Proces toku - Flow process

V průběhu stálý, nepřetržitý provozu se energetická bilance aplikovaná na otevřený systém rovná práci na šachtě prováděné systémem s přidaným teplem plus sítí entalpie přidáno.

Oblast prostoru uzavřená otevřenými hranicemi systému se obvykle nazývá a ovládání hlasitosti. Může nebo nemusí odpovídat fyzickým zdím. Je vhodné definovat tvar kontrolního objemu tak, aby veškerý tok hmoty, dovnitř nebo ven, probíhal kolmo k jeho povrchu. Lze uvažovat o procesu, při kterém je hmota proudící do systému a ze systému chemicky homogenní.^[1] Potom přitékající hmota provádí práci, jako by do systému poháněla píst tekutiny. Systém také provádí práci, jako by vytlačoval píst kapaliny. Stěnami systému, které neprocházejí hmotou, teplo ( $δ Q$ ) a práce ( $δ Ž$ ) mohou být definovány převody, včetně práce na šachtě.

Klasická termodynamika bere v úvahu procesy pro systém, který je zpočátku a nakonec ve svém vlastním vnitřním stavu termodynamické rovnováhy, bez proudění. To je možné i za určitých omezení, pokud je systém hmotou tekutiny proudící rovnoměrnou rychlostí. Pak může být pro mnoho účelů proces, nazývaný proces proudění, považován za klasický termodynamický, jako kdyby bylo účinné klasické pravidlo bez proudění.^[2] Pro tuto úvodní úvahu se předpokládá, že kinetická energie toku a potenciální energie elevace v gravitačním poli se nemění a že stěny, kromě vstupu a výstupu hmoty, jsou tuhé a nehybné.

Za těchto podmínek uvádí první zákon termodynamiky pro proces proudění: nárůst vnitřní energie systému se rovná množství energie přidané do systému proudící hmotou a zahříváním, minus množství ztracené hmotou vytékající ven a ve formě práce provedené systémem. Za těchto podmínek je napsán první zákon pro proces toku:

{ displaystyle mathrm {d} U = mathrm {d} U_ {in} + delta Q- mathrm {d} U_ {out} - delta W ,}

kde $U v$ a $U ven$ označují průměr vnitřní energie vstup a výstup ze systému s tekoucí hmotou.

Poté existují dva typy prováděných prací: „práce s průtokem“ popsaná výše, která se provádí na tekutině v řídicím objemu (to se také často nazývá „ $PV$ "a" práce na hřídeli ", kterou může u některých provádět kapalina v kontrolním objemu mechanické zařízení s hřídelí. Tyto dva typy práce jsou vyjádřeny v rovnici:

{ displaystyle delta W = mathrm {d} (P_ {out} V_ {out}) - mathrm {d} (P_ {in} V_ {in}) + delta W_ {šachta} ,}

Substituce do výše uvedené rovnice pro kontrolní objem životopis výnosy:

{ displaystyle mathrm {d} U_ {cv} = mathrm {d} U_ {in} + mathrm {d} (P_ {in} V_ {in}) - mathrm {d} U_ {out} - mathrm {d} (P_ {out} V_ {out}) + delta Q- delta W_ {shaft} ,}

Definice entalpie, $H = U + PV$ , nám umožňuje toto používat termodynamický potenciál společně počítat s vnitřní energií $U$ a $PV$ práce v tekutinách pro proces proudění:

{ displaystyle mathrm {d} U_ {cv} = mathrm {d} H_ {in} - mathrm {d} H_ {out} + delta Q- delta W_ {shaft} ,}

V průběhu ustálený stav provoz zařízení (vidět turbína, čerpadlo, a motor ), jakákoli vlastnost systému v ovládacím svazku je nezávislá na čase. Proto vnitřní energie systému uzavřeného řídicím objemem zůstává konstantní, což z toho vyplývá $d U životopis$ ve výše uvedeném výrazu může být nastavena rovna nule. Tím se získá užitečný výraz pro Napájení generace nebo požadavek na tato zařízení s chemickou homogenitou při absenci chemické reakce:

{ displaystyle { frac { delta W_ {šachta}} { mathrm {d} t}} = { frac { mathrm {d} H_ {in}} { mathrm {d} t}} - { frac { mathrm {d} H_ {out}} { mathrm {d} t}} + { frac { delta Q} { mathrm {d} t}} ,}

Tento výraz je popsán výše uvedeným diagramem.

Viz také

Reference

^ Shavit, A., Gutfinger, C. (1995). Termodynamika. Od konceptů k aplikacím, Prentice Hall, Londýn, ISBN 0-13-288267-1, Kapitola 6.
^ Adkins, C.J. (1968/1983). Rovnovážná termodynamika, třetí vydání, Cambridge University Press, Cambridge UK, ISBN 0-521-25445-0, s. 46–47.

[1] Shavit, A., Gutfinger, C. (1995). Termodynamika. Od konceptů k aplikacím, Prentice Hall, Londýn, ISBN 0-13-288267-1, Kapitola 6.

[2] Adkins, C.J. (1968/1983). Rovnovážná termodynamika, třetí vydání, Cambridge University Press, Cambridge UK, ISBN 0-521-25445-0, s. 46–47.

[1]

[2]