- Подробности
-
Категория: Теплотехника
Техническая термодинамика, применяя основные законы к процессам взаимного преобразования теплоты и работы, помогает разрабатывать тепловые двигатели, исследовать процессы, протекающие в них и т.п.
Объектом исследования технической термодинамики является термодинамическая система, которой могут быть группа тел, тело или часть тела.
Термодинамическая система представляет собой совокупность материальных тел, находящихся в механической и тепловой взаимодействия друг с другом и с окружающими систему внешними телами. Все, что не входит в систему, называется окружающей средой. Термодинамические системы могут быть:
• открытые (есть обмен с окружающей средой и веществом, и энергией);
• закрытые (есть обмен с окружающей средой только энергией);
• изолированные (без всякого обмена с окружающей средой).
Предметом технической термодинамики является изучение процессов взаимного превращения теплоты и работы в различных тепловых машинах. Эти преобразования осуществляются с помощью рабочего тела. Рабочим телом могут быть твердые тела, жидкости и газы. Наиболее часто используют газы и пары, так как они значительно изменяют свой объем при изменении температуры или давления.
Физическое состояние рабочего тела определяется некоторыми величинами, которые характеризуют данное состояние и называются термодинамическими параметрами. Основными термодинамическими параметрами для газов являются: абсолютное давление, абсолютная температура, удельный объем.
Давление с точки зрения молекулярно-кинетической теории является средний результат ударов молекул газа, находящихся в непрерывном хаотическом движении, по стенкам сосуда, в которой содержится газ. Давление измеряется силой, равномерно действует на единицу поверхности, и представляет собой отношение нормальной составляющей силы к поверхности, на которую сила действует
Р = N / F, где N - сила, Н;
F - площадь поверхности, м2. В Международной системе единиц СИ давление измеряется в паскалях: 1 Па = 1 Н / м. Поскольку давление в 1 паскаль является величина малой (1 ат = 98066,5 Па), удобнее использовать более крупные значения давления. Различают давление: атмосферное, избыточное, разряжение
(Вакуум). Атмосферное давление Ратм - это давление окружающей среды, которой измеряют барометрами. Избыточное давление Рнад - разница между давлением окружающей среды и давлением жидкости или газа при условии, что он превышает атмосферное давление. Измеряют избыточное давление манометрами. Вакуум (разряжение) Рвак - разница между давлением окружающей среды и давлением жидкости или газа в данном объеме при условии, что он меньше атмосферного давления. Измеряют разряжение вакуумметрами.
Давление газа можно измерять с помощью высоты столбика жидкости, которая соприкасается с данным газом, то есть с помощью U-образного манометра. Среда с давлением газа Ра соединяется с помощью металлической или резиновой трубки с одним коленом U-образного манометра. Второе колено манометра соединяется с атмосферой, имеет барометрическое давление Сб
В зависимости от того, в каком колене манометра мы имеем более высокий столбик жидкости, мы получаем избыточное давление или разряжение. Разница высот жидкости h в обоих коленях равно давлению среды. В случае избыточного давления высота жидкости со стороны атмосферы будет больше (рис 1.1). При этом
Рнад = h р g, (1.2)
где р - плотность жидкости, кг/м3;
g - ускорение свободного падения, м / с.
Качестве рабочей жидкости чаще всего используют воду или спирт. Из уравнения (1.2) можно увидеть, что при использовании воды, для которой плотность равна 1000 кг/м3, высота столбика воды h U-образного манометра в миллиметрах равно давлению Рнад в миллиметрах водного столба. Если это значение умножить на g = 9,8 м / с, то мы получим значение давления Рнад в паскалях.
Точность измерения давления U-образным манометром при правильном отсчета уровней жидкости в трубках достаточно высока. В связи с тем, что жидкость при повышении температуры расширяется, высота столбика жидкости, соответствующая данном давлении, тоже увеличивается. Это следует учитывать при переводе в Паскале показаний ртутных барометров.
