Изохорный процесс

Изохорный процесс может иметь место в случае теплообмена с внешней средой водяного пара, находящегося в сосуде постоянного объема. На рис. 6.27, 6.28, 6.29 изображен изохорный процесс 12 в Р,v-, T,s-, h,s- диаграммах.

В Р,v- диаграмме изохора 12 – вертикальная прямая (рис.6.27). Работа расширения в изохорном процессе

равна нулю (=Рdv, dv=0, _v=0). Теплота изохорного процесса расходуется только на увеличение внутренней энергии пара:

q_v = u₂ - u₁ = h₂ - h₁ -v(Р₂ - Р₁) . (6.32)

В диаграмме Т,s теплота q_v изображается площадью под изохорным процессом 12 (рис. 6.28). Эта же площадь соответствует изменению внутренней энергии изохорного процесса. Поскольку s₂ > s₁, теплота и изменение внутренней энергии процесса 12 положительные.

По диаграмме h,s можно определить все необходимые параметры состояния (рис. 6.29) для расчета теплоты и изменения внутренней энергии изохорного процесса.

Билет №55

Изотермический процесс

На рис. 6.33, 6.34, 6.35 изображен изотермический процесс 12 в Р,v-, T,s-, h,s- координатах. Определение параметров в начальной и конечной точках процесса аналогично предыдущим процессам.

Работа расширения изотермического процесса изображается площадью под процессом 12 в Р,v- координатах (рис. 6.33) и рассчитывается исходя из первого закона термодинамики:

 _т = q - (u₂ - u₁). (6.36)

В Т,s- диаграмме изотерма – горизонтальная прямая. Площадь под изотермическим процессом 12 в T,s- диаграмме представляет теплоту (рис. 6.34), которая может быть подсчитана по формуле

q _т = T(s₂ - s₁). (6.37)

В h,s- диаграмме (рис. 6.35) изотерма 12 – сложная кривая линия в области влажного пара, совпадающая с изобарой. Подсчет изменения внутренней энергии изотермического процесса ведется традиционным для водяного пара образом, через энтальпию:

u₂ - u₁ = h₂ - h₁ - (Р₂v₂ - Р₁v₁).

Билет №56

Адиабатный процесс

В тепловых машинах, таких как турбина или насос, процесс протекает очень быстро и теплообмен с внешней средой очень незначителен, им можно пренебречь. Поэтому обратимым процессом в таких машинах является идеальная адиабата (изоэнтропа).

На рис. 6.24, 6.25, 6.26 изображен обратимый адиабатный процесс расширения пара 12 в Р,v-, T,s- и h,s- диаграммах.

В Р,v- диаграмме адиабата представляет собой кривую гиперболического характера с переменным показателем адиабаты "к". Необходимо отметить, что показатель адиабаты "к" для воды и пара никакого отношения к коэффициенту Пуассона c_p/c_v не имеет. Он рассчитывается только по параметрам обратимого адиабатного процесса вблизи какой - либо фиксированной точки по формуле

Рис. 6.24. Адиабатный процесс пара в P,v - диаграмме

. (6.30)

Показателем адиабаты в расчетах процесса пользуются крайне редко ввиду того, что он – величина переменная. Его численные значения сильно отличаются друг от друга в различных точках адиабатного процесса: чем дальше расположены точки, тем больше разница. При переходе процесса из области перегретого пара в область влажного насыщенного эта разница еще больше увеличивается.

Площадь под процессом 12 в Р,v- диаграмме есть работа расширения, а поскольку q_s = 0, то работа расширения адиабатного процесса равна изменению внутренней энергии с обратным знаком и может быть подсчитана как

_s = u₁ - u₂ = (h₁ - h₂) - (Р₁v₁ - Р₂v₂) . (6.31)

В формуле (6.31) при расчетах следует обратить внимание на соответствие единиц измерения энтальпий и произведений Pv.

В Т,s- и h,s- диаграммах обратимый адиабатный процесс представляет вертикальную прямую (s=const – изоэнтропа). Представление энергетических характеристик (_s, u) в Т,s- и h,s- диаграммах возможно с помощью дополнительных построений, но это не имеет практической ценности. В h,s- диаграмме разность энтальпий адиабатного процесса представляет работу изменения давления в потоке _о = h₁ - h₂ (техническая работа в турбине, насосе и т.п.). С понятием этой работы познакомимся позднее при изучении процессов теплоэнергетических установок.

Билет №57

Влажный воздух – это смесь сухого воздуха и водяного пара. В воздухе при определенных условиях кроме водяного пара может находиться его жидкая (вода) или кристаллическая (лед, снег) фаза. В естественных условиях воздух всегда содержит водяной пар.