1. Первый закон термодинамики

Первый закон термодинамики – энергия изолированной системы при любых происходящих в ней процессах может переходить одной формы в другую, но по величине остаётся неизменной.

Где: Q – теплота,

L – работа,

∆E – энергия системы;

Базисная формулировка первого закона термодинамики: Теплота, сообщаемая системе расходуется на изменение энергии системы и совершение работы.

Где: Q - теплота,

∆Е – изменение внутренней энергии,

L – работа.

Энергия закрытой системы обусловлена исключительно внутреннем (тепловым) состоянием рабочего тела и поэтому отожествляется с понятием внутренняя энергия.

Для идеального газа , следовательно

Работа в закрытой системе может осуществляться только за счет изменения объема, по этому она называется работой расширения.

Математическое выражение для первого закона термодинамики: Теплота, сообщаемая закрытой термодинамической системе, расходуется на изменение внутренней энергии и совершения работы расширения.

Дифференциальная форма первого закона термодинамики для идеального газа:

Работа процесса в открытой системе совершается в потоке рабочего тела и называется располагаемой работой.

Располагаемая работа определяется суммой трех механических работ:

1) Работа совершаемая впереди идущим потоком.

2) Работа в потоке.

3) Работа против впереди идущего потока

Располагаемая работа может проявить себя в виде трех механических работ:

1) Техническая работа

2) Изменение кинетической энергии рабочего тела.

3) Изменение положения рабочего тела.

Математическое выражение первого закона термодинамики в условиях открытой системы: Теплота сообщаемая открытой термодинамической системе, расходуется на изменение энтальпии и совершение предполагаемой работы.

1.1 Политропный процесс и объемный компрессор

Политропный процесс — термодинамический процесс, во время которого теплоёмкость газа остаётся неизменной.

В соответствии с сущностью понятия теплоёмкости , предельными частными явлениями политропного процесса являются изотермический процесс  и  адиабатный процесс.

В случае идеального газа, изобарный процесс и изохорный процесс также являются политропными (удельные теплоёмкости идеального газа при постоянном объёме и постоянном давлении соответственно равны и где — универсальная газовая постоянная, — молярная масса, — число степеней свободы) и не меняются при изменении термодинамических параметров).

Показатель политропы

Кривая на термодинамических диаграммах, изображающая политропный процесс, называется «политропа». Для идеального газа уравнение политропы может быть записано в виде: , где  P — давление, V - объем газа, n - показатель политропы, причем

C - теплоемкость газа в данном процессе, C_p и C_V - теплоемкости газа при постоянном объеме и давлении.

В зависимости от вида процесса, можно определить значение n:

• Изотермический процесс:

• Изобарный процесс:

• Адиабатный процесс: ; γ - показатель адиабаты

• Изохорный процесс:

Объемный компрессор

Сжатый воздух получается с помощью различного типа компрессоров. Компрессоры низкого давления называют вентиляторами и применяют для перемещения и подачи воздуха в калориферы сушильных установок, воздухоподогреватели, топки, а также для преодоления сопротивления движению газов, чтобы обеспечить тягодутьевой режим в различных установках. По принципу устройства и работы компрессоры делятся на две группы – объемные и лопаточные. Объемные компрессоры подразделяются на поршневые и ротационные, а лопаточные – на центробежные и осевые (аксиальные). Несмотря на конструктивные различия термодинамические принципы их работы аналогичны между собой. Объемный компрессор – это компрессор статического сжатия, которое происходит в нем вследствие уменьшения объема, где заключен газ.