什么是熵过程 - 定义

等熵过程是一个热力学过程,其中流体或气体的熵保持恒定。它也被称为恒定熵过程。优德app热能工程

惯言过程

一个等熵过程是A.热力学过程,其中液体或气体保持恒定。这意味着这一点等熵过程是an的特例吗绝热过程没有热量和物质的传递。这是一个可逆绝热过程。一个等熵过程也可以称为常量熵过程。在工程中,这种理想化的过程对于与实际过程进行比较非常有用。

因为有变化内部能量(du)和系统卷的变化(ΔV),工程师经常使用系统的概述:

H = U + PV

在许多热力学分析中,使用这种方法是方便的而不是热力学能。特别是在第一热力学定律w88优德app

概论流程和第一法

关于焓的热力学第一定律w88优德app

dH = dQ + Vdp

或者

DH = TDS + VDP

等熵过程特性
主要特征表

也可以看看:热力学第一定律w88优德app

也可以看看:理想气体定律

也可以看看:什么是焓

在这个方程中,术语Vdp是A.流程工作。这项工作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。可以看出,这种形式的法律简化能量转移的描述在恒定的熵,即在惯言过程中,焓变等于工作流程图在系统或系统上完成:

等熵过程(dQ = 0):

dH = Vdp→W = H2- - - - - - H1→H2- - - - - - H1=CP.(T2- T.1(理想的气体

常熵扩张 - 等熵压缩

也可以看看:什么是理想气体

在A.理想的气体,分子没有体积并且不相互作用。根据这一点理想的气体法压力线性变化温度和数量,并与之相反体积

pv = nrt.

在哪里:

  • P.是气体的绝对压力
  • N是物质的数量吗
  • T.是绝对温度
  • V.是卷
  • R.是理想的或通用的气体常数,等于玻耳兹曼常数和阿伏伽德罗常数的乘积,

在这个等式中,符号R是一个称为通用气体常数对所有气体具有相同的值,即R = 8.31 J/mol K。

等熵过程(绝热过程的一种特殊情况)可以用理想的气体法作为:

PV.κ=常数

或者

P.1V.1κ= p2V.2κ

其中κ= cP./CV.是比率的具体的热量(或者热能量)煤气。一个用于恒定压力(cP.,一个用于恒定量(CV.。注意,这种比率κ= cP./CV.是确定气体和其他绝热过程中声速的因素。

其他的p, V, T关系

p,V,T关系-等熵过程

在A.p - v图,过程沿着一条线(称为绝热)具有等式p =常数/ vκ对于理想的气体和一种多种多说的过程,壳体n =κ.对应于一个等熵过程。

示例:燃气轮机中的概要膨胀

P-V图-等熵过程
燃气轮机中氦气(3→4)的等熵膨胀的P-V图。

假设A.虽然熵扩张氦气(3→4) 在一个燃气轮机。由于氦气的表现几乎是一个理想的气体, 使用理想的气体法计算出口温度气体(T.4,是)。在该涡轮机中,高压级接收气体(图中的点3; p3.=6.7 MPA.;T.3.= 1190 K(917°C))从一个热交换器和排气到另一个热交换器,在那里出口压力是p4.=2.78 MPA.(4点)

解决方案:

气体的出口温度,t4,是,可用来计算p V T关系等熵过程(可逆绝热过程):

p,V,T关系-等熵过程

在这个方程式中,氦的因素等于κ= C.P./CV.= 1.66。从先前的等式遵循的是,气体的出口温度,T.4,是, 是:

