- •Техническая тЕрмодинамика
- •Содержание
- •Введение
- •Основные понятия и определения
- •Предмет технической термодинамики и ее методы
- •Рабочее тело. Основные параметры состояния.
- •Термодинамическая система и окружающая среда.
- •Уравнение состояния
- •Термодинамический процесс. VP-диаграмма и термодинамические процессы в ней /равновесные и неравновесные, обратимые и необратимые, круговой процесс/.
- •Теплота и работа как формы передачи энергии.
- •Идеальные и реальные газы
- •2.1 Определения и основные законы идеальных газов.
- •Уравнение состояния идеальных газов. Газовая постоянная.
- •Газовая постоянная одного килограмма газа:
- •Смеси идеальных газов
- •Основные определения. Способы задания газовых смесей
- •Вычисление параметров состояния смеси
- •Реальные газы
- •Первый закон термодинамики
- •Сущность первого закона термодинамики
- •Основные формулировки 1 закона
- •3.2 Внутренняя энергия. Аналитическое выражение 1 закона термодинамики.
- •3.3 Энтальпия. Энтропия.
- •4 Теплоемкость газов
- •4.1 Основные определения. Массовая, объемная и молярная теплоемкости
- •4.2 Теплоемкость при постоянном давлении и при постоянном объеме. Уравнение Майера.
- •Теплоемкость смеси газов
- •Основные термодинамические процессы идеальных газов.
- •Общие принципы исследования термодинамических процессов.
- •Вычисление энтропии идеального газа.
- •Изохорный процесс
- •Изобарный процесс
- •Изотермический процесс
- •Адиабатный процесс
- •Политропный процесс
- •6. Второй закон термодинамики
- •Термодинамические циклы тепловых машин. Прямые и обратные циклы, обратимые и необратимые
- •Термический кпд и холодильный коэффициент циклов
- •Прямой и обратный циклы Карно и их свойства
- •Прямой цикл Карно
- •Обратный цикл Карно
- •Аналитическое выражение iIзакона термодинамики.
- •Определение термического кпд цикла через среднеинтегральные температуры.
- •Методы сравнения термических кпд обратимых циклов
- •Обобщенный цикл Карно
- •Водяной пар
- •Фазовые переходы веществ
- •Диаграммы воды и водяного пара в vPиvTкоордината. Пограничные кривые. Критические точки
- •7.3 Определение параметров состояния воды и водяного пара
- •Основные параметры сухого насыщенного пара
- •Основные параметры перегретого пара
- •Основные параметры влажного насыщенного пара
- •Диаграмма sTдля водяного пара
- •7.8 Термодинамические процессы изменения состояния водяного пара
- •7.8.1.1Изохорный процесс
- •Изобарный процесс
- •Изотермический процесс
- •7.8.4Адиабатный процесс
- •8.Влажный воздух
- •Основные понятия и определения
- •Расчет основных параметров влажного воздуха
- •Течение газов
- •Уравнения движения
- •Уравнение первого закона термодинамики для потока газа
- •Располагаемая работа газа в потоке
- •Уравнение неразрывности
- •Скорость истечения
- •Секундный расход идеального газа через сопло
- •Истечение газа из сосуда неограниченной емкости
- •Основные условия течения идеального газа по каналам переменного сечения
- •Сопло Лаваля
- •При дозвуковом и сверхзвуковом течении
- •Истечение газов и паров с учетом трения
- •Дросселирование газов и паров
- •Дросселирование водяного пара
- •Компрессоры
- •Классификация и принципы действия компрессоров
- •Одноступенчатый поршневой компрессор
- •Ротационный (пластинчатый) компрессор
- •10.1.3 Центробежный компрессор
- •Компрессора
- •10.2 Теоретическая индикаторная диаграмма поршневого компрессора
- •Компрессора
- •10.3 Влияние процесса сжатия на величину работы одноступенчатого компрессора
- •В компрессоре в зависимости от способа сжатия:
- •Действительная индикаторная диаграмма компрессора
- •Многоступенчатое сжатие
- •Охлаждением рабочего тела
- •Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания (двс)
- •1Цикл двс с подводом теплоты при постоянном объеме (цикл Отто)
- •Теплоты при постоянном объеме:
- •С подводом теплоты при и
- •11.2 Цикл двс с подводом теплоты при постоянном давлении (цикл Дизеля)
- •С подводом теплоты при постоянном давлении:
- •Цикл со смешанным подводом теплоты (цикл Тринклера)
- •Сравнение циклов двс
- •Сравнение циклов поршневых двс с подводом теплоты при и
- •При одинаковой степени сжатия
- •С различной степенью сжатия .
