- •Под редакцией проф. В. С. Силецкого Допущено Министерством высшего и среднего специального образования ссср в качестве учебного пособия для неэнергетических специальностей вузов
- •74 Бечгородск.;я ' областная ' библиотека
- •Предисловие к первому изданию
- •Часть первая техническая термодинамика
- •Глава I введение
- •Контрольные вопросы и примеры к I главе
- •Глава II
- •Контрольные вопросы и примеры к II главе
- •Контрольные вопросы и примеры к III главе
- •Глава IV реальные газы
- •Глава V первый закон термодинамики
- •Г л а в а VI теплоемкость газов. Энтропия
- •3 В. В. Нащокин .65
- •§ 6Т11. Тепловая Тя-диаграмма
- •Глава VII
- •CpdT vdp , dv dp
- •Контрольные вопросы и примеры к VII главе
- •Глава VIII . Второй закон термодинамики
- •Глава IX характеристические функции и термодинамические потенциалы. Равновесие систем
- •Контрольные вопросы и примеры к IX главе
- •Водяной пар,
- •_ Масса сухого насыщенного пара во влажном
- •Масса влажного пара
- •Глава XII
- •Глава XIII истечение газов и паров
- •Контрольные вопросы Ли примеры к XIII главе
- •Глава XIV
- •Глава XV влажный воздух
- •Глава XVI [ компрессоры
- •Глава XVII циклы двигателей внутреннего сгорания
- •Глава XVIII
- •V Лг изоб изох'
- •Глава XIX циклы паротурбинных установок
- •Контрольные вопросы и примеры к XIX главе
- •Глава XX циклы атомных электростанций, парогазовых и магнитогидродинамических установок
- •Контрольные вопросы к XX главе
- •Глава XXI циклы холодильных установок
- •* С. Я. Г е р ш. Глубокое охлаждение. Госэнергоиздат, 1957, стр. 85.
- •Глава XXII
- •Контрольные вопросы к XXII главе
- •Глава XXIII
- •Глава XXIV теплопроводность при стационарном режиме и граничных условиях третьего рода, коэффициент теплопередачи
- •Глава XXV
- •2 В. В. Нащокин
- •Контрольные вопросы к XXV главе
- •Глава XXVI конвективный теплообмен
- •Физические свойства жидкостей
- •Режимы течения и пограничный слой
- •Числа подобия
- •Теореме! подобия
- •Контрольные вопросы к"XXVI главе
- •Глава XXVII
- •Контрольные вопросы и примеры к XXVII главе
- •Глава XXVIII
- •Контрольные вопросы и примерь! к XXVIII главе
- •Глав а XXIX теплообмен излучением
- •Степень черноты полного нормального излучения для различных материалов
- •Средняя длина лучей для газов, заполняющих объем различной формы
- •Контрольные вопросы и примеры к XXIX главе
- •Глава XXX теплообменные аппараты
- •1 1 ТуСру 4190
- •Глава XXXI
- •Воздух (абсолютно сухой)
- •Кдж/(моль- град)
- •Кдж/(кг-град)
- •"50. Н о з д р е в в. Ф. Курс термодинамики. «Высшая школа», 1961.
- •Глава I. Введение 5
- •Глава VII. Термодинамические процессы идеальных газов ...... 79
- •Глава VIII. Второй закон термодинамики , 95
- •Глава IX. Характеристические функции и термодинамические потен- циалы. Равновесие систем 124
- •Глава XII. Основные термодинамические процессы водяного пара . . 173 § 12-1. Общий метод исследования - термодинамических процессов
- •Глава XV. Влажный воздух . . 214
- •Глава XVII. Циклы двигателей внутреннего сгорания 235
- •Глава XVIII. Циклы газотурбинных установок и реактивных двига- телей 253
- •Глава XX. Циклы атомных электростанций, парогазовых и магнито-
- •Глава XXI. Циклы холодильных установок 299
- •Часть вторая. Теплопередача
- •Глава XXII. Основные положения теплопроводности 315
- •Глава XXIV. Теплопроводность при стационарном режиме и граничных условиях третьего рода. Коэффициент теплопередачи . . 337 § 24-1. Передача теплоты через плоскую однослойную и многослойную
- •Глава XXV. Теплопроводность при нестационарном режиме . . . 352
- •Глава XXVI. Конвективный теплообмен . . 363
- •Глава XXVII. Конвективный теплообмен в вынужденном и свобод- ном потоке жидкости 386
- •Глава XXX. Теплообменные аппараты зд7
- •Глава XXXI. Тепло- и массоперенос во влажных телах , 460
- •Владимир Васильевич Нащокин техническая термодинамика и теплопередача
Энтропию
можно применять совместно с одним
из'основных параметров для
графического' изображения процессов.
Удобнее всего энтропию сочетать с
абсолютной температурой Т.
Если
энтропию з откладывать ..по оси абсцисс,
а абсолютную температуру —по оси
ординат, то получаем координатную
систему Гя, т. е. Гя-диаграмму, где
состояние газа графически изобразится
точкой, а процесс — в виде кривой,
уравнение которой можно представить
как Т
=
/ (в). Элементарная теплота процесса
о\д
=
То\&
изобразится
на диаграмме элементарной площадкой,
высота которой равна Т,
а
основание && (рис. 6-2). Величина
площади под кривой,обратимого процесса
1-3-2
изображает
в некотором масштабе теплоту, подводимую
в этом процессе
^1.2
=
ПЛ.
1
На
/^"-диаграмме площадь, ограниченная
линией процесса, крайними ординатами
и осью в, в некотором масштабе изображает
теплоту, участвующую 6 процессе.
