Teplota stagnace - Stagnation temperature

v termodynamika a mechanika tekutin, stagnační teplota je teplota v a bod stagnace v toku tekutiny. Ve stagnačním bodě je rychlost tekutiny nulová a veškerá Kinetická energie byl převeden na vnitřní energie a je přidán k místnímu statická entalpie. V obou stlačitelný a nestlačitelný tok kapaliny, stagnační teplota se rovná celková teplota ve všech bodech vedení vedoucích k bodu stagnace.^[1] Vidět dynamika plynů.

Derivace

Adiabatický

Teplota stagnace může být odvozena z První zákon termodynamiky. Uplatnění energetické rovnice ustáleného toku^[2] a ignorujeme termíny práce, tepla a gravitační potenciální energie a máme:

{ displaystyle h_ {0} = h + { frac {V ^ {2}} {2}} ,}

kde:

{ displaystyle h_ {0} = ,}

stagnace (nebo celková) entalpie v bodě stagnace

{ displaystyle h = ,}

statická entalpie v bodě zájmu podél stagnačního proudu

{ displaystyle V = ,}

rychlost v bodě zájmu podél stagnačního proudu

Nahrazení entalpie předpokládáním konstantní měrné tepelné kapacity při konstantním tlaku ( ${ displaystyle h = C_ {p} T}$ ) my máme:

{ displaystyle T_ {0} = T + { frac {V ^ {2}} {2C_ {p}}} ,}

nebo

{ displaystyle { frac {T_ {0}} {T}} = 1 + { frac { gamma -1} {2}} M ^ {2} ,}

kde:

{ displaystyle C_ {p} = ,}

specifická tepelná kapacita při konstantním tlaku

{ displaystyle T_ {0} = ,}

stagnační (nebo celková) teplota v stagnačním bodě

{ displaystyle T = ,}

teplota (nebo statická teplota) v bodu zájmu podél stagnačního proudu

{ displaystyle V = ,}

rychlost v bodě zájmu podél stagnačního proudu

{ displaystyle M = ,}

Machovo číslo v bodě zájmu podél stagnačního proudu

{ displaystyle gamma = ,}

Poměr specifických teplot (

{ displaystyle C_ {p} / C_ {v}}

), ~ 1,4 pro vzduch při ~ 300 K.

Průtok s přídavkem tepla

{ displaystyle h_ {02} = h_ {01} + q}

{ displaystyle T_ {02} = T_ {01} + { frac {q} {C_ {p}}}}

q = teplo na jednotku hmotnosti přidané do systému

Přísně vzato, entalpie je funkcí teploty i hustoty. Avšak s odvoláním na společný předpoklad kaloricky dokonalého plynu může být entalpie přeměněna přímo na teplotu, jak je uvedeno výše, což umožňuje definovat stagnační teplotu z hlediska podstatnější vlastnosti, stagnační entalpie.

Stagnační vlastnosti (např. Stagnační teplota, stagnační tlak) jsou užitečné v tryskový motor výpočty výkonu. V provozu motoru se často nazývá stagnační teplota celková teplota vzduchu. K měření stagnační teploty se často používá bimetalový termočlánek, je však třeba počítat s tepelným zářením.

Solární tepelné kolektory

Testování výkonu solární tepelné kolektory používá termín stagnační teplota pro indikaci maximální dosažitelné teploty kolektoru se stojatým médiem (bez pohybu), teplotou okolí 30 ° C a dopadajícím slunečním zářením 1000 W / m². Výše uvedené údaje představují „hodnoty scénáře nejhoršího případu“, které umožňují návrhářům kolektorů plánovat možné scénáře přehřátí v případě selhání systému kolektoru.^[3]

Viz také

Reference

^ Van Wylen a Sonntag, Základy klasické termodynamiky, oddíl 14.1
^ Van Wylen a Sonntag, Základy klasické termodynamiky, rovnice 5,50
^ Plánování a instalace solárních tepelných systémů: Průvodce pro instalatéry, architekty a inženýry. Německá společnost pro sluneční energii (DGS). 2005. ISBN 978-1844071258.

Bibliografie

Van Wylen, G.J. a Sonntag, R.E. (1965), Základy klasické termodynamiky, John Wiley & Sons, Inc., New York

[1] Van Wylen a Sonntag, Základy klasické termodynamiky, oddíl 14.1

[2] Van Wylen a Sonntag, Základy klasické termodynamiky, rovnice 5,50

[3] Plánování a instalace solárních tepelných systémů: Průvodce pro instalatéry, architekty a inženýry. Německá společnost pro sluneční energii (DGS). 2005. ISBN 978-1844071258.

[1]

[2]

[3]