什么是异交过程 - 定义

一种同步处理或恒压过程是热力学过程,其中系统的压力保持恒定(P = CONT)。优德app热工程学

异交过程

一个等压过程是A.热力学过程,其中压力系统保持不变(p = const)。传热进入w88优德备用网址 微博或从系统中进行工作,但也改变了系统的内部能量。

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,其定义为:

H = U + pV

在许多热力学分析中,它是方便的而不是热力学能。尤其是在第一热力学定律w88优德app

焓是在许多化学、生物和物理测量中变化的系统能量的首选表达在恒压下。它是如此有用,以致于被列在表格中蒸汽表随着具体的体积具体的内部能量。它是由于事实,它简化能量转移的描述。在恒压下,焓变等于通过加热从环境中传递的能量(Q = H2- - - - - - H1)或者说功而不是扩张功。对于变压过程,焓差就不那么明显了。

在更熟悉的变量方面存在表达式,例如温度压力:

DH = C.pdT + V T(1 -α)dp

在哪里Cp是个恒压下的热容α是(立方)热膨胀系数。理想气体αt= 1,因此:

DH = C.pdT

对于理想气体和多变过程,情况是这样的n = 0相当于等压(恒压)过程。与绝热过程相反,绝热过程中n =系统不与周围环境交换热量(Q = 0;Δt≠0.),在等压过程中,热力学能有变化(T≠0),因此ΔU0(理想的气体)和Q≠0。

在工程学中,这两个非常重要的热力学循环(布雷顿和兰金自行车)基于两种等离的过程,因此对该过程的研究对于发电厂至关重要。

等压过程-主要特征
异交过程 - 主要特征
查尔斯定律是气体定律之一。
对于固定质量的气体在恒定压力下,该体积与开尔文温度成比例。资料来源:GRC.NASA.GOV NASA版权政策指出,“除非另有说明,否则NASA材料不受版权保护”。

异交过程和第一法

The的古典形式第一热力学定律w88优德app为下式:

du = dq - dw

在这个等式中,DW等于dW =刚才并且被称为边界的工作

在等压过程中,理想气体,部分加热将会习惯的系统做的工作一部分的热量添加会增加内部能量(增加温度)。因此使用方便而不是热力学能。自H = U + pV,因此dH = dU + pdV + Vdp我们的替代品du = dh - pdv - VDP变成法律的经典形式:

DH - PDV - VDP = DQ - PDV

我们获得了在焓方面的法律:

dH = dQ + Vdp

或者

DH = TDS + VDP

在这个方程中Vdp是A.流程工作。这项工作,Vdp,用于开流系统就像一个涡轮或者一个其中有一个“DP”,即压强的变化。没有变化控制体积。由此可见,这种形式的规律简化能量转移的描述在恒压下,焓变等于能源通过加热从环境中转移:

等压过程(Vdp = 0):

dH = dQQ = H2- - - - - - H1

在恒定的熵,即在等熵过程中,焓变等于工作流程图由系统完成或由系统完成。

等熵过程(dQ = 0):

dH = Vdp→W = H2- - - - - - H1

显而易见的是,在分析电力工程中使用的热力学循环,即在布雷顿循环和朗肯循环中,将是非常有用的。

示例:摩擦活塞 - 热 - 焓
焓-举例-无摩擦活塞
如果加入3000千焦的热量,计算最终温度。

无摩擦活塞被用来提供恒定的压力500 KPA.在含有蒸汽的圆柱体中(过热蒸汽)一卷2米3.500 K。计算最终温度,如果3000 kJ是补充道。

解决方案:

使用蒸汽表我们知道,那个具体的焓该蒸汽(500千帕;500 K)是大约2912 KJ / kg。因为在这种情况下,蒸汽的密度是2.2 kg/m3.,然后我们知道有关于4.4公斤蒸汽在2912kj / kg x 4.4kg =的活塞处12812 KJ.

当我们简单地使用Q = H2- H.1,然后由此产生的蒸汽焓为:

H2= H1+ Q =15812 kJ

蒸汽表,这种过热蒸汽(15812/4.4 = 3593 kJ/kg)的温度为828 K(555°C)。因为在这个焓下,蒸汽的密度是1。31kg /m3.,很明显,它已经扩大了大约2.2/1.31 = 1.67(+67%)。因此产生的体积是2米3.x 1.67 = 3.34米3.和∆V = 3.34 m3.- 2米3.= 1.34米3.

∆p V焓的一部分,即完成的工作是:

w =pδv= 500 000 pa x 1.34 m3.= 670 kJ.

