие в идеализированных системах бесконечно медленно. В этом состоит особенность метода термодинамики как науки. Применение этой методики основывается на том, что подавляющее большинство процессов, с которыми приходится иметь дело на практике,, мало отличаются от обратимых и вполне могут быть заменены последними. В тех же случаях, когда реальные процессы существенно отличаются от идеализированных, это должно быть учтено соответствующими поправками в практических числовых расчетах. Такой метод обусловливается тем, что особенности необратимых процессов делают непосредственный термодинамический анализ их весьма трудной задачей. [c.79]

Новые, динамические методы в физике высоких давлений. Изучение законов распространения ударных волн в конденсированных средах (в металлах, в воде и т. д.) имеет большое теоретическое и практическое значение, в частности, для понимания и расчета взрывных явлений. Теоретическая обработка результатов этих исследований дает ценные сведения об уравнении состояния твердых и жидких тел в области высоких давлений,, которые нужны для решения ряда проблем физики твердого тела, геофизики, астрофизики и т. д. В отличие от газов теоретическое описание термодинамических свойств твердых и жидких тел представляет очень сложную задачу. Поэтому особо важную роль здесь приобретают экспериментальные методы исследования. До недавнего времени физика высоких давлений ограничивалась изучением веш ества, сжатого в статических условиях, в пьезометрах различной конструкции. Таким путем, однако, невозможна без строительства огромных установок сжать веш ество до давлений выше ста тысяч атмосфер и обеспечить условия для надежных измерений. Между тем для современных науки и техники интерес представляют давления в сотни тысяч и миллионы атмосфер. [c.252]

В этой главе будет показано, как термодинамические свойства и константы равновесия могут быть получены для равновесных газовых смесей путем использования методов статистической механики и квантовой теории. При написании этой главы мы не стремились к тому, чтобы дать исчерпывающее изложение этого раздела науки. Скорее, цель заключалась в иллюстрации того, как применяются методы статистической механики там, где к расчетам привлекается квантовая теория, и в приведении выражений для термодинамических свойств и констант равновесия, которые могут быть использованы в задачах, описанных в предыдущих главах этой книги. [c.326]

Если для газов расчеты термодинамических функций не вызывают больших затруднений, то теоретическое описание термодинамических свойств.твердых и жидких тел при тех высоких давлениях, которые развиваются в мощных ударных волнах, представляет собой очень сложную задачу, в настоящее время весьма далекую от своего окончательного решения. Поэтому особую роль приобретают экспериментальные методы исследования конденсированного вещества в сжатом состоянии. [c.533]

Наиболее простым и надежным методом термодинамического расчета тепловых процессов является, как известно, графический метод с помощью диаграммы i-s. Но применительно к парогазовым смесям диаграмма i-s должна иметь еще третью координатную ось, определяющую количественный состав смеси. Стремление избежать применения трехмерных диаграмм привело к появлению диаграмм, построенных при упрощающих условиях на плоскости и позволяющих графическим способом решать отдельные частные задачи. Лучшими из них являются предложенные Ф. Бошняковичем совмещенные диаграммы I-K и S-K, где К — концентрация влаги в парогазовой смеси. Однако эти диаграммы оказались очень сложными в применении. Поэтому возникла необходимость разработать другие принципы построения энтропийных диаграмм для парогазовых смесей П2], позволяющие строить их в прямоугольной системе координат на плоскости. [c.6]

Освоение методов термодинамического расчета поставило на научную основу задачу выбора топлива и в определенной мере освободило ракетную технику от обременительных модельных испытаний. Появилась возможность расчетным путем определить удельную тягу, не заботясь, в частности, о том, созданы, или нет предпосылки для промышленного производства исследуемого топлива. Такое расчетное предвидение имеет громадное значение для стратегии технического развития. Мы уже говорили, что создание новых мощных ракет-носителей приводит в движение многие отрасли промышленности, в том числе и химическую, и затрагивает экономику в общегосударственном масштабе. Если топливо оказывается перспективным и его применение сулит решение новых, доселе не решавшихся задач, тогда естественно возникает вопрос, в каком количестве следует производить это топливо, каковы необходимые мощности, капитальные затраты и, наконец, — где еще, кроме ракетной техники, могут оказаться потребляемыми новые производимые в промышленном масштабе вещества. Это — уже не только техника и экономика, но и политика, во всяком случае, — техническая. Но так илп иначе, решению подобных глобальных задач предшествует всесторонняя инженерная оценка достигаемого эффекта, и здесь нельзя недоо11,снивать возможностей и роли оперативного расчетного определения свойств и характеристик перспективных топлив. [c.214]

