БИЛЕТ 11

1) Компенсация возрастания энтропии. Теорема Гюи-Стодолы

(Энтропия неизолированной системы может быть уменьшена за счет компенсирующего увеличения энтропии в других системах , взаимодействующих с данной)

Теорема~Гюи∑ ∆-Стодолы= ∆ .

потери ′(производство энтропии)

Потери пропорциональны производству энтропии. Дополнительная работа выделяется в окружающую среду в форме теплоты, поэтому имеется связь между производством энтропии и дополнительной работой.

Теорема= Гюи∆-′Стодолы:

пот. 0

Абсолютное производство энтропии прозрачно показывает затраты энергии (электроэнергии) для компенсации необратимых процессов в

низкотемпературной= + ∆ системе.

= + 00∆′ ′

∆′ = ∙∆′

Анализ производства энтропии в отдельных частях низкотемпературной установки позволяет выделить наиболее энергозатратный элемент данной системы, чтобы затем попытаться уменьшить необратимость в данном элементе.

2) Интегральный эффект дросселирования. Зависимость от температуры и давления

Для практических целей используется интегральный дроссель эффект,

показывающий изменение температуры при уменьшении давления от
начального до конечного:
∆ = к	[К]
н

Рисунок 78. Интегральный дроссель-эффект

Рисунок 79. Зависимость интегрального дроссель-эффекта от температуры при фиксированном начальном и конечном давлениях.

	; = 10 МПа;		= 0,1 МПа;
Пример:		к
2	н
	1) н, К	1000	700	590	500	300	200	160	140	120
		-6,3	-2,2	0	3	18	44	82,76	62,76	42,76

С понижением температуры интегральный эффект дросселирования увеличивается, а затем начинает уменьшаться.

Увеличение связано с переходом дросселирования от температуры с температуры выше верхней температуры инверсии до температуры ниже верхней температуры инверсии.

Уменьшение связано с попаданием конца дросселирования в парожидкостную область.

В газовой области с понижением температуры интегральный эффект дросселирования увеличивается.

Рисунок 80. Зависимость интегрального дроссель эффекта от начального и конечного давления.

Рисунок 81. Зависимость интегрального дроссель эффекта от начального и конечного давления.

При увеличении перепада давлений интегральный эффект дросселирования сначала увеличивается, а потом уменьшается. Это явление – следствие того, что в области ниже верхнего давления инверсии дифференциальный дроссель эффект положителен, а при давлениях выше верхнего давления инверсии дифференциальный дроссель эффект отрицателен.

3) Способы вычисления приращения энтропии в результате недорекуперации двухпоточного теплоообменника

Пример определения энтропии в противоточном теплообменнике.

В данном случае существуют необратимые процессы, являющиеся источником производства энтропии:

1)Неидеальность теплообмена (недорекуперация на концах теплообменника)

2)Гидравлические потери из-за движения потока по каналу теплообменника

3)Теплоприток из окружающей среды

4)Тепловые потери из-за переноса теплоты с тёплого конца теплообменника к холодному за счёт теплопроводности теплопередающей стенки

5)Неравновесность из-за утечек, перетечек потоков между собой (извне и внутри теплообменника за счёт неплотностей)

Для простоты вычислений считают водяные эквиваленты прямого и обратного потоков одинаковыми. Теплопритоком из окружающей среды пренебрегаем. Недорекуперация на тёплом и холодном концах теплообменника будет одинакова. Всеми остальными потерями пренебрегаем, поэтому процессы нагрева обратного потока и охлаждения прямого потока будут происходить без изменения давления, т.е. изобарически.

∆	= 3 − 1	< 0
Рисунок 21. Производство энтропии при изобарном теплообмене.
∆Б′	= 4 − 2	< 0		кВт
∆	= ∙∆ + Б ∙∆Б			К
=

∆

= К − Н = К

Н

= => = , =

∆

= К

= ln(

К

)

2

+ ∆

Н

3

Н

∆ = С

ln 1

= С

ln

1

Б

4

ln

1

− ∆

∆Б = С

ln 2

= С

2

1 − ∆

∆

′

=

2

+ ∆

+ Б ∙С

∙ С ln

1

2

ln

2

= ∙ (ln

+ ∆

+ ln

1

− ∆

)

1

2

+ ∆

1

− ∆

∆

′

= ∙ ln

2 + ∆

∙

1 − ∆

= ln

2

+ ln

=

1

2

2

1

∆

+ ln 1 −

∆

= ln 1 + 2

1

∆

1

2

∆

1

1

∆

′

∆

−

∆

1

1

> 0

= 2

1

= ∆ 2

− 1