等式熵过程 - 例如

示例:燃气轮机中的概要膨胀

第一定律-例子-布雷顿循环
理想的布雷顿循环包括四个热力学过程。两个等熵过程和两种同学过程。

让我们假设这一点理想的布雷顿循环这描述了恒压热机现代燃气轮机发动机和吹气喷射发动机也遵循布雷顿循环。

理想的布雷顿循环包括四个热力学过程。两个等熵过程和两种同学过程。

  1. 等熵压缩-周围空气被吸入压缩机,在那里加压(1→2)。压缩机所需工作由W.C= H2- - - - - - H1
  2. 等离性体的加热-压缩空气通过燃烧室,在那里燃料被燃烧,空气或其他介质被加热(2→3)。这是一个恒压过程,因为燃烧室是开放的,流入和流出。加入的净热量由问:添加= H3.- - - - - - H2
  3. 虽然熵扩张- 加热的加压空气然后在涡轮机上膨胀,放弃其能量。由涡轮机完成的工作由W.T.= H4.- - - - - - H3.
  4. 异烟体热排斥-残余热量必须被拒绝,以关闭循环。所排出的净热由问:关于= H4.- - - - - - H1

如所见,我们可以描述和计算。热效率)这种循环(类似地郎肯循环) 使用焓变

也可以看看:布雷顿循环的热效率

热力学循环中的等熵过程

理想的Carnot周期

  • 等熵压缩
  • 等熵膨胀

理想的兰尼斯循环

  • 泵中的概熵压缩
  • 涡轮中的等熵膨胀

理想的布雷顿周期

  • 压缩机中的等熵压缩
  • 涡轮中的等熵膨胀

理想的奥托周期

  • 等熵压缩
  • 等熵膨胀

理想的柴油周期

  • 等熵压缩
  • 等熵膨胀

等熵效率-涡轮,压缩机,喷管

在先前的章节中,我们假设气体扩张是等熵因此我们使用T.4,是作为气体的出口温度。这些假设仅适用于理想的循环。

大多数稳压装置(涡轮机,压缩机,喷嘴)在下面运行绝热条件,但它们不是真正的等熵,而是为了计算目的而理想化为等熵的。我们定义参数ηT.ηC,η.N作为一个比率完成真正的工作通过设备在熵条件下运行时,通过设备工作(如果是涡轮机)。该比率被称为等式涡轮机/压缩机/喷嘴效率

这些参数描述了涡轮、压气机或喷管近似于相应的等熵装置的效率。该参数降低了整体效率和工作输出。对于涡轮机,其价值ηT.通常为0.7至0.9(70-90%)。

等熵效率-方程

等熵与绝热压缩
等熵与绝热扩张
等熵过程是绝热过程的一种特殊情况。这是一个可逆绝热过程。等熵过程也可以称为等熵过程。

示例:型涡轮效率

等熵与绝热扩张
等熵过程是绝热过程的一种特殊情况。这是一个可逆绝热过程。等熵过程也可以称为等熵过程。

假设A.虽然熵扩张燃气轮机中的氦气(3→4)。在该涡轮机中,高压级接收气体(图中的点3; p3.=6.7 MPA.;T.3.从热交换器= 1190 k(917°C)),将其排气到另一个热交换器,其中出口压力是p4.=2.78 MPA.(4点)涡轮机出口处的气体的温度(用于等熵过程)是t4S.= 839 k(566°C)。

计算该涡轮机完成的工作并计算涡轮机出口时的实际温度,当时型涡轮机效率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可由以下公式计算:

W.T.= h3.- H4S.→WTS.=CP.(T3.- T.4S.

根据理想气体定律,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

我们把比热容转换为J / KG K VIA:

CP.= CP.。1/M(氦的摩尔重量)= 20.8 x 4.103= 5200 j / kg k

燃气涡轮机在等熵过程中完成的工作是:

W.T, s= cP.(T3.- T.4S.)= 5200 x(1190 - 839)= 1.825 MJ / kg

那么燃气轮机在绝热过程中所做的实际功为:
W.T,真实= cP.(T3.- T.4S.)。ηT.= 5200 x(1190 - 839)x 0.91 = 1.661 MJ / kg

参考:
核和反应堆物理学:
  1. J. R. Lamarsh,核反应堆理论介绍,第二辑,艾迪生 - 韦斯利,读书,马(1983)。
  2. J. R. Lamarsh, A. J. Baratta,核工程导论,3d版,prentices - hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1。
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高级反应堆物理:

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  4. E. E. Lewis,W.F.F. Miller,中子运输计算方法,美国核协会,1993年,ISBN:0-894-48452-4。

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热力学过程

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