- •Завдання
- •Теплотехніка
- •Ардашев в.О., п’ятак о.В. “Теплотехніка. Теоретичні, практичні та довідкові матеріали”. Навчально-методичний посібник для самостійного опанування. – Херсон, хнту, 2008. - 188 с.
- •1. Параметри стану робочих тіл
- •1.1. Основні розрахункові рівняння
- •У бас: Од. Маси – 1 фунт (lbm). Сила - паундаль
- •Для двох різних станів газу
- •Газові суміші
- •Ентропія суміші
- •Ентропія змішування
- •Розв’язання задач
- •1.3. Задачі для самостійного розв’язання
- •Питання для самоперевірки та контролю засвоєння знань
1. Параметри стану робочих тіл
1.1. Основні розрахункові рівняння
Термічні параметри стану:
Абсолютний тиск
P = F / S, Па= Н/м2,
Ра = Рб + Рм = Рб + Рн,
Рр = Рб – Ра,
де Ра – абсолютний тиск,
Рб – барометричний тиск,
Рм – манометричний тиск,
Рн – надлишковий тиск.
Рр – розрідження.
Абсолютна температура
Т, К = t, оС + 273,15
3. Об’єм V, м3; питомий об’єм v = V/m, м3/кг;
густина = 1/v = m/V, кг/м3
Калоричні параметри стану:
Внутрішня енергія U, Дж, кДж, …
Питома внутрішня енергія u = U / m , Дж / кг
u = f(t) – для ідеальних газів
u = f(р,t,v) – для реальних газів
Ентальпія
І = U + PV, Дж, кДж,
і = u + pv = I/m, Дж/кг
і = f(t) – для ідеальних газів
і = f(р,v,t) – для реальних газів
Ентропія S, Дж/K
Питома ентропія s = S/m, Дж/(кгK)
Оскільки в технічній термодинаміці приходиться мати справу зі зміною ентропії, то відлік значень ентропії ведеться від будь-якого стану. Для газів прийнято вважати значення ентропії рівним нулю при нормальних умовах (Рн=101325 Па, tн= 0оС, Tн=273,15 К).
Визначення ентропії для будь-якого стану газу, відліченої від нормального стану при постійній теплоємності роблять за формулами:
s = cv ln(T /273) + R ln(v/vн);
s = ср ln(T/273) – R ln(P/Pн),
де ср – масова ізобарна теплоємність, Дж/(кгК);
cv – масова ізохорна теплоємність, Дж/(кгК).
Зміна ентропії між двома довільними станами при постійній теплоємності:
s2 - s1= cv ln(T2/T1) + R ln(v2/v1);
s2 - s1= ср ln(T2/T1) – R ln(P2/P1).
Рівняння стану ідеальних газів Менделєєва-Клапейрона
P V = m R T – для газу, масою т.
P v = R T – для 1 кг газу
R = (R)/ = 8314/ – для 1 кмолю газу
P V = R T
де R – газова стала, Дж/(кгК);
R =8314 Дж/(кмольК) – універсальна газова стала.
V – об’єм 1 кмолю газу.
Співвідношення між одиницями виміру тиску:
1 Па = 1 10-5 бар = 7,502 10-3 мм.рт.ст. = 0,102 мм.вод.ст.=
= 1,02 10-5 кг/см2 = 1,45 10-4 lbf/in2,
де lbf/in2 – фунт сили/квадратний дюйм.
В Англії і США застосовується Британська абсолютна (БАС) і Британська інженерна (БІС) системи.
У бас: Од. Маси – 1 фунт (lbm). Сила - паундаль
1паундаль = 1 (фунтфут)/с2 = 0,13825 Н
У БІС: Од. сили – фунт сили – lb. Од. маси – слаг
1слаг = 1 (фунтс2)/фут = 14,5939 кг
Прискорення – 1 фут/с2.
Співвідношення між температурами по Цельсію і Фаренгейту:
tоC = 5 / 9(tоF – 32о); tоF = 9 / 5(tоC + 32о).
Для двох різних станів газу
Нормальні фізичні умови:
Рн= 101325 Па = 760 мм.рт.ст., Т = 273,15 К, t = 0оC.
Газові суміші
Масові, об'ємні і мольні частки
gі = mі/mсум – масова; rі = Vі/Vсум – об'ємна; zі = Mі/Mсум – мольна;
де mi – маса і-го компоненту;
mсум – маса суміші
mсум = m1 + m2 + . . . + mп ;
Vi – парціальний об’єм і-го компоненту;
Vсум – об’єм суміші;
Mі – кількість молей і-го компоненту;
Mсум – сумарна кількість молей всіх компонентів
= g1 + g2 + … + gп = 1;
Для ідеальної газової суміші rі = zі.
Перерахунок з масових часток в об'ємні і навпаки
Уявна молекулярна маса суміші
Густина і питомий об’єм суміші
сум = rі і, кг/м3; кг/м3
м3/ кг м3/ кг
Газова стала суміші
Парціальний тиск компонента
Pі = Pсум rі = gі Rі/Rсум Pсум.