Concepte și definiții de bază
Termodinamica este o știință care studiază energia și legile transformării ei de la o specie la alta. Studiul fundamentalelor termodinamicii face posibilă înțelegerea principiilor de funcționare a motoarelor termice (motoare cu aburi, motoare cu combustie internă), pompe de căldură, echipamente de refrigerare, aparate de aer condiționat și alte dispozitive.
Termodinamica tehnică este o ramură a acestei științe, care se ocupă de interconversia energiei termice și mecanice cu ajutorul corpurilor numite corpuri de lucru. Este baza teoriei motoarelor termice și a altor instalații industriale asociate cu interconversia acestor tipuri de energie.
Transformarea căldurii în lucrări mecanice are loc cu ajutorul unui corp de lucru. Organul de lucru cel mai eficient este unul care are un proprietăți pronunțate elastic permite corpului este în mare parte deformate (schimba volumul său), sub influența forței mecanice (presiune), tratament termic (căldură), sau efecte combinate termo-mecanice.
Observând starea agregată a diferitelor corpuri, se poate observa că cele mai potrivite organisme de lucru pentru utilizarea în diverse dispozitive termice sunt gazele sau vaporii. Ele pot fi folosite mai deplin în procesele de transformare a căldurii în lucru mecanic, ca gaze și vapori, cu o singură mână, ușor deformabil (ușor comprimat,), sub influența forțelor externe, iar pe de altă parte, ele sunt caracterizate de mari (în comparație cu alte agregate stări ale corpurilor) în ceea ce privește coeficienții de extindere a volumului.
Una dintre cele mai importante în termodinamica tehnică este conceptul unui sistem termodinamic. reprezentând un set de corpuri care sunt în interacțiune unul cu altul și cu mediul. Un exemplu simplu de mediu termodinamic poate fi extinderea sau contractarea gazului într-un cilindru cu un piston în mișcare.
Corpurile materiale care intră în sistemul termodinamic sunt împărțite în surse de căldură și corpuri de lucru, care, sub influența unei surse de căldură, efectuează lucrări mecanice.
Pentru a determina condițiile fizice specifice în care este localizat sistemul termodinamic, se utilizează o serie de indicatori denumiți parametrii de stare. Parametrii principali includ: temperatura absolută, presiunea absolută p și volumul specific u (sau reciprocitatea volumului specific, densitatea ρ).
Secvența schimbărilor în starea unui corp de lucru într-un sistem termodinamic este numită proces termodinamic. Caracteristica principală a procesului este schimbarea cel puțin a unuia dintre parametrii de stare.
Presiunea (p) în termodinamică este definită ca forța care acționează de-a lungul suprafeței normale per unitate a corpului. Presiunea este măsurată în Newtoni pe metru pătrat (N / m 2).
Există presiune absolută și presiune. Sub înțelegerea absolută, presiunea reală este presiunea reală a fluidului de lucru din interiorul vasului. Sub suprapresiune se înțelege diferența dintre presiunea absolută din vas și presiunea ambiantă. Instrumentul folosit pentru măsurarea acestei diferențe de presiune este numit manometru.
Din definițiile de mai sus, rezultă că pentru cazul în care presiunea din vas depășește presiunea ambiantă,
Unde Ra este presiunea absolută în vas; Рм - presiune manometrică; Rb este presiunea atmosferică (presiunea barometrică).
Dacă presiunea absolută este mai mică decât presiunea ambientală, atunci diferența dintre acestea se numește vid sau vid. Pentru a măsura este un indicator de vid - un dispozitiv care arată diferența dintre presiunea ambientală și presiunea absolută din vas. În acest caz
În cazul în care Рв - rarefaction.
Pentru a măsura presiunile mici, utilizați dispozitive lichide umplute cu apă, mercur sau alt lichid.
În sistemul SI, un pascal (Pa) este acceptat pe unitatea de presiune, cu 1 Pa = 1 N / m 2.
În instalațiile de căldură, instrumentele sunt cel mai adesea calibrate în unități ale sistemului ICGSS, în care o atmosferă este acceptată ca o unitate de presiune,
1 atm = 1 kg / cm2 = 10 4 kgf / m2.
De la 1 kgf = 9,8 N, apoi 1 atm = 9,8 x 10 4 N / m 2 = 9.8 x 10 4 Pa, sau 1 atmosferă = 98 psi = 0,098 MPa și rotunjirea 1 atm = 0 , 1 MPa.
De asemenea, trebuie remarcat faptul că fluidul de lucru se află la condiții fizice normale, dacă presiunea este de 1 atm (p0 = 760 mm Hg. V. Sau 101,325 N / m 2), iar temperatura t0 = 0 0 C.
Volumul specific al fluidului de lucru este înțeleasă ca volumul ocupat de o masă de 1 kg din acest corp. Volumul specific este desemnat cu litera υ și măsurat în metri cubi pe kilogram (m 3 / kg).
Prin densitatea fluidului de lucru se înțelege inversarea volumului specific, adică masă de substanță cu volumul 1 m 3. Densitatea este notată cu litera ρ și măsurată în kilograme pe metru cub, kg / m 3. Din definițiile date:
unde V este volumul fluidului de lucru, m 3; m este masa fluidului de lucru, kg.
Temperatura absolută este unul dintre parametrii principali care caracterizează starea termică a corpului, o măsură a gradului de căldură a corpului. Semnul diferenței de temperatură dintre două corpuri încălzite diferite determină direcția transferului de căldură. Temperatura măsurată pe o scală absolută sau în grade Kelvin (K) și este notat cu litera T, sau în centigrade International în grade Celsius (0 C) și notate cu litera t. Unitatea de diviziune a scalei Kelvin este egală cu gradul de scală Celsius. Relația dintre T și t este dată de formula
În SUA, Canada și în alte țări se utilizează scara Fahrenheit, în care temperatura unui amestec de părți egale de gheață și amoniac este considerată 0. În această scală, temperatura de topire a gheții este de 32 0 F, iar punctul de fierbere al apei chimic pure este de 212 0 F. Relația dintre valorile temperaturii. măsurată pe scări Celsius și Fahrenheit:
T (0F) = 9 / 5t (0C) + 32
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: