ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Уравнение баланса энергии из "Гидродинамика, теплообмен и массообмен" Члены Б правой части этого уравнения выражают, соответственно, внутреннюю, кинетическую и потенциальную энергии 1 кг жидкости. В уравнении (4. 1) — количество поглощенного тепла, приходящееся па 1 кг жидкости, а — все виды работы (в расчете на 1 кг), совершенной жидкостью над окружающей средой. При расчетах, конечно, все величины должны выражаться в одинаковых единицах, обычно ккалЫг. При этом в уравнения не войдет механический эквивалент тепла. [c.30] Интеграл в уравнении (4. 4) выражает суммарную работу жидкости при входе и выходе из контрольного объема. [c.31] В этом уравнении объемный интеграл заменен эквивалентной величиной — скоростью изменения полной энергии в контрольном объеме. [c.31] Следует подчеркнуть, что Q или д обозначают полную величину тепла, переносимого через контрольную поверхность, в том числе и за счет тенлопроводности жидкости. [c.33] При помощи уравнения (4. 6) можно решать задачи, в которых рассматриваются реагирующие смеси. При этом I или II определяются с учетом тепловых эффектов реакции. Способ решения иллюстрируется примером 4. 4. [c.33] Хотя ниже в примерах и задачах будет продемонстрировано некоторое число приложений уравнений баланса энергии, мы не будем пытаться показать все способы применения этих уравнений. Возможны различные упрощения уравнений баланса энергии. Например, если процесс связан с химическими реакциями, член Аг обычно настолько велик, что изменениями кинетической и потенциальной энергии можно пренебречь. При истечении из сопла важна, наоборот, кинетическая энергия, а в гидроэнергетических установках существенна потенциальная энергия. [c.33] В большинстве практических задач изменениями и по сечениям входящего и выходящего потоков можно пренебречь. Например, кинетическая энергия становится значительной только при высоких скоростях, но при больших числах Рейнольдса распределение скоростей в поперечных сечениях становится более равномерным. Однако при применении уравнения энергетического баланса к каждому новому случаю важно представлять себе возможные последствия такой неравномерности. В некоторых случаях изменения температуры или скорости в поперечном сечении могут оказаться значительными. Чтобы разобраться в этих вопросах, лучше всего изучить приводимые ниже примеры и решить в числах несколько задач вроде тех, которые даны в конце этой главы. [c.33] В хорошо перемешиваемую емкость подается разбавлеппый раствор в количестве 81,8 вг/ч при = 21 С. В емкости имеется пароподогреватель площадью 0,93 м , по трубам которого проходит пар, конденсирующийся при 149 С. Раствор эффективно перемешивается, так что температура во всей емкости одинакова. При такой же температуре подогретая жидкость выходит из емкости в количестве 55 кг/ч. В начале работы в емкости было 227 кг раствора при 38 С. Вычислить температуру выходящей жидкости по истечении 1ч. [c.34] При т = 1 г = 106° С по истечении достаточно длительного времени работы температура достигнет стационарного значения 122° С, если емкость не переполнится. [c.35] Для идеального газа Аг = pAt, и изменения температуры не происходит. [c.36] В качестве примера расчета для реального газа рассмотрим водяной пар, входящий в клапан при температуре 171° С и абсолютном давлении 7 ат и выходящий при давлении 3,7 ат. Энтальпия на входе в клапан равна [82] 1 = 663,6 ккалЫг. Поскольку Аг = О, энтальпия на выходе также должна быть равна i , 663,6 ккал/кг при р = 3,7. Это соответствует температуре 160 С. [c.36] Энтальпии образования приводятся для 25 С, но влияние изменений температуры до бО С мало, и мы здесь будем им пренебрегать. Таким образом, на каждый кг молъ прореагировавшего SO2 нужно отвести из процесса около 23,5 10 ккал. [c.36] Примеры (4. 3) и (4. 4) по сути дела — термодинамические задачи. Они приведены здесь, чтобы подчеркнуть, какие разнообразные задачи можно рассматривать как приложения уравнения баланса энергии. [c.36] Более общая форма уравнения энергетического баланса, чем та, которая обычно рассматривается в вводных курсах термодинамики или физической химии, нужна при решении нестационарных задач и задач с неравномерным распределением скоростей (примеры 4. 1 и 4. 2). [c.36] Обратимся теперь к следующему примеру, чтобы познакомиться с важными понятиями потерянной энергии или потерь на трение при движении жидкости. [c.36] Значение интеграла зависит от уравнения состояния жидкости и хода процесса, который определяет путь интегрирования. [c.38] Для несжимаемой жидкости интеграл превращается в. [c.38] Уравнение Бернулли можно получить и из дифференциальных уравнений движения, как будет показано в 12-й главе. Уравнение (4. 20) иногда называют обобщенным уравнением Бернулли. [c.38] Уравнение (4. 20) несколько отступает от идеи балансового уравнения, в которое, по нашему определению, входят только обмен теплом и работой с внешними телами и величины, определяемые состоянием потока на входе и выходе системы. Тем не менее, уравнение (4. 20) во многих случаях упрощается так, что в него входят только концевые параметры потока, как это имеет место, например, в уравнении (4. 21). [c.38] И в этом случае РГв определяет передаваемую валом энергию. Однако жидкость в насосе поглощает меньшую энергию, + кр так как энергия в количестве кр расходуется на преодоление трения. Величины ТУе и кр для насоса всегда имеют противоположные знаки. [c.39] Вернуться к основной статье