Тема обсуждения: Изэнтропический процесс.
Изэнтропическое определение
Типичный случай адиабатического процесса, в котором отсутствует передача тепла или вещества через процесс, в то время как энтропия системы остается постоянной, известна как изэнтропический процесс.
Термодинамический процесс, при котором энтропия Постоянство газа или жидкости также может быть названо обратимым адиабатическим процессом. Этот тип процесса, который является как адиабатическим по своей природе, так и внутренне обратимым, с учетом того, что он не имеет трения, позволяет инженерному сектору рассматривать его как идеализированный процесс и модель для сравнения реальных процессов.
Тайлер. Почтальон, Изэнтропическое, CC BY-SA 3.0
В идеале энтальпия системы используется в конкретном изоэнтропическом процессе, поскольку изменяются только переменные. dU и объем системы ΔV при этом энтропия остается неизменной.
Наблюдения и советы этой статьи мы подготовили на основании опыта команды Ц диаграмма изоэнтропического процесса строится на основе известных характеристик, изменяющихся в зависимости от различных состояний, таких как величина давления и температуры. С,
ΔS = 0 или s1 = s2
И
Н = У + ПВ
Они неразрывно связаны с первым законом термодинамика по энтальпийной мере. Поскольку оно обратимо и адиабатический, сформированные уравнения будут иметь следующий вид:
Н = Е + р * В
Е2 – Е1 = Q – Ж
W = p * [V2 – V1]
E2 – E1 = Q – p * [V2 – V1]
(E2 + p * V2) – (E1 + p * V1) = Q
Н2 – Н1 = Q
Вода, хладагенты и идеальный газ могут быть получены с использованием уравнений в молярной форме, чтобы иметь дело с энтальпией и температурой. При этом удельная энтропия системы не меняется.
Из уравнения энтальпии, подчиняющегося первому закону термодинамики, ВДП считается потоковой технологической работой, в которой задействован массовый поток, поскольку требуется работа для переноса жидкости в границы контрольного объема или за их пределы. Эта энергия потока (работа) обычно используется для систем с разницей давления дП, как система с открытым потоком в турбинах или насосах. Путем упрощения описания передачи энергии можно сделать вывод, что изменение энтальпии эквивалентно энергии потока или работе процесса, выполняемой системой или системой при постоянной энтропии.
Для,
дQ = 0
(H2 – H1) = Cp * (T2 – T1)
(h2 – h1) = cp * (T2 – T1)
Изэнтропический процесс для идеального газа
Теперь для идеального газа изэнтропический процесс, в котором происходят изменения энтропии, можно представить как:
дс = 0
T ds = du + P dv = cvdT + P dv = 0 (1)
ч = и + п v
dh = du + P dv ≡T ds+vdP
dh = T ds + vdP ⇒ T ds =0= dh − vdP
cpdT - vdP = 0
П1вк
1 = П2vk
2 = постоянная = P vk
к = ср = cv
n = 1 P v = RT = константа ⇒ изотермический процесс
n = 0 P v0 = константа = P ⇒ изобарический процесс (постоянное давление)
n = k Pvk = константа ⇒ изоэнтропический процесс (k = cp/cv)
n = ∞ P v∞ = константа ⇒ изохорный процесс (постоянный объем)
P v = РТ
u2 − ты1 = резюме (Т2 - Т1)
h2 - ч1 = ср(Т2 - Т1)
Вывод изэнтропического процесса
Общее изменение энергии в системе:
dU = dQ + dW
Обратимое состояние при работе с давлением:
Как было установлено ранее,
dW = - ПДВ
dH = dU + ПДВ + VDP
Для изэнтропических,
dU = - pdV dH = Vdp or dQ = dH - Vdp = 0
И
dS = dQ/T = 0
Теперь,
du = dq+dH
dH=dW + dQ +pdV+Vdp=-pdV+0+pdV+Vdp=Vdp
Коэффициент мощности:
γ = – dp/p / dv/v
ср-cv = R
1/γ; = R/Cp = r * R * T
Где, r = плотность
ds = Cp dT/T – R dp/p
Поскольку dS = 0,
CpdT/T = Rdp/p
После подстановки уравнения PV = rRT в приведенное выше уравнение,
CpdT = dp/r
(Cp/r) d(p/r) = dp/r
Дифференцируя,
(Cp/r) * (dp/r – pdR/r2) = дП/р
(Cp/r) – 1)dp/p = (Cp/ р) др / р
Подставляя гамма-уравнение,
(1/γ-1)dp/p = (γ/γ-1)dr/r
Упрощая уравнение:
dp/p =γdr/r
Интеграция,
п/рγ = константа
Для потока, остановленного изоэнтропически, полное давление и возникающая плотность могут быть оценены как постоянные.
п/рγ = пт/ртγ
п/пт = (р/рт)γ
pt общее давление и rt - общая плотность системы.
rt/(rt * Tt) = (r/rt)γ
Т/Тт = (р/рт)γ-1
Теперь, объединив уравнения:
р/пт = (Т/Тт)γ/γ -1
Уравнение изэнтропической работы
H = U + pV
dH = dQ + Vdp
or
dH = TdS + Vdp
dH = Vdp → W = H2 - H1 → Н2 - H1 = Cp (T2 - Т1)
pV = нРТ
pVκ = константа
p1V1κ = р2V2κ
Удовлетворяя изоэнтропическим уравнениям соответственно по значениям энтальпии и энтропии.
Изэнтропическая турбина и изэнтропическое расширение
ср – ср = R
γ = cp/cv
R / cp = 1 - (1 / гамма) = (гамма - 1) / гамма
Т2/Т1 = (р2/р1) ^ (Р/ср)
р * v = р * т
Для целей расчетов адиабатический процесс для устройств с постоянным потоком, таких как турбины, компрессоры или насосы, идеально генерируется как изоэнтропический процесс. Конкретные коэффициенты оцениваются для расчета эффективности машин с постоянным потоком путем включения параметров, которые существенно влияют на общую систему процесса.
Как правило, эффективность конкретного устройства колеблется от 0.7-0.9, который о 70-90%.
В то время как,
Q=Qh-Qc=h-c
Резюме и заключение
Изэнтропический процесс, в идеале известный как обратимый адиабатический процесс, используется исключительно в различных термодинамических циклах, таких как Карно, Отто, Дизель, температура по ранкиной, Брайтон цикл и так далее. Многочисленные математические уравнения и таблицы, построенные с использованием параметров изоэнтропического процесса, в основном используются для определения эффективности газов и потоков систем, которые являются устойчивыми по своей природе, таких как турбины, компрессоры, сопла и т. Д.
Чтобы узнать больше о статьях, связанных с механикой нажмите здесь.
