Тема 5. Термодинамика потока
5.1. Первый закон термодинамики для потока
На практике при рассмотрении рабочих процессов машин, аппаратов и устройств, встречаются задачи изучении закономерностей движения рабочих тел (газов, пара и жидкостей).
Уравнение 1-го закона термодинамики для потока газа при следующих допущениях:
- движение газа по каналу установившееся и неразрывное;
- скорости по сечению, перпендикулярному оси канала, постоянны;
- пренебрегается трение частичек газа друг другу и о стенки канала;
- изменение параметров по сечению канала мало по сравнению их абсолютными значениями,
имеет вид:
q = Du + De + lпрот. + lтехн. , (5.1)
где De = (w22 – w21)/2 + g·(z2 –z1) – изменение энергии системы,
состоящий из изменения кинетической и потенциальной энергий;
w1 ,w2 – скорости потока в начале и в конце канала;
z1 , z2 – высота положения начала и конца канала.
- lпрот. = P2·n 2 – P1·n 1– работа проталкивания, затрачиваемая на движения потока;
- lтехн. – техническая (полезная) работа (турбины, компрессора, насоса, вентилятора и т.д.).
q = (u2 – u1) + (w22 – w21)/2 + g·(z2 –z1) + P2·n 2 – P1·n 1 + lтехн. (5.2)
Введем понятия энтальпии, который обозначим через величину:
h = u + Pх , (5.3)
h2 = u2 + P2·n 2 ; h1 = u1 + P1·n 1 . (5.4)
Тогда уравнение 1-го закона термодинамики для потока газа будет иметь вид:
q = h2 – h1 + (w22 – w21)/2 + g·(z2 –z1) + lтехн. (5.5)