- •При и регенерацией теплоты:
- •Циклы паросиловых установок
- •Обратные термодинамические циклы
- •14.1 Цикл воздушной холодильной установки
- •14.2 Цикл парокомпрессорной холодильной установки
- •Список использованной и рекомендуемой литературы
Дросселирование газов и паров
Экспериментально установлено, что если на пути движения газа, пара или жидкости встречается резкое сужение поперечного сечения, то после прохождения ими этого сечения их давление уменьшается. Процесс понижения давления рабочего вещества при переходе через сужение в канале называется дросселированием. Этот процесс характеризуется тем, что падение давления происходит необратимо без подвода или отвода теплоты и без совершения полезной работы. Работа расширения полностью расходуется на преодоление сил трения. Вентили, задвижки, шайбы, краны, клапаны, как правило, уменьшают проходные сечения
трубопровода, а, следовательно, вызывают дросселирование газа.
На рис.9.9 приведена схема течения рабочего тела в канале с диафрагмой и изменение при этом его параметров. Как видно из рисунка, при дросселировании рабочего вещества происходят следующие изменения его состояния. В месте установки диафрагмы происходит увеличение скорости и уменьшается давление. Дальше происходит обратное явление – скорость вещества уменьшается, а его давление увеличивается, но до начального значения оно не поднимается. При этом часть кинетической энергии вследствие завихрений и ударов, образующихся за сужением, превращается в теплоту, которая воспринимается газом. Величина уменьшения давления при дросселировании зависит от природы рабочего вещества, его состояния, скорости движения и степени сужения трубопровода.
Рис. 9.9. Дросселирование газа при течении в канале с диафрагмой
Рассмотрим адиабатное дросселирование газа, протекающее без теплообмена с окружающей средой. Выберем два сечения газа I-I и II-II, в которых скорости течения можно считать почти одинаковыми: . Сечение канала до и после диафрагмы не изменяется. На рассматриваемом участке канала газ не совершает никакой полезной работы (L= 0). В этих условиях первый закон термодинамики для потока имеет вид:
, (9.22)
или
. (9.23)
Учитывая, что , получаем.
Таким образом, при адиабатном дросселировании энтальпия рабочего вещества не изменяется, т.е. процесс адиабатного дросселирования является также изоэнтропным процессом.
Поскольку в случае идеального газа равенству всегда соответствуетТ1 = Т2, то температура идеального газа при дросселировании идеального газа не изменяется.
Необходимо отметить, что поскольку равенство получено на основании первого закона термодинамики, то оно справедливо как для реальных газов и паров, так и для капельных жидкостей. Процесс дросселирования необратим, поэтому он не может быть изображен каким-либо графиком. НаsT-диаграмме (рис. 9.10) процесс дросселирования условно изображен пунктирной линией, которая совпадает в начальной и конечной точках с изоэнтальпой. Наsi-диаграмме процесс дросселирования изображается также условно пунктирной прямой, параллельной оси абсцисс.
Рис. 9.10. Условное изображение процесса дросселирования на sT-диаграмме.
При дросселировании реальных газов энтальпия для начальных и конечных значений остается постоянной , но энтропия и объем увеличиваются, давление падает, а температура может уменьшаться, увеличиваться или же, в частном случае, остается постоянной.