Из
уравнения ад
—
Тйз
следует,
что йд
и
ск
имеют
одинаковые знаки. Если в процессе
энтропия в увеличивается, то теплота
к газу подводится. Если энтропия в
уменьшается, то это указывает на отвод
теплоты от рабочего тела.
Обратимый
круговой процесс на Тя-диаграмме
изображается пл. 13241.
Разность
между подведенной и отведенной теплотой,
согласно первому закону термодинамики,
представляет собой полезную внешнюю
работу, которую совершает 1 кг
рабочего
тела при круговом обратимом процессе
над внешним объектом работы:
91-2
—
?2-1
=
/'
=
§Тй&
=
§йд
=
§Ш'.
Таким
образом, на 7я-диаг.рамме удельная
работа тела () кг)
при
обратимом круговом процессе численно
равна площади внутри замкнутой
линии цикла и дает наглядное представление
об изменении температуры рабочего
тела.
Для
идеальных газов условно принято считать
энтропию равной нулю при нормальных
физических условиях.
В
заключение следует отметить, что
введение понятия энтропии было сделано
пока применительно к идеальному газу,
и все утвержде§ 6Т11. Тепловая Тя-диаграмма
ния относительно свойств энтропии не могут пока быть обоснованно распространены и на реальные. газы. Однако, как будет показано в гл. VIII, 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.
Контрольные вопросы и примеры к VI главе
Дать определение удельной теплоемкости.
Определение массовой, объемной и мольной теплоємкостей.
В каких единицах измеряются теплоемкости?
Что такое истинная теплоемкость?
Дать определение средней теплоемкости.
Написать уравнение количества теплоты через среднюю теплоемкость.
Как определить среднюю теплоемкость в интервале от ^ до г2, пользуясь таблицами теплоємкостей от 0 до Ь° С?
Чем отличаются теплоемкости идеальных и реальных газов?
Что такое теплоемкость при "постоянном объеме и теплоемкость при постоянном давлении?
Почему теплоемкость газа при постоянном давлении всегда больше теплоемкости при постоянном объеме?
Объяснить смысл всех величин, входящих в уравнение Майера.
Объяснить величину к. Как она определяется?
Как определяются <7г,. и <7Р по таблицам теплоємкостей?
Написать" уравнения массовой, объемной и мольной теплоємкостей для газовых смесей.
Какая функция называется энтропией?
Определить приращение энтропии" идеального газа в зависимости от основных параметров состояния.
Что изображает площадь под кривой процесса на 71я-диа-грамме?
Пример 6-1. Воздух, имеющий начальные параметры рх — 10 бар; V = 0,4 м3 и ^ = 127° С, нагревается при постоянном объеме до температуры 327-4 С. Определить массу воздуха, конечное давление и количество подводимой теплоты. •
Масса воздуха определяется из уравнения Клапейрона
рУ- 10-105-0,4 о г
т = —— = — = 3,5 кг.
ЯТ 287,04-400
Конечное давление
Р2
=
Рі
Тг1Т1
=
,
40о
= 15 бар.
Из
таблиц определяем средние массовые
теплоемкости воздуха:
= 0,744 кджКкг-град) и счт =0,721 кджЦкг-град). о о
1 Количествр подведенной теплоты
0, = т^Сит /2—с»т '*=3,5< 150,6 = 527 кдж.
Пример 6-2. Смешивается воздух двух потоков: холодный с температурой 10° С и горячий с температурой 1000° С; смесь имеет температуру 100° С. Определить массовые доли холодного и горячего воздуха, считая давление холодного, горячего и смеси воздуха одинаковым.
Массовые доли
& + £а = 1 и £я = 1 — Уравнение теплового баланса
а'
81сРпл к + (1 — &) срт2 /2 = срт I или цх1г + (1 — Цх)12 = г, откуда
ё\ = (« — г'?Ж — г'г)-Энтальпии воздуха находим по табл. XIII приложения и подставляем их значения:
ё! = (» — »е) («г — «я) = (105—1090)/(10,5 — 1090) = 0,912;
§2 = 1 — 0,912 = 0,88.
На 1 кг смеси требуется 0,912 кг холодного и 0,088 кг горячего воздуха.
Пример 6-3. При постоянном давлении к 1 кг воздуха подводится <7Р = 5000 кдж/кг теплоты. Найти 12, если ^ = 20° С.
По уравнению (5-19) определяем 12 — £р + 1Х. Из табл. XIII приложения находим г\ = 20,8 кдж/кг. Поэтому 12 = 500 + 20,8 = = 520, 8 кдж/кг. По табл. XIII приложения г2 = 500° С.
Пример 6-4. Определить изменение энтропии 1 кг 02 в процессе расширения. Начальные параметры 02 : ^ = 300° С. Рх = 3,0 Мн/м2 (рх = 30 бар); конечные: Ь2 = 400°.С, р2 = 0,4 Мн/м2 (р2 = 4 бар). Расчет произвести для двух случаев:
1) при постоянной теплоемкости; 2) при переменной теплоемкости. ч
Изменение энтропии при постоянной теплоемкости: * .
в, — в^Ср»! -£-—Д 1П р2/р1 = 0,945-2,303 Ьз 313/573 —
— 0,2598 • 2,3031§ 4/30 = — 0,57 + 0,523 = — 0,047 кдж/{кг ■ град), где
Ср = -^у#= -0,2598 = 0,945 кдж/(кг-град).. .
Изменение энтропии по табл. XIII приложения (при переменной теплоемкости): *
53 — в! = я™6" — 5\збл — Я 1п р2/рх = 0,1252 — 0,6958 + 0,523 =
— —0,0476 кдж/(кг-град).
Формула для определения изменения энтропии при переменной теплоемкости дает боЛее точные результаты.