什么是绝热过程的定义

绝热过程是指在系统(Q = 0)内不存在热量的传递或传递,可以认为系统是完全绝热的。w88优德备用网址 微博优德app热能工程

绝热过程

一个绝热过程是一个热力学过程,其中有没有热w88优德备用网址 微博传递进入或出系统(Q = 0),系统可以认为是完全绝缘。在绝热过程中,能量只以功的形式传递。没有传热的假设是非常重要的,因为我们只能在w88优德备用网址 微博非常快速的过程。在这些快速的过程中,没有足够的时间将能量如热量传递给系统或从系统中传递出去。

在真实的设备中(如涡轮机、泵和压缩机)热损失在燃烧过程中会发生损失,但是这些损失通常比总的能量流动要低,我们可以通过绝热过程来近似一些热力学过程。

绝热过程和等熵过程

与…相比等熵过程在这一流体或气体的保持不变,在绝热过程熵的变化。因此绝热过程被认为是不可逆过程。的等熵过程是绝热过程的特例。等熵过程是可逆绝热过程。等熵过程也可以称为等熵过程。在工程中,这种理想过程与实际过程比较是非常有用的。

使真实过程近似可逆过程的一种方法是在一系列的过程中进行或无穷小步骤无限缓慢,使过程可以看作是一系列的平衡态。例如,如果传热是由于系统和w88优德备用网址 微博环境之间的微小温差而发生的,则可以认为是可逆的。但真正的过程并不是无限缓慢的。可逆过程是一种有用而方便的理论虚构,但在自然界中并不存在。例如,气体中可能存在湍流。因此,热引擎必须降低效率由于他们使用的热机循环固有的不可逆性,他们的效率受到限制。

绝热过程和第一定律

对于一个封闭系统,我们可以写出热力学第一定律中的焓w88优德app:

dH = dQ + Vdp

在这个方程中Vdp是一个工作流程图这种工作,Vdp,用于开放流量系统,如涡轮机或泵,其中有一个“dp”,即压力变化。由此可见,这种形式的规律简化了能量传递的描述。在绝热过程中焓的变化等于工作流程图由系统完成或由系统完成:

绝热过程的主要特征
绝热过程的主要特征

参见:热力学第一定律w88优德app

参见:理想气体定律

参见:焓是什么

绝热过程(dQ = 0)

dH = Vdp→W = H2- - - - - - H1→H2- - - - - - H1=Cp(T2- T1)(对于一个理想气体)

绝热膨胀-绝热压缩

参见:什么是理想气体

在一个理想气体分子没有体积,也不相互作用。根据理想气体定律,压力线性变化温度和数量成反比体积

pV = nRT

地点:

  • p气体的绝对压强是多少
  • n是物质的量吗
  • T是绝对温度
  • V的体积是
  • R理想气体常数,或者通用气体常数,是否等于玻尔兹曼常数和阿伏伽德罗常数的乘积,

在这个方程中,符号R是一个常数,叫做通用气体常数它对所有气体都有相同的值,即R = 8.31 J/mol K。

绝热过程可以用理想气体定律为:

光伏κ=常数

p1V1κ= p2V2κ

在这κ= cp/ cv两者的比率是特定的加热(或热容)加汽油。一个用于恒压(cp),一个用于体积恒定(cv)。注意,这个比率κ= cp/ cv是决定气体和其他绝热过程中声速的一个因素。

其他的p V T关系

p,V,T关系-等熵过程

在一个p - v图,这个过程沿着一条直线(称为绝热线)那有方程式p =常数/ Vκ对于理想气体和多变过程,情况是这样的n =κ对应于绝热过程。

绝热膨胀的例子

P-V图-绝热过程
假定氦气(3→4)在燃气轮机中绝热膨胀(布雷顿循环)。

假设一个绝热膨胀氦(3→4)燃气轮机。因为氦几乎和an一样理想气体,可以使用理想气体定律计算出口温度气体(T4,真正的)。在这个涡轮中,高压阶段接收气体(图中点3;p3.=6.7 MPa;T3.= 1190 K(917°C))从一个热交换器排出到另一个热交换器,其出口压力为p4=2.78 MPa(4点)

解决方案:

气体出口温度T4,真正的,可用来计算p V T关系绝热过程。注意,它与等熵过程,因此结果必须是相同的。在这种情况下,我们计算了不同燃气轮机(低效率)的膨胀情况燃气轮机中的等熵膨胀。

p,V,T关系-等熵过程

在这个方程中,氦的因子等于κ= cp/ cv= 1.66。由上式可知,气体出口温度,T4,真正的是:

绝热过程-举例

参见:迈耶的关系

燃气轮机的绝热过程

第一定律-例子-布雷顿循环
理想布雷顿循环由四个热力学过程组成。两个等熵过程和两个等压过程。

我们假设布雷顿循环它描述了a的工作原理恒压热机现代燃气轮机发动机和吸气式喷气发动机也要遵循布雷顿循环。

布雷顿循环由四个热力学过程组成。两个绝热过程和两个等压过程。

  1. 绝热压缩—环境空气被吸入压缩机,并进行加压(1→2)。压缩机的工作要求为WC= H2- - - - - - H1
  2. 等压加热-压缩空气经过燃烧室,燃烧燃料,空气或其他介质被加热(2→3)。这是一个恒压过程,因为燃烧室是开放进出的。净吸收的热量由添加= H3.- - - - - - H2
  3. 绝热膨胀-加热、加压的空气在涡轮上膨胀,释放能量。涡轮机所做的功为WT= H4- - - - - - H3.
  4. 等压排热-为了关闭循环,必须排出剩余热量。排出的净热量由再保险= H4- - - - - - H1

