Как определить работу изотермического сжатия…

ПОИСК

Как определить работу изотермического сжатия...
быть определена из диаграммы с помощью простого соотношения  [c.154]

    Степень приближения процесса сжатия в турбокомпрессоре с охлаждением газа между ступенями к изотермическому характеризуется изотермическим к. п. д. Т1, , представляющим собой отношение работы изотермического сжатия к затраченной работе  [c.171]

    Теплота О1, отнимаемая от газа в процессе собственно сжижения, складывается из теи.юты, отнимаемой при охлаждении газа по изобаре /—6 до температуры сжижения и теплоты кондепсации газа (при температуре Г.,), выражаемой изотермой 6—3. Количество тепла эквивалентно площади /—6—3—4—5—1 и выражается разностью энтальпий == — — г,.

Общее количество тепла Q (площадь 1—2—3—4—5—1), отнимаемое от газа при его сжижении охлаждающей водой, равно теплоте собственно сжижения (3, и теплоте выделяюш.ейся при изотермическом сжатии газа. Теплота С о для идеального обратимого процесса сжижения газа эквивалентна работе д, затрачиваемой на сжижение в идеальном цикле, т. е. (За = 1- щ- Следовательно (см. рис.

ХУИ-2) [c.649]

    Взаимодействие молекул газа с адсорбентом в теории Поляни характеризуется величиной адсорбционного потенциала е—работой изотермического переноса моля газа на поверхность из объема газа в адсорбционный слой. Адсорбционный потенциал приравнивается к работе изотермического сжатия моля газа от равновесного давления р до давления р . Для идеального газа [c.30]

    При температуре теплоприемника Гг в результате соприкосновения газа с теплоприемником осуществляется изотермическое сжатие газа до объема У4, чтобы при последующем адиабатном сжатии газ достиг точно исходной температуры Т,. Вся работа Шз, затрачиваемая на сжатие, переходит в теплоту Оа, которая и [c.67]

    Согласно этой модели над поверхностью твердого тела существует такое потенциальное поле сил, что потенциал убывает с расстоянием от поверхности, но не так быстро, как предполагал Ир. Ленгмюр. Если над поверхностью находится газ, то его молекулы притягиваются к поверхности.

Совокупное действие силового поля и теплового движения приводит к тому, что концентрация газа по мере приближения к поверхности возрастает. Если температура ниже критической температуры адсорбтива, то на каком-то расстоянии от поверхности давление газа станет равным давлению насыщенного пара и газ будет конденсироваться в жидкость.

Этот процесс и называется адсорбцией. Таким образом, адсорбционные силы совершают обратимое изотермическое сжатие газа от давления р (вдали от поверхности, где адсорбционными силами можно пренебречь) до р, непосредственно над слоем сжиженного газа, т. е. адсорбционной пленки.

Работа адсорбционных сил Ш, отнесенная к 1 моль адсорбата (адсорбционный потенциал е), очевидно, равна  [c.223]

    Значение Ае з определяется работой изотермического сжатия и может быть найдено из эксергетической диаграммы состояния, по формуле или специальным номограммам, построенным с учетом реаль-пь X свойств газа [7, 22]. [c.73]

    Наименьшей потребная работа на сжатие газа была бы в случа его изотермического сжатия. Поэтому для всех компрессоров изотерма является идеальной кривой сжатия. [c.134]

    Кроме того, над газом, поступающим в подсистему / из подсистемы 7/а (например, из газовой бюретки), производится работа сжатия внешней силой (поднимающей ртуть в бюретке, подробнее см. руководство [1]). В разд.

6 этой главы показано, что при п интегральное изменение внутренней энергии AUi nJA выражается в этом случае той же формулой (см. с. 134), что и полученная в разд. 5 формула (III,61а).

При изотермическом сжатии газа работа сжатия полностью (для идеального газа) или частично переходит в тепло, и это учитывается в формулах (1П,61а) и (П1,80б). Однако только часть этого тепла достигает калориметра.

Подробнее эти вопросы могут быть рассмотрены только с учетом особенностей проведения конкретного калориметрического опыта в данной конкретной установке. Такой анализ нужен для перехода от измеряемой в калориметре величины ду к величине —AUj. [c.143]

    Наименьшая работа затрачивается при изотермическом сжатии газа поэтому для поршневых компрессоров изотерма является идеальной кривой сжатия, и степень совершенства теплового процесса в компрессоре характеризуется его изотермическим к. п. д., равным [c.134]

    Следует отметить, что при изотермическом сжатии газа затрачивается наименьшее количество работы. Поэтому нри определении степени совершенства какого-либо процесса или какой-либо машины обычно сравнивают затраченную работу с работой, необходимой для изотермического сжатия. [c.290]

    Этот способ перемешивания осуществляют пропусканием через жидкость потока газа (обычно воздуха) или пара. Причем в последнем случае перемешивание происходит с одновременным нагревом жидкости.

Пневматическое перемешивание позволяет проводить технологические процессы при отсутствии в аппарате движущихся частей и с относительно низкими эксплуатационными характеристиками.

Работа при воздушном перемешивании производится за счет энергии сжатого воздуха и в первом приближении может быть рассчитана как работа изотермического сжатия воздуха до давления на дне аппарата  [c.158]

    Работа изотермического сжатии также зависит от степени сжатия газа, но в отличие от не зависит от природы газа  [c.162]

    От состояния с до состояния о газ сжимается изотермически. При этом работа внешних сил полностью преобразуется в теплоту которую отдает газ теплоприемнику. Работа изотермического сжатия одного киломоля идеального газа определяется выражением [c.86]

    Теплота Сх, отнимаемая от газа в процессе собственно сжижения, складывается из теплоты, отнимаемой при охлаждении газа по изобаре 1—6 до температуры сжижения и теплоты конденсации газа (при температуре Га), выражаемой изотермой 6—3.

Количество тепла Ql эквивалентно площади /—б—3—4—5—1 и выражается разностью энтальпий 61= = 1— 2- Общее количество тепла Q (площадь 1—2—3—4—5—/), отнимаемое от газа при его сжижении охлаждающей водой, равно теплоте собственно сжижения и теплоте Сз, выделяющейся при изотермическом сжатии газа.

Теплота (За для идеального обратимого проиесса сжижения газа эквивалентна работе затрачиваемой на сжижение в идеальном цикле, т. е. = вд. Следовательно (см. рис. ХУП-2) [c.649]

    Работа сжатия и потребляемая мощность. Процесс изотермического сжатия газа от давления до давления р изображается на Т—S-диа-грамме прямой А В (рис. IV-2), проведенной между изобарами pi и р по линии Та = onst. [c.154]

    Расход энергии на сжижение газа определяют в зависимости от работы изотермического сжатия газа от давления дор2(в кДж/кг) [c.110]

    Идеальный цикл сжижения газа. Определим, пользуясь Т — «-диаграммой (рис. XVI1-2), минимальную затрату работы при идеальном обратимом процессе сжижения газа.

Начальное состояние газа характеризуется точкой / (Г), г,), а его состояние после сжижения — точкой 3.

1 1деяльпый процесс осуществляется путем изотермического сжатия газа (линия /—2) и его адиабатического, или нзоэнтропического, расширения (линия 2—3). [c.649]

    В практике технических расчетов уравнения работы изотермического сжатия или расширения (38) и (38а) занимают очень незначительное место, так как все процессы сжатия фактически протекают настолько быстро, что температура газа при этом не остается постоянной, а сильно изменяется. В практике расчетов уравнение изотермы широко применяют только в форме уравнения Ьойля, на котором мы подробно останавливались выше (стр, 45). [c.69]

    При изотермическом сжатии процесс протекает при Г= onst и изображается горизонтальной линией 1—2 , причем точка 2 характеризующая состояние газа после сжатия, лежит на изобаре р2- Количество отводимого тепла q, согласно формуле (7-31), составляет ГД5 и на рис.

7-28 выражается площадью заштрихованного прямоугольника а—1—2 —Ь, высота которого равна Ti, а основание — изменению энтропии Д5. В данном процессе энтропия уменьшается, т. е. величина А5 отрицательна. Поэтому количество тепла будет также отрицательным, т. е. процесс сопровождается, как указывалось выше, отводом тепла.

Та же площадь а—1—2 —Ь выражает работу изотермического сжатия в тепловых единицах, а площадь а—2—2 —Ь на рис. 7-28 равна работе адиабатического сжатия. [c.219]

    Интересно сравнить работы сжатия по адиабате и по изотерме. Для идеального газа кривая изотермического сжатия определяется уравнением pu = onst, а адиабатического — уравнением pu = onst.