异交过程 - 理想的气体方程

也可以看看:什么是理想气体

等压过程-功- pV图
在p- v图上,这一过程沿一条水平线(称为等压线)进行,其方程为p =常数。

我们假设一个等压加热在理想的气体中。在A.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,并与之相反体积

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。

等压过程可以用理想气体定律表示为:

等压过程-方程- 2

或者

等压过程-方程- 3

在A.p - v图,这一过程沿着一条具有方程p =常数的水平线(称为等压线)进行。

压力量工作由封闭系统定义为:

PV工作 - 不同级工艺

假设理想气体的量保持不变理想气体定律,这就变成了

异交过程 - 工作方程式

根据理想的气体模型,内部能量可以通过以下方式计算:

∆U = m cv∆T

财产cv(J /摩尔K)被称为比热量(或热力容量)在恒定的体积,因为在某些特殊条件下(恒定体积),它将系统的温度变化与传热添加的能量相结合。w88优德备用网址 微博

把这些方程加在一起,我们得到热的方程:

Q =mcv∆T + m R∆T = m (cv(T = m cp∆T

财产cp(J /摩尔K)被称为比热量(或热力容量)在恒定的压强下。

也可以看看:恒定体积和恒定压力的比热

也可以看看:梅尔的公式

查理定律

查理定律是气体定律之一。18世纪末,一位法国发明家和科学家雅克·亚历山大César查尔斯研究了这种关系体积温度气体的在恒压下。在相对低压LED jacquesalexandrecésar查尔斯的含有气体的某些实验的结果,以制定一个众所周知的法律。它指出:

对于固定质量的气体在恒定压力下,该体积与开尔文温度成比例。

这意味着,例如,如果将温度倍增,则将增加卷。如果使温度降低,您将会减半。

你可以用数学方式表示:

V =常数。T

是的,看起来和等压过程理想气体。这些结果完全符合理想气体定律它决定了,这个常数等于nR / p。如果通过P由P除以PV = NRT方程,您将获得:

V = nR/p。T

式中nR/p为常数,

  • 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,称为通用气体常数,对所有气体都有相同的值,即R = 8.31 J/mol K。

等压过程的例子-等压加热法

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。

让我们假设这一点理想的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吹气喷射发动机也遵循布雷顿循环。

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。

  1. 等熵压缩—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. 等熵膨胀-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. 异烟体热排斥-为了关闭循环,必须排出剩余热量。排出的净热量由关于= H4- - - - - - H1

假设A.等压加热(2→3)在换热器中。在典型的燃气涡轮机中,高压级接收气体(图3中的点3; p3.=6.7 MPA.;T3.= 1190 K(917°C))从热交换器。此外,我们知道,压缩机接收气体(图中点1;p1=2.78 MPA.;T1= 299 K(26℃)),可知压缩机的等熵效率为ηK= 0.87 (87%)

计算热交换器(2→3之间)添加的热量。

解决方案:

来自第一热力学定律w88优德app,净吸收的热量为添加= H3.- - - - - - H2或者添加= Cp。(T.3.-T.2s),但在这种情况下,我们不知道温度(t2s)在压缩机出口处。我们将用集中变量来解决这个问题。我们必须重写先前的方程式(包括)ηK使用术语(+h1- - - - - - h1):

添加=h3.- - - - - - h2= h3.- - - - - - h1——(h2s- - - - - - h1) /ηK

添加=cp(T3.-T.1) - (cp(T2s-T.1)/ηK)

然后我们将计算温度,t2s,使用p V T关系对于(1→2)之间的绝热过程。

p,V,T关系-等熵过程

在这个方程式中,氦的因素等于= cp/Cv= 1.66。由上式可知,压缩机出口温度T2s是:

等压过程-举例

理想气体定律我们知道a的摩尔比热单声道理想的气体是:

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 4.10-3= 5200j /kg K

利用这个温度和等熵压缩效率我们可以计算出换热器所增加的热量:

添加=cp(T3.-T.1) - (cp(T2s-T.1)/ηK)= 5200.(1190 - 299) - 5200.(424-299)/0.87 = 4.633 MJ / kg - 0.747 MJ / kg =3.886 MJ /公斤

引用:
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. 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。核和粒子物理学。克拉登登新闻;1版,1991年,ISBN:978-0198520467
  6. Kenneth S. Krane。介绍核物理,第3版,WIley,1987,ISBN:978-0471805533
  7. g.r.keepin。核动力学物理学。Addison-Wesley Pub。co;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。

高级反应堆物理:

  1. K.O. Ott,W.A.Pezella,介绍性核反应堆估值,美国核协会,修订版(1989),1989年,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。

也可以看看:

热力学过程

我们希望这篇文章,异交过程,帮助你。如果是这样,给我们个赞在侧边栏。这个网站的主要目的是帮助公众了解一些有关热能工程的有趣和重要的信息。优德app