ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Термодинамические уравнения энергии и работы сжатия из "Центробежные компрессорные машины" Уравнение (1) записано в международной системе единиц (СИ) каждый из членов его выражен в джоулях на килограмм массы газа (1 джоуль = 1 ньютон-метр). [c.11] Следует помнить, что в условиях земйого тяготения 1 кг массы весит 1 кГ, и таким образом массовый расход т численно равен весовому С. [c.12] Величины работы /, энтальпии / и теплоты д в двух последних уравнениях имеют одинаковое обозначение, но разное численное значение. [c.12] Все приведенные выше уравнения, являясь энергетическими, при установившемся движении справедливы как для обратимых, так и необратимых процессов сжатия и течения идеального и реальных газов. Изменение потенциальной энергии положения газа принимается пренебрежимо малым. [c.13] Уравнения (2) и (7) являются основными и наиболее общими. Из них могут быть получены уравнения для различных частных случаев процесса сжатия. Рассмотрим некоторые из них. [c.13] Изотермическое сжатие (Г = onst). Процесс сжатия в диаграмме S — Т показан на рис. 7, а линией 1—2. Для определения полной работы сжатия справедливы уравнения (2) и (7) с заменой в них и далее индексов I на 1 и И на 2. [c.13] Для обратимых процессов, т. е. при отсутствии потерь (/ = 0), внешняя теплота процесса соответствует в диаграмме s — Т площади под линией процесса (на рис. 7, а пл. / —1—2—2 ). При наличии потерь в процессе сжатия в отведенное тепло входит еще и величина потерь / , условно показанная на диаграмме площадью 1 —1—3—3. [c.14] Из этих уравнений видно, что работа сжатия и перемещения газа, которую для этого случая назовем работой адиабатического сжатия, равна разности энтальпий в конце и начале процесса сжатия, т. е. [c.14] В этом уравнении давление р выражено в н/ м , а плотность газа р — в кг/м в СИ величина р численно равна величине удельного веса газа у в системе МКГСС. [c.15] Политропическое сжатие. Процесс политропического сжатия может протекать без охлаждения или с охлаждением. [c.15] Рассмотрим сначала сжатие без охлаждения (д = 0), но при наличии потерь 1 ф 0). Вследствие того, что потери при сжатии и течении газа необратимо превращаются в теплоту, которая отдается газу, линия процесса сжатия в диаграмме 5—Т отклоняется вправо от изоэнтропы (линия 1—2 на рис. 8, а), так как известно, что все необратимые процессы протекают с увеличением энтропии. Заметим, что в общем случае вся или часть теплоты, эквивалентной потерям 1 , может отдаваться во внешнюю среду (охлаждающей среде или воздуху через корпус машины) однако здесь рассматривается случай сжатия без внешнего теплообмена. [c.15] Кроме того, для полной работы сжатия остается справедливым уравнение (7). [c.15] На рис. 8, а работе политропического сжатия соответствует площадь Г—/—2—3—3, потерям /, — площадь Г—1—2—2, а разности энтальпий ( 2 — ч) — площадь 2 —2—3—3. Эта разность больше работы адиабатического сжатия не только на величину потерь г, но еще и на величину работы, соответствующей треугольнику 1—2—2ад- Появление этой дополнительной работы связано с тем, что процесс сжатия протекает при температурах более высоких, чем при сжатии по адиабате, а величина работы сжатия пропорциональна начальной температуре. [c.16] При политропическом сжатии с охлаждением в случае отсутствия потерь процесс в диаграмме 5—Т (рис. 8, б) протекает по линии 1—2 с показателем политропы п С к. Уравнения (2) и (7) для определения полной работы остаются справедливыми и для этого случая, только во втором из них г = 0. [c.17] На рис. 8, б разности энтальпий ( 2 — ч) для идеального газа соответствует площадь 2 —2—3—5, теплоте д, отведенной в процессе сжатия, — площадь Г—1—2—2, а работе — пло-Р щадь V—1—2—3-3. [c.17] Заметим, что при обратимых процессах подведенная или отведенная теплота в диаграмме s—Т всегда соответствует площади под линией процесса. В данном случае процесс сжатия протекает необратимо (с потерями) и теплоте, отведенной в процессе сжатия, соответствует не только площадь под линией процесса 1—2, но и площадь, эквивалентная потерям 1 . При недостаточно эффективном охлаждении процесс сжатия может протекать с показателем политропы п (но, конечно, меньшем, чем при сжатии без охлаждения) в этом случае при охлаждении отводится только часть теплоты, эквивалентной потерям 1 . [c.18] При сжатии с охлаждением независимо от того, имеются или отсутствуют потери, при любом значении. показателя политропы для определения работы политропического сжатия идеального газа справедливы уравнения (12) и (13). [c.18] Реальные газы и слабо перегретые пары не подчиняются характеристическому уравнению ру = RT. Теплоемкости их Ср и с , так же как и показатель адиабаты к, не остаются постоянными в процессе сжатия. В связи с этим использование для определения работы сжатия реальных газов и паров уравнений, выведенных для идеального газа, часто приводит к большим ошибкам. [c.18] Для связи между параметрами состояния реальных газов предложено большое количество уравнений из них наиболее известны уравнения Ван-дер-Ваальса, Битти—Бриджмена, Бертло, Вука-ловича—Новикова. Однако эти уравнения или недостаточно точны во всей области изменения параметров различных газов, или слишком сложны для практического использования при расчетах. В связи с этим для определения работы сжатия реальных газов и слабо перегретых паров (например, в холодильных компрессорах) используют диаграммы I—р или s—Т, либо применяют метод избыточных объемов. Вполне удовлетворительную точность можно получить также при использовании показателей политроп конечных параметров. Применение этого способа будет показано ниже. [c.18] Вернуться к основной статье