Сложность записи в явном виде (20.10) или лодобных выражений для других характеристических функций заключается в необходимости учесть все возможные в этой системе в принципе фазы и составляющие вещества, причем их свойства yJ должны быть заданы во всем интересующем интервале изменения переменных, поскольку заранее, до решения задачи, не ясно, какие части системы из всего виртуального набора их будут при данных условиях устойчивыми, а какие неустойчивыми. При последующем расчете эта исходная максимально сложная модель внутреннего строения системы может только упрощаться. Если же какая-либо из возможных фаз или составляющее не учтены в начале расчетов, то они не будут лредставленньши и в конечном результате, что может явиться причиной плохого соответствия между реальной равновесной системой и ее термодинамическим образом. Значения термодинамических функций составляющих (обычно требуются энтальпии ь энтропии их образования) находят в справочной литературе, в периодических изданиях, оценивают приближенными методами или получают в результате специально поставленных экспериментов. [c.172]

В общем случае определение термофизических свойств такой плазмы является задачей многих тел (причем без малого параметра разложения), аналитическое решение которой пока не получено. Существующие к настоящему времени приемы и методы расчета состава и термодинамических функций плотной низкотемпературной неидеальной плазмы (Г=1) по погрешностям оценки параметров плазмы существенно уступают соответствующим методам расчета идеального газа. Наиболее слабым звеном в этих методах является отсутствие теоретических предпосылок для оценки погрешностей расчета. Эксперименты на ударных трубах, с пробоем диэлектриков и другие в силу значительных погрешностей не могут к настоящему времени однозначно базироваться на той или иной методике расчета. В такой ситуации следует стремиться к наиболее простым формам уравнения состояния плазмы, а оценку коэффициентов, входящих в него, с погрешностью 3-4% считать удовлетворительной. При этом следует иметь в виду, что традиционная химическая модель (модель смеси) даже для плазмы с Г s 7 может дать удовлетворительные результаты по большинству параметров плазмы при обоснованном учете связанных, состояний и кулоновского взаимодействия. Достаточно надежные результаты могут быть получены также для некоторых параметров с использованием методов разложения термодинамических величин в канонические ансамбли, дать приемлемые результаты для не слишком широкого диапазона давлений в канале. [c.51]

Исследование тепловых эффектов химических процессов во второй пол овине XIX в. (П. Э. М.Берт-ло, X. П. Ю. Томсен, Н. Н. Бекетов и др.) на основе открытого Г. И. Гессом закона постоянства сумм тепла химической реакции привело к созданию термохимии, которая, в свою очередь, оказала большое влияние на формирование-химической термодинамики [16]. Успехи, достигнутые в области химической термодинамики в конце ХТХ в., дали возможность осуществить ряд крупных открытий в области химического синтеза. К ним относится и уже упоминавшийся каталитический синтез аммиака. Разрешить эту важнейшук> научную проблему удалось в результате раскрытия закономерностей, которым подчиняется химическое равновесие. Синтез аммиака, как известно, требует особых термодинамических условий, связанных с резким уменьшением объема получаемого продукта по сравнению с объемом исходных азота и водорода. Общие принципы химического равновесия в зависимости от температуры высказал в 1884 г. Я. Вант-Гофф. В том же году А. Ле Шателье сформулировал общий закон химического равновесия, который затем (1887 г.) с позиций термодинамики был обоснован К. Брауном. Последующие работы принадлежат немецким ученым В. Нерпсту и Ф. Габеру, которые в 1905—1906 гг. сделали необходимые термодинамические расчеты химического равновесия реакции образования аммиака при высоких температурах и давлениях, дав тем самым конкретные рекомендапии для осуществления (1913 г.) промышленного синтеза [17]. Достижения химии стали оказывать всевозрастающее влияние на прогресс химической технологии, области применения которой непрерывно расширялись. Установление закономерностей управления химическими процессами вооружило технологию теорией и методами для более активного-преобразования вещества природы. Если главной задачей технологии предыдущего периода было получение исходных веществ для производства других уже известных химических соединений и продуктов (серная кислота, сода, щелочи и др.), составлявших область основной химической промышленности, то технология конца XIX — начала XX в. решала бо- [c.142]

