热力学中,功是指体系除温差以外的其他不平衡势差所引起的体系与外界之间传递的能量。工程热力学首要研讨热能与机械能的转化,而膨账功是热转化为功的必要途径;别的,热工设备的机械功往往经过机械轴传递。因而,咱们研讨最多的是胀大功和轴功。
冷库冷库胀大功(也称容积功)。它是指在压差作用下,由于体系工质容积发作改动而传递的机械功。不管是开口体系仍是沉默体系,热转化为功,工质的容积均要膨账,也即都有胀大功。沉默体系膨脓功经过体系界面传递,而开口体系胀大功则是技能功的一部分,可经过其他办法传递。
海鲜体系容积改动是做胀大功的必要条件,而不是充沛必要条件。做膨账功除工质容积改动外,还应有功的传递和接纳安排。紧缩进程容积改动胀大进程容积改动,oi〉0。
胀大功是与进程特性有关的进程量,一旦进程完毕,体系与外界之间的功的传递就中止。
海鲜〉轴功。体系与外界之间经过机械轴传递的机械功称为轴功。如实践。2所示,外界向刚性绝热沉默体系输人轴功Ws,该轴功经过耗散效应转化成热量,被体系吸收,增加体系的内能。如实践。2所示,为开口体系与外界传递的轴功Ws(输人或输出),许多动力机械,如汽轮机、内燃机、风机等都是靠机械轴传递机械功的。
轴功或许是机械能的直接传递,如水轮机、风车等;也或许来历于能量转化。一般规矩体系输出轴功为正功,输人轴功为负功》
热力学第必规矩表达式
在实践的工质状况改动进程中,热力学第必规矩的表达式为式中:
加给1kg工质的热量,单位为
工质的内能,单位为
机械功,单位为J/kg。
海鲜式(2.20)不只适用于工质的吸热进程和工质的放热进程,而且适用于工质的胀大进程及工质的紧缩进程。式中各项值的正、负规矩如下:工质吸热为正,放热为负;内能增加为正,削减为负;胀大功为正,紧缩功为负。
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图
冷库抱负气体的热力进程
海鲜热力工程中,体系与外界的能量沟通是经过热力进程来完结的,不同的热力进程表征着不同的外部条件。鉴于实践进程的杂乱性,热力学中一般都将杂乱的实践进程近似简化为简略的进程或几个简略进程的组合。常见的简略进程有:
定温进程:定量工质温度坚持不变时的热力进程称为定温进程;定容进程:定量工质容积坚持不变时的热力进程称为定容进程;定压进程:定量工质压力坚持不变时的热力进程称为定压进程;定熵进程:体系与外界没有热量沟通状况下所进行的可逆热力进程,称为定熵进程;多变进程:凡进程方程为=常数的进程,称为多变进程。
海鲜题阐明
例2—3用空气加热器,将空气温度从25“C加热至325”C,而空气压力不变。求加热1kg空气所需的热量。
解由实践。1能够査得空气的定压比热为1.004kJ?(kg,海鲜冷库K广\故由式(2.18)可得: 热力学第二规矩的表述
热力学第二规矩的经典表述是1850-1851年间从工程运用视点概括总结出来的两种说法,即克劳修斯说法和开尔文一普朗克说法。
克劳修斯说法:不或许把热量从低温物体传至髙温物体而不引起其他改动。
开尔文一普朗克说法:只冷却单一热源而接连不断做功的循环发动机(第二类永动机)是造不成功的。
热力学第二规矩的上述两种说法尽管表述不同,但能够证明其本质是一同的。热力学第二规矩还有多种其他说法,但就本质而言均是阐明热力进程的方向性,都是一同的。
卡诺循环与卡诺定理
年,法国工程师卡诺依据蒸气机作业多年的实践阅历,经科学笼统提出一种在两个恒温热源间,由两个可逆定温进程和两个可逆绝热进程组成的抱负循环——卡诺循环。卡诺循环在少一d图和T一s图上的标明如实践。3所示。
卡诺循环的/图和T-s图
逆向进行的卡诺循环称为逆卡诺循环,逆卡诺循环能够用来制冷,也可用于采暖,这两个意图能够独自完结,也能够在同一设备中替换完结。逆卡诺循环在少一图和T-S图上的标明如实践。4所示。
逆卡诺循环的图和丁图
卡诺定理可表述如下:
(1〉悉数作业于同温热源与同温冷源之间的悉数可逆循环,其热功率都持平,与选用哪种工质无关《在同温热源与同温冷源之间的悉数不行逆循环,其热功率必小于可逆循环。
熵
熵也是体系的状况参数之一,依据前文所述可知,工质的温度对热沟通起着推动“势”的作用,能够作为衡量工质和外界是否发作热沟通的标志,这种标志必定也是工质的某种状况参数的改动,该状况参数即为“熵”。
标明质量为W的工质的熵,单位为J/(kg,K);s标明质量为1kg工质的熵,称为比熵,单位为J/K,习惯上统称为熵。
工程上常选用由温度、熵两个参数构成的平面坐标系(即温一熵图),来描绘工质的状况和剖析状况改动进程。
热力进程中熵的改动只与进程的初、终状况有关而与进程的途径及进程是否可逆无关,四、常用术语制冷技能中常常触及一些专业术语,为便于读者了解把握,并有利于后续内容的学习,现将部分常用术语作一简略介绍。
汽化与液化
物质由液态改动为气态的进程就是汽化进程,反之由气态改动为液态的进程就是液化进程。这两个进程的发作有时需求满意必定的条件。例如水在常压下被加热至100°C时,则水中会不断呈现气泡并脱离水面,此即咱们常说的欢腾。欢腾也是一种汽化进程,它需求在必定的压力下抵达必定的温度(即沸点)才会发作。当蒸气在必定的压力下冷却到必定的温度(即液化温度)时,就会由气态改动为液态。
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