Нефтепромысловое оборудование. Расчет термодинамических процессов
 Скачать 29.33 Kb.
|
|
Практическая работа №7 Тема: Расчет термодинамических процессов Цель работы: Научиться рассчитывать термодинамические процессы Студент должен знать: - термодинамические процессы и их характеристики; Уметь: - производить расчёты термодинамических процессов. Теоретическое обоснование Последовательно изменение состояния тела, происходящее в результате энергетического взаимодействия рабочего с окружающей его средой, называется термодинамическим процессом. В термодинамическом процессе обязательно изменяется хотя бы один параметр состояния. Простейшими или термодинамическими процессами являются: Изохорный(v = const), изобарный(P = const), изотермический (T = const) и адиабатный (процесс без внешнего теплообмена) . Для расчётов термодинамических процессов используют первый закон термодинамики, которому можно дать такую формулировку: в термодинамическом процессе подведенная теплота в общем случае расходуется на изменение внутренней энергии и на совершение внешней работы:  =  Для 1 кг вещества выражение закона термодинамики запишется так:  Или в дифференциальной форме:  Следует обратить внимание на то, что хотя величины входящие в уравнение первого закона термодинамики имеют одинаковую размерность, физические понятия определяющие эти величины глубоко различны. Внутренняя энергия представляет собой энергию, накопленную телом (системой), а работа и теплота – энергию, которая сообщается или отнимается от тела в каком-либо процессе. Задачей расчёта любого термодинамического процесса является установление закономерностей изменения параметров состояния рабочего тела, и выявления особенностей превращения энергии. Расчёт проводится в следующем порядке: - записывается уравнение процесса; - устанавливается зависимость между параметрами в процессе; - определяется неизвестные параметры; - определяется работа в процессе; - определяется теплота, необходимая для осуществления процесса; - определяется изменение энтальпии и энтропии между начальным и конечным состояниями процесса. Соотношение параметров в изохорном процессе:  Изменение внутренней энергии определяется по формуле:  , (кДж/кг)Где  -  (Дж/кгК).В изохорном процессе dV = 0 и термодинамическая работа не совершается L=0. Поэтому вся теплота расходуется на изменение внутренней энергии, т.е.  (Дж)Изменение энтальпии может быть найдено из общего выражения для всех процессов:  (Дж/кг)Где Ср – изобарная массовая теплоёмкость (кДж/кг*К) Изменение энтропии с учётом того, что V1 = V2  Соотношение параметров в изобарном процессе:  Работа в процессе, отнесенная на 1 кг газа определяется по формуле:  (Дж/кг)Если в изобарном процессе изменяется температура 1 кг на 1К, то 1 = R, т.е. газовая постоянная – это работа 1 кг газа в изобарном процессе при изменении температуры на 1К. Количество теплоты в изобарном процессе:  , (Дж/кг)Изменение энтальпии:  Изменение энтропии:  (Дж/кг)Уравнение изометрического процесса: PV = RT = const Соотношение параметров:  Изменение внутренней энергии и энтальпии:  Т.к. dT = 0. Следовательно, вся подведенная в процессе теплота расходжуется только на работу. Раьота в процессе определяется по формуле:  Теплоту в процессе можно определить также используя энтропию: q = T(S2 – S1) Т.е. в изометрическом процессе достаточно определить теплоту или работу, т.к. q = l Изменение энтропии при T1 = T2 определяется по формуле:  Уравнение адиабатного процесса: PVk = const Где k – показатель адиабаты. Соотношение параметров, полученные из уравнения процесса:    Выражение для работы в процессе может быть получено из первого закона термодинамики, с учётом того, что q=0:  или  Т.е. в адиабатном процессе работа совершается за счёт убыли внутренней энергии. Работу можно определить по формулам:  Или с учётом   Подставим из уравнения состояния T1 и Т2:  Или  Изменение энтальпии находится по общему выражению. Изменение энтропии равно 0, т.к. dq = 0 dS = dq/T = 0 Следовательно, в адиабатном процессе s = const. Поэтому обратимый адиабатный процесс называется изоэнтропийным. Ход работы 1. Ознакомиться с теоретическим положением. 2. Произвести расчёт термодинамического процесса заданного преподавателем. 3. Проанализировать полученные результаты. 4. Ответить на контрольные вопросы. Задача № 1 Рассчитать термодинамический процесс изотермического сжатия газа азота при заданных параметрах.
Задача № 2 Рассчитать изохорный процесс для кислорода при заданных параметрах.
Задача № 3 Рассчитать адиабатный процесс сжатия водорода при заданных параметрах.
В каком термодинамическом процессе - не совершается работа? -не происходит теплообмен -не изменяется внутренняя энергии? Содержание отчета: Тема, номер и цель работы. Расчёт термодинамических процессов по заданию варианта. Ответы на контрольные вопросы. Контрольные вопросы: Перечислите основные термодинамические процессы Сформулируйте первый закон термодинамики. Опишите порядок расчёта термодинамического процесса. Литература 1. Брюханов, О.Н. Основы гидравлики, теплотехники и аэродинамики[Текст]: учеб. / О.Н. Брюханов и др. - М.: НИЦ ИНФРА-М, 2014. - 254 с.(ЭБС Znanium.com). Режим доступа: http://znanium.com/catalog.php?item=bookinfo&book=420324 2. Гидравлика, пневматика и термодинамика [Электронный ресурс]: курс лекций / В.М. Филин; под ред. В.М. Филина. - М.: ИД ФОРУМ: НИЦ ИНФРА-М, 2015. - 320 с.(ЭБС Znanium.com). Режим доступа: http://znanium.com/catalog.php?item=bookinfo&book=478661 |