Разнообразие требований, обеспечивающих надежность трубной системы, увеличивается с возрастанием параметров пара и широким внедрением прямоточных котельных агрегатов. Это потребовало проведения значительного объема экспериментальных, теоретических и расчетных исследований во всей области параметров, интересующих котлостроение, и особенно при сверхкри-тическом давлении. Эти исследования обеспечили соз-flaHHL и освоение новых котельных агрегатов большой мощности и позволили разработать нормативный метод гидравлического расчета котельных агрегатов. Он включает в себя расчет парогенерирующих поверхностей нагрева котельных агрегатов с естественной и принудительной циркуляцией, прямоточных котельных агрегатов, перегревателей, экономайзеров и паропроводов. Метод составлен для котельных агрегатов с обогреваемыми трубами внутренним диаметром от 10 до 150 мм и давлением более 10 кгс/см . Представленные таблицы термодинамических характеристик воды и пара дополнены необходимыми величинами применительно к задачам гидравлических расчетов котельных агрегатов. [c.3]

Теория равновесия, развитая Гиббсом, оперирует макроскопическими термодинамическими величинами, и исследование стабильности фаз сводится к выражению этих величин через свойства атомов и молекул. Точное решение т-акой задачи (проблема многих тел) методами квантовой механики связано с непреодолимыми трудностями математического характера, поскольку волновые уравнения содержат переменных. Несмотря на большое число работ, посвященных разработкам приближенных методов решения проблемы многих тел, до сих пор не получено обнадел<ивающих результатов. Обычно невозможно предсказать даже относительную стабильность кристаллических структур, и это неудивительно, поскольку теплота фазовых переходов в твердом состоянии составляет величину порядка 1 % энергии связи твердого тела, В некоторых благоприятных случаях удалось получить правдоподобное объяснение, почему одна структура более стабильна, чем другая, однако подобные объяснения основаны на физических моделях и носят полукачественный характер. Более того, даже при простейших предположениях о виде межатомного взаимодействия расчет равновесных свойств связан с решением сложных статистических задач приближенными методами, и трудно понять, являются ли выводы приближенного решения следствием математических упрощений или они отражают особенности выбранной физической модели. [c.198]

Успехи в решении проблем теории приспоеобляемоетй тесно связаны с развитием общей теории термопластичности (второе направление). Обзор достижений в этой области дан в работе П. Пэжины и А. Савчука (Польша). Излагая общую теорию упруговязкопластических материалов, авторы основываются на теории сред с внутренними изменениями состояния, используя термодинамические представления, а также экспериментальные дйнные. Наряду со связанной рассматривается и упрощенная несвязанная теория термопластичности. Обсуждены и методы решения задач, дан обзор решений важных для приложений задач о закалке, тепловых ударах, расчете элементов машин и т. п. [c.6]

Для решения методом характеристик задачи Коши с начальными данными на звуковой (критической) линии требуется по результатам расчета обтекания исходного профиля или мотогондолы композитным газом построить эту линию и найти параметры звукового потока совершенного газа на ней. Это, в свою очередь, предполагало ряд пересчетов, причем в качестве основных (непересчитываемых) брались большие давление и угол наклона скорости, найденные установлением в средних точках граней ячеек. Затем из условия изэнтропичнос-ти в совершенном и в фиктивном газах в тех же точках по давлению определялись уточненные значения и и прочих термодинамических параметров, а из условия изоэнергетичности - V. [c.258]

Хорошо известно, что изотермические упругие характеристики твердого тела определяются из термодинамических соотношений, связывающих изменения его свободной энергии со смещениями, вызванными деформациями макроскопических элементов тела [10]. В случае гетерофазных, например, пористых флюидонасыщенных сред, имеющих твердый каркас, задача осложняется необходимостью учета динамического взаимодействия и относительного движения фаз при деформировании такой системы (например, как в теории Френкеля-Био-Николаевского, см. ЧАСТЬ 1). Примеры статистического вывода динамических упругих характеристик случайно-неоднородных многофазных систем даны в ЧАСТИ 2. Методы статистического расчета физических параметров композитных материалов, в том числе с использованием фрактальных представлений об их структуре, и пористых структур можно найти, например, в монографиях [10, 11]. [c.133]