Из сравнения уравнений следует, что у адиабаты, выходящей иа точки (/3], Ui) на диаграмме р—и, ход круче, чем у изотермы, вЫ ходящей из той же точки.

При одинаковом изменении давлений площадь, представляющая работу изотермического сжатия, меньше чем для адиабатического сжатия (рис. П1-34). [c.249]

    Работа L, затрачиваемая в компрессоре на политропическое сжатие 1 кг газа, мо-5кет быть выражена через работу изотермического сжатия э, определяемую по уравнению (IV,7), и изотермический коэффициент полезного действия Чиз. значение которого [c.667]

    Это увеличение свободной энергии Гиббса равно работе обратимого изотермического сжатия газа от р1=10 дор2 — = 10 Па, т. е. [c.51]

    Из табл. 6 видно, что затрата работы на сжатие газа будет M Hti-шей при изотермическом процессе, причем разность в затратах работы будет тем больше, чем выше степень сжатия. При адиабатическом сжатии не только возрастает затрата работы, ио одновременно происходит столь значительный нагрев газа, что для предохранения машины от разрушения ее необходимо охлаждать. [c.124]

    При изотермическом сжатии газа внутренняя энергия его не меняется и вся работа Лз, затрачиваемая на сжатие, переходит в теплоту 2. поглощаемую теплопрнемником, и, следовательно [c.139]

Источник: https://www.chem21.info/info/336876/

Основные термодинамические процессы

Как определить работу изотермического сжатия...

Основными процессами в термодинамике являются:

  • изохорный, протекающий при постоянном объеме;
  • изобарный, протекающий при постоянном давлении;
  • изотермический, происходящий при постоянной температуре;
  • адиабатный, при котором теплообмен с окружающей средой отсутствует;
  • политропный, удовлетворяющий уравнению pvn= const.

Изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный процессы являются частными случаями политропного процесса.

При исследовании термодинамических процессов определяют:

  • уравнение процесса в p—v иT—s координатах;
  • связь между параметрами состояния газа;
  • изменение внутренней энергии;
  • величину внешней работы;
  • количество подведенной теплоты на осуществление процесса или количество отведенной теплоты.

Изохорный процесс

Изохорный процесс в p, v— , T, s— и i, s-координатах (диаграммах)

При изохорном процессе выполняется условие v = const.

Из уравнения состояния идеального газа (pv = RT) следует:

 p/T = R/v = const,

т. е. давление газа прямо пропорционально его абсолютной температуре:

 p2/p1 = T2/T1.

Работа расширения в изохорном процессе равна нулю (l = 0), так как объем рабочего тела не меняется (Δv = const).

Количество теплоты, подведенной к рабочему телу в процессе 1-2 при cv = const определяется по формуле:

q= cv(T2 —  T1). 

Т. к.l = 0, то на основании первого закона термодинамики Δu = q, а значит изменение внутренней энергии можно определить по формуле:

Δu = cv(T2 — T1).

Изменение энтропии в изохорном процессе определяется по формуле:

s2 – s1= Δs = cvln(p2/p1) = cvln(T2/T1).

Изобарный процесс

Изобарный процесс в p, v— , T, s— и i, s-координатах (диаграммах)

Изобарным называется процесс, протекающий при постоянном давлении p = const. Из уравнения состояния идеального газа слуедует:

v/T = R/p = const

или

 v2/v1 = T2/T1,

т. е. в изобарном процессе объем газа пропорционален его абсолютной температуре.

Работа будет равна:

l = p(v2 – v1). 

Т. к. pv1 = RT1 и pv2 = RT2, то

l = R(T2 – T1).

Количество теплоты при cp = const определяется по формуле:

q = cp(T2 – T1).

Изменение энтропии будет равно: 

s2 – s1= Δs = cpln(T2/T1).

Изотермический процесс

Изотермический процесс в p, v— , T, s— и i, s-координатах (диаграммах)

При изотермическом процессе температура рабочего тела остается постоянной T = const, следовательно:

pv = RT = const

или

p2/p1 = v1/v2,

т. е. давление и объем обратно пропорциональны друг другу, так что при изотермическом сжатии давление газа возрастает, а при расширении – снижается.

