Файл: Термодинамические основы теории тепловых машин учеб. пособие.pdf

ратуры /г — 77°С. Определить количество тепла, передаваемого воз­ духу в радиаторе в течение часа, если расход охлаждающего воз­ духа Gвозд =* 16 000 кг/ч.

Решение. 1. Количество киломолей воздуха, проходящего через радиатор в течение часа,

птг

63

+8,314 = 29,11 кДж/(кмоль- К).

3.Количество тепла, передаваемого воздуху,

Г-2

±Q = MBQ3Amcp \ (Тш- + ) = 553-29,11 (350 - 300) = 804891 кДж/ч.

г,

Пример 3. В теплообменнике газотурбинного двигателя тепло отработавших газов используется для подогрева воздуха, поступаю­ щего в камеру сгорания. Определить, какая часть тепла сгорающе­ го топлива передается отработавшими газами воздуху, если:

—количество киломолей отработавших газов на 1 кг топлива

Мсм = 2 ,7 кмоля/кг топл.;

— теоретически необходимое количество воздуха для сгорания

64

Знак минус указывает на то, что тепло отводится от продуктов сгорания.

3. Низшая теплотворная способность топлива

5 — 1 3 0 7

I

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Термодинамическим процессом называется процесс изменения состояния рабочего тела, сопровождающийся изменением его пара­ метров,

В простейшей термодинамической системе могут совершаться самые разнообразные процессы, отличающиеся друг от друга ха­ рактером взаимодействия рабочего тела с тепловым и механиче­ ским аккумуляторами.

Наибольший практический интерес представляют исследования ряда частных процессов, на характер протекания которых наклады­ ваются те или иные ограничения. К таким процессам относятся:

1) изохорический процесс—-процесс, протекающий при постоян­ ном объеме рабочего тела (Г — const);

2) изобарический процесс — процесс, протекающий при постоян­ ном давлении рабочего тела (р = const);

3)изотермический процесс — процесс, протекающий при посто­ янной температуре рабочего тела (Т =>const);

4)адиабатический процесс — процесс, протекающий без тепло­

обмена между рабочим телом и тепловым аккумулятором

(dQ = t0).

Будет рассмотрен также обобщающий политропический про­ цесс, для которого перечисленные выше процессы являются част­ ными случаями.

В дальнейшем будем считать, что рабочее тело представляет собой идеальный газ, количество и состав которого в течение про­ цесса не меняются, а сам процесс является равновесным, т. е. таким, когда давление и температура в каждый данный момент будут оди­ наковы по всему объему газа.

Главными задачами исследования термодинамических процес­ сов являются определение закономерностей изменения параметров состояния газа и выявление особенностей превращения и перерас­ пределения энергии.

66

Все указанные процессы будут рассматриваться в следующей

.последовательности.

1. Нахождение уравнения процесса. В общем случае уравнение процесса может быть получено из уравнения первого закона термо­ динамики

dQ — dU + pdV.

2. Вывод формул соотношения параметров вида

p = i(V); T = tf ( V); T=if(p),

3.Построение графика процесса в координатах р—V.

4.Определение изменения внутренней энергии рабочего тела. Как указывалось выше, внутренняя энергия является однознач­

ной функцией состояния рабочего тела, ее изменение не зависит от пути процесса и полностью определяется конечной и начальной тем­ пературами рабочего тела. Поэтому для любого процесса измене­ ние внутренней энергии может быть определено по общей формуле

dU = MmCydT или dU — OcvdT.

5. Определение изменения энергии в механическом аккумулято­ ре термодинамической системы или внешней работы газа

V.,

А/. f pdV.

V,

6. Определение количества тепла, подведенного к рабочему телу или отведенного от него за процесс (изменение энергии в тепло­ вом аккумуляторе системы).

Количество тепла может быть найдено или по уравнению перво­ го закона термодинамики

dQ dU + dl,

или по уравнению

dQ — MtncdT,

тде тс — молекулярная теплоемкость газа в данном процессе.

7. Выявление особенностей превращения и перераспределения энергии за процесс.

Качественная сторона превращения и перераспределения энер*- гии может быть установлена по принципиальной схеме термодина­ мической системы.

Количественные соотношения между отдельными составляющи­ ми энергетического баланса определяются величиной коэффициента

АQ

внутренней энергии рабочего тела.