Работу ракетного двигателя можно представить в виде последовательности квазиравновесных процессов, таких как нагревание топлива, его горение, расширение продуктов сгорания до давления истечения из сопла. Особенность их состоит в зависимости химического состава продуктов сгорания от условий проведения процесса. Термодинамика позволяет рассчитать равновесный молекулярный состав газов на каждом из этапов работы двигателя, если известны необходимые свойства исходных веществ и продуктов сгорания. В итоге удается отделить термодинамические задачи от газодинамических и оценить удельную тягу двигателя при заданном топливе или, не прибегая к прямому эксперименту, подобрать горючее и окислитель, обеспечивающие необходимые характеристики двигателя. Другой пример — расчет электропроводности низкотемпературной газовой плазмы, являющейся рабочим телом в устройствах для магнитно-гидродинамического преобразования теплоты в работу. Электропроводность относится к числу важнейших характеристик плазмы она пропорциональна концентрации заряженных частиц, в основном электронов, и их подвижности. Концентрация частиц может сложным образом зависеть от ис- ходного элементного состава газа, температуры, давления и свойств компонентов, но для равновесной плазмы она строго рассчитывается методами термодинамики. Что касается подвижности частиц, то для ее нахождения надо использовать другие, нетермодипамические методы. Сочетание обоих подходов позволяет теоретически определить, какие легкоионизирующиеся вещества и в каких количествах следует добавить в плазму, чтобы обеспечить ее требуемую электропроводность. [c.167]

Задача о расчете флуктуаций в малых (и= 10- см ) элементах объема (микрофлуктуаций), вообще говоря, выходит за рамки термодинамической теории флуктуаций и в принципе должна решаться при помощи методов статистической механики. Полученные оценки для микрофлуктуаций плотности в жидких аргоне, [c.177]

Особое внимание уделено исследованию пограничного слоя и расчету параметров трения и теплопередачи при гиперзвуковых скоростях полета. В этом случае происходит диссоциация и ионизация воздуха, изменяются все термодинамические параметры и кинетические коэффициенты газа в пограничном слое, в нем могут происходить также и химические реакции. Эти явления имеют важное значение при формировании процессов трения и теплообмена, однако учет их при расчете пограничного слоя вызывает большие трудности. Поэтому при решении задач, связанных с расчетом параметров пограничного слоя при очень высоких скоростях обтекания, использован достаточно простой и весьма эффективный инженерный метод, основанный на понятии так называемой определяющей лнтальпии (температуры). [c.670]

Сложность структуры потока влажного пара в турбинных решетках (см. гл. 3) едва ли позволяет в настоящее время решить проблему в рамках единого метода. Численное моделирование таких течений должно строиться на базе системы алгоритмов и программ, позволяющих проводить последовательное уточнение путем учета различных физических факторов. В этой связи создание-методов расчета течений насыщенного и влажного пара в межло-паточных каналах решеток в широком диапазоне газодинамических параметров с учетом термодинамической и механической неравно-весности двухфазных потоков является важной задачей. Решение этой задачи дает возможность получить информацию о распределении параметров на внешней границе двухфазного пограничного слоя и тем самым создает предпосылки для обоснованного учета и других особенностей течения влажного пара в решетках. Необходимо также подчеркнуть, что развитая ниже методика расчета плоских двухфазных течений применима к каналам любой формы. [c.125]

Расчеты таких процессов могли выполняться ранее только аналитическими методами, что было связано с большой затратой труда и времени, и главным образом в тех нередких случаях, когда решение приходилось находить путем подбора. К этому следует добавить, что не всегда имелось достаточно ясное представление об основных закономерностях рассчитываемого процесса. Поэтому насущной потребностью инженерной практики в настоящее время является исследование закономерностей термодинамических процессов парогазовых смесей и разработка на основе этих исследований простых и надежных методов расчета. В настоящей книге автдр-попытался выполнить эту задачу. [c.3]

На втором этапе были вычислены состав и термодинамические функции воздуха при различных температурах и давлениях. Задача состояла в решении системы нелинейных алгебраических уравнений для молярных долей компонент воздуха при каждой температуре и каждом давлении. При решении системы использовался метод Ньютона. Для вытшсления теплоемкостей решались две системы линейных уравнений для определения производных от чисел молей при постоянном давлении и производных от чисел молей при постоянном объеме. По данным решений трех систем и расчетам термодинамических функций компонент вычислялись термодинамические функции воздуха. [c.277]

В результате применения метода двухмасштабных разложений к системе гидродинамических и термодинамических уравнений, описывающих поведение самогравитирующих газопылевых сгустков, построена математическая модель процессов эволюции сгустков, которая сводится к решению граничной задачи для уравнений Лэна-Эмдена, задачи Коши для нелинейного дифференциального уравнения 1-го порядка относительно энтропии, учитывающего источники энергии за счет распада радиоактивных примесей, и уравнений переноса излучения в диффузионном приближении. Численные расчеты, проведенные для сгустков в широком диапазоне их масс и значений характерной плотности, позволили выбрать для каждого сгустка вероятные начальные распределения плотности, температуры и давления. Проведено численное моделирование и исследованы основные этапы процесса эволюции газового сгустка (с отношением удельных теплоемкостей 7 = 1.57), имеющего массу, эквивалентную массе Земли, характерную плотность 0.4 г/см и теплоемкость при постоянном давлении 1.5-10 эрг (г-К), при наличии в его веществе примесей изотопов корот-кодвижущего А1 с массовой концентрацией сд 10 . Проведена оценка времени эволюции сгустка до начала конденсации. [c.449]