Работа процесса будет равна:

l  = RTln (v2 – v1) = RTln (p1 – p2).

Так как температура остается неизменной, то и внутренняя энергия идеального газа в изотермическом процессе остается постоянной (Δu = 0) и вся подводимая к рабочему телу теплота полностью превращается в работу расширения:

q = l.

При изотермическом сжатии от рабочего тела отводится теплота в количестве, равном затраченной на сжатие работе.

Изменение энтропии равно:

s2 – s1= Δs = Rln(p1/p2) = Rln(v2/v1).

Адиабатный процесс

Адиабатный процесс в p, v— , T, s— и i, s-координатах (диаграммах)

Адиабатным называется процесс изменения состояния газа, который происзодит без теплообмена с окружающей средой. Так как dq = 0, то уравнение первого закона термодинамики для адиабатного процесса будет иметь вид:

du + pdv = 0

или

Δu+ l = 0,

следовательно

Δu= —l. 

В адиабатном процессе работа расширения совершается только за счет расходования внутренней энергии газа, а при сжатии, происходящем за счет действия внешних сил, вся совершаемая ими работа идет на увеличение внутренней энергии газа.

Обозначим теплоемкость в адиабатном процессе через cад, и условие dq = 0 выразим следующим образом:

dq = cадdT = 0. 

Это условие говорит о том, что теплоемкость в адиабатном процессе равна нулю (cад = 0).

Известно, что

сp/cv = k

и уравнение кривой адиабатного процесса (адиабаты) в p, v-диаграмме имеет вид:

p = const. 

В этом выражении k носит название показателя адиабаты (так же ее называют коэффициентом Пуассона).

Значения показателя адиабаты k для некоторых газов:

kвоздуха = 1,4

kперегретого пара = 1,3

kвыхлопных газов ДВС = 1,33

kнасыщенного влажного пара = 1,135

Из предыдущих формул следует:

l= — Δu = cv(T1 – T2);

i1 – i2= cp(T1 – T2).

Техническая работа адиабатного процесса (lтехн) равна разности энтальпий начала и конца процесса (i1 – i2).

Адиабатный процесс, происходящий без внутреннего  трения в рабочем теле, называется изоэнтропийным. В T, s-диаграмме он изображается вертикальной линией.

Обычно реальные адиабатные процессы протекают при наличии внутреннего трения в рабочем теле, в результате чего всегда выделяется теплота, которая сообщается самому рабочему телу. В таком случае ds > 0, и процесс называется реальным адиабатным процессом.

Политропный процесс

Политропным называется процесс, который описывается уравнением:

pvn= const.

Показатель политропы n может принимать любые значения в пределах от -∞ до +∞, но для данного процесса он является постоянной величиной.

Из уравнения политропного процесса и уравнения Клайперона можно получить выражение, устанавливающее связь между p, vи Tв любых двух точках на политропе:

p2/p1 = (v1/v2)n; T2/T1 = (v1/v2)n-1; T2/T1 = (p2/p1)(n-1)/n. 

Работа расширения газа в политропном процессе равна:

В случае идеального газа эту формулу можно преобразовать:

Количество подведенной или отведенной в процессе теплоты определяется с помощью первого закона термодинамики:

q = (u2 – u1) + l.

Поскольку

представляет собой теплоемкость идеального газа в политропном процессе.

При cv, k и n = const cn = const, поэтому политропный процесс иногда определят как процесс с постоянной теплоемкостью.

Политропный процесс имеет обобщающее значение, ибо охватывает всю совокупность основных термодинамических процессов.

Графическое представление политропа в p, v координатах в зависимости от показателя политропа n.

pv0 = const (n = 0) – изобара;

pv = const (n = 1) – изотерма;

p0v = const, p1/∞v = const, pv∞ = const – изохора;

p = const (n = k) – адиабата.

n > 0 – гиперболические кривые,

n < 0 – параболы.

По материалам моего конспекта лекций по термодинамике и учебника «Основы энергетики». Автор Г. Ф. Быстрицкий. 2-е изд., испр. и доп. — М. :КНОРУС, 2011. — 352 с.

Источник: https://energoworld.ru/theory/osnovnyie-termodinamicheskie-protsessyi/

Biz-books
Добавить комментарий