可以看出,我们可以描述和计算(例如。热效率)这样的循环(对于郎肯循环)使用焓变

参见:布雷顿循环的热效率

等熵效率-涡轮,压缩机,喷嘴

在前面的章节中,我们假设气体膨胀是等熵因此我们使用T4,为气体出口温度。这些假设只适用于理想循环。

大多数稳定的设备(涡轮机,压缩机,喷嘴)在绝热条件,但它们并不是真正的等熵,而是为了计算的目的而被理想化为等熵。我们定义参数ηT,ηCN,作为一个真正的工作通过设备设备在等熵条件下的工作(对于涡轮机)。这个比率被称为等熵涡轮压缩机/喷嘴效率

这些参数描述了涡轮、压气机或喷嘴如何有效地近似于一个相应的等熵装置。该参数会降低整体效率和工作输出。对于涡轮机,价值ηT通常是0.7到0.9(70-90%)。

等熵效率方程

等熵压缩与绝热压缩
等熵和绝热膨胀
等熵过程是绝热过程的一种特殊情况。这是一个可逆的绝热过程。等熵过程也可以称为等熵过程。

例如:等熵涡轮效率

等熵和绝热膨胀
等熵过程是绝热过程的一种特殊情况。这是一个可逆的绝热过程。等熵过程也可以称为等熵过程。

假设一个等熵膨胀燃气轮机中的氦(3→4)。在这个涡轮中,高压阶段接收气体(图中点3;p3.=6.7 MPa;T3.= 1190 K(917°C))从一个热交换器排出到另一个热交换器,其出口压力为p4=2.78 MPa(4点)涡轮出口处气体的温度(对于等熵过程)为T4 s= 839 K(566°C)。

计算计算这个涡轮所做的功,并计算出涡轮出口处的实际温度涡轮等熵效率ηT= 0.91 (91%)

解决方案:

根据热力学第一定律,涡轮在等熵过程中所做的功w88优德app可由

WT= h3.- - - - - - h4 s→WTs=cp(T3.- T4 s)

从理想气体定律我们知道,单原子理想气体的摩尔比热是:

Cv= 3/2R = 12.5 J/mol KCp= Cv+ R = 5/2R = 20.8 J/mol K

我们把比热容转换成单位J /公斤K通过:

cp= Cp。1/M(氦的摩尔重量)= 20.8 x 4.103= 5200j /kg K

则燃气轮机在等熵过程中所做的功为:

WT, s= cp(T3.- T4 s) = 5200 x (1190 - 839) = 1.825 MJ/kg

燃气轮机在绝热过程中所做的实际功为:
WT,真正的= cp(T3.- T4 s)。ηT= 5200 x (1190 - 839) x 0.91 = 1.661 MJ/kg

自由膨胀-焦耳膨胀

这些都是绝热过程在这不传热发生在系统与其环境之间不做功由系统开或由系统开。这类绝热过程称为绝热过程自由膨胀。这是一个不可逆过程气体膨胀到一个绝热的真空室。它也被称为焦耳膨胀。对于理想气体,温度不变(见:焦耳第二定律),而实际气体在自由膨胀过程中温度发生变化。在自由展开时Q = W = 0,第一定律要求:

int= 0

不能在P-V图上画出自由膨胀,因为这个过程是快速的,而不是准静态的。中间态不是平衡态,因此压强没有明确的定义。

引用:
核与反应堆物理:
  1. 李志明,《核反应堆理论概论》,北京:清华大学出版社,2003年。
  2. 拉马什、巴拉塔,《核工程概论》,北京:科学出版社,2001,ISBN: 0-201-82498-1。
  3. 史泰西,《核反应堆物理学》,台北:科学出版社,2001,ISBN: 0- 471-39127-1。
  4. Glasstone Sesonske。核反应堆工程:反应堆系统工程,施普林格;第四版,1994,ISBN: 978-0412985317
  5. W.S.C.威廉姆斯。原子核和粒子物理学。克拉伦登出版社;第1版,1991年,ISBN: 978-0198520467
  6. 肯尼斯·s·克兰。核物理导论,第三版,1987年,国际标准书号:978-0471805533
  7. G.R.Keepin。核动力学物理学。addison - wesley酒吧。有限公司;第1版,1965年
  8. 罗伯特·里德·伯恩,《核反应堆操作导论》,1988年。
  9. 美国能源部,核物理和反应堆理论。DOE基础手册,第1卷和第2卷。1993年1月。

先进反应堆物理:

  1. 吴晓华,《核反应堆静力学概论》,核科学出版社,1989年版,ISBN: 0-894-48033-2。
  2. 《核反应堆动力学导论》,美国核学会,1985,ISBN: 0-894-48029-4。
  3. 邓丽萍,《核反应堆动力学》,美国核学会,1993,国际标准书号:0-894-48453-2。
  4. 李永明,“中子输运的计算方法”,中国核学会,1993,ISBN: 0-894-48452-4。

参见:

热力学过程

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