Thermodynamics

81

7.8. Термодинамические процессы реальных газов

1.Изохорный процесс (V = const)

Если m = const, то v = V/m = const.

dl = pdv = 0; l = 0; dq =du + dl → dq =du; q = u2 – u1;

u = h – pv;

q = ∆u = (h2 – h1) – v(p2 – p1); Q = mq.

Рис. 7.21.

Рис. 7.22.

82

2.Изобарный процесс (р = const)

dl = pdv;

l = p(v2 – v1);

dq =dh – vdp → dq =dh; q = h2 – h1;

L = ml; Q = mq.

Рис. 7.23.

Рис. 7.24.

83

3. Изотермический процесс (T = const)

Δu ≠ 0; Δh ≠ 0;

dq = Tds; q = T(s2 – s1); u = h – pv;

∆u = (h2 – p2v2) – (h1 – p1v1); l = q – u;

L = ml; Q = mq.

Рис. 7.25.

Рис. 7.26.

4. Адиабатный обратимый (изоэнтропный) процесс

(S = const)

Адиабатный (Q = 0) обратимый (dQ = TdS) процесс →

S = const.

84

q = 0;

dq =du + dl → dl = –du; l = u1– u2;

u = h – pv;

l = –∆u = (h1 – h2) – v(p1 – p2); L = ml.

Для обратимых процессов (qтр = 0) dq = Tds

→ ds = 0; s2 = s1;

для необратимых процессов (qтр > 0)

dq < Tds; → s2д > s1.

Рис. 7.27.

Рис. 7.28.

5. Процессы в потоке реального газа а) работа в потоке (lтехн)

(компрессор, насос, вентилятор , турбина, детандер и т.п.) dq dh dw2 / 2 gdz dlтехн;

теплообменом с окружающей средой можно пренебречь; q = 0

– процесс адиабатный.

Если пренебречь dw2/2 и gdz, то

dlтехн dh ;

85

lтехн = h1 – h2;

N = mlтехн, кДж/с ≡ кВт,

где N – мощность агрегата (турбины, компрессора, насоса, детандера и т.п.), m – массовый расход газа, кг/c.

Для обратимых процессов (qтр = 0) dq = Tds; → s2 = s1; для необратимых процессов (qтр > 0) dq < Tds; → s2 > s1,

(рис. 7.28.).

б) Подвод (отвод) теплоты в потоке реального газа (в теплообменных аппаратах)

86

7.9. Правило фаз Гиббса

Ψ = К + 2 – Ф,

где Ψ – количество степеней свободы системы (количество независимых переменных, определяющих состояние системы), К – количество компонентов системы, Ф – количество фаз.

Пример: К = 1; Ф = 1; Ψ = 2;

Ф= 2; Ψ = 1;

Ф= 3; Ψ = 0;

7.10.Уравнение Клапейрона-Клаузиуса

Карно ; t

Рис. 7.30.

88

Рис. 7.36.

Рис. 7.35.

90

Рис.7.41.