Современная техника, в частности газовая промышленность, выдвигает такой комплекс вопросов, связанный с движением газа в трубах, который требует, во-первых, весьма общей постановки самой задачи о движении сжимаемой среды в трубопроводах и сопутствующих этому термодинамических эффектах и, во-вторых, разработки соответствующих методов решения задачи. Достижения одномерной газотермодинамики, связанные с расчетом потоков газа в трубах, хорошо представлены в монографиях К. И. Страховича (1937), С. А. Христиановича, В. Г. Гальперина, М. Д. Миллионщикова и Л. А. Симонова (1948), Л. А. Вулиса (1950), Г. Н. Абрамовича (1951), И, П. Гинзбурга (1958), И. А. Чарного (1951, 1961), а также в работах И. Е. Ходановича и других авторов. [c.732]

Искусственное введение легкоионизирующейся добавки, например К2СО3, ставит задачу определения оптимальных но коэффициенту электропроводности количеств присадки, что существенно связано с определением температурных режимов сжигания твердого топлива. Расчеты состава и термодинамических функций проведены по методике и программе, составленной в работе [1], т. е. в приближении двухфазной реагирующей системы (газовая фаза — смесь идеальных газов, конденсированная фаза — идеальный реагирующий раствор жидких и твердых компонентов). Такое приближение кроме аддитивности внутренней энергии и объемов веществ при растворении подразумевает также пренебрежение силами поверхностного натяжения на границе раздела фаз. Оценки, выполненные по известной формуле Гиббса — Томсона для ряда веществ, показывают, что при температурах Т 2000—3000° К для частиц радиуса г > 10 -г--н Ю" см давление насыщенного пара практически не зависит от размеров частиц. Другим ограничением метода следует считать пренебрежение учета взаимодействия между заряженными частицами. Оценки дебаевского радиуса и среднего расстояния между заряженными частицами показывают, что Го > Гор при р — атм, поэтому можно считать, что поправки на кулоновское взаимодействие между заряженными газовыми частицами невелики. В приближении плоской поверхности частиц можно считать, что плотность электронов, полученная расчетом равновесного состояния такой [c.161]

Далее, пропорциональность полной энергии, термодинамического потенциала и т. д. полному объему системы делает возможным введение соответствующих удельных величин, асимптотически не зависящих от объема. Обычно именно последние и представляют наибольший интерес, и расчет их составляет одну из важных задач теории. Математически это сводится к вычислению отношения опять-таки двух неограниченно возрастающих величин. При попытке прямого решения задачи это может привести к известным осложнениям. Соответственно возникает еще одно требование, предъявляемое к любой методике решения статистической задачи многих тел метод должен обеспечивать четкое разделение экстенсивных и интенсивных величин. Подчеркнем, что это — далеко не тривиальная задача. Хорошо известно, например, что при попытке непосредственного вычисления энергии основного состояния с помощью стандартной квантовомеханической теории возмущений могут появиться члены, содержащие не физические высшие степени объема. Хотя заранее очевидно, что в сумме такие члены должны взаимно скомпенсироваться, доказать это оказалось далеко не просто. [c.12]

Пространственную неоднородность вызывают поля, силовое воздействие которых сказывается во всем объеме, занимаемом системой. Это, в частности, сила земного притяжения (если система рассматривается в неинерциальной системе отсчета, то силы инерции, см., например, задачу 20), элекфические и магнитные поля, вызывающие поляризационные эффекты в системах, состоящих из заряженных частиц и частиЦ, обладающих элекфическим или магнитным дипольными моментами и т. д. Мы покажем в дальнейшем (см. 6), что на основе задания уравнений состояния и потенциала, внешнего поля можно одними методами термодинамики рассчитать локальный значения плотности числа частиц n(f) = /v(f) во всей области внутри системы. Если теперь на основе использования только одних уравнений состояния с фиксированным локальным значением v(f) (т. е. соотношений р г = р(0, v f)) и wv(f) = vn(9, ( )) методами термодинамики рассчитать все остальные интересующие нас термодинамические характеристики системы так, как будто этот расчет проводится для большой просфанственно однородной системы (т. е. определить их как функции всюду одинаковой температуры 9 и заданного значения v f)), то через зависимость v = u(f) мы будем знать также и локальные значения этих характеристик. [c.35]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...