История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...
Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...
Топ:
Основы обеспечения единства измерений: Обеспечение единства измерений - деятельность метрологических служб, направленная на достижение...
Техника безопасности при работе на пароконвектомате: К обслуживанию пароконвектомата допускаются лица, прошедшие технический минимум по эксплуатации оборудования...
Характеристика АТП и сварочно-жестяницкого участка: Транспорт в настоящее время является одной из важнейших отраслей народного...
Интересное:
Принципы управления денежными потоками: одним из методов контроля за состоянием денежной наличности является...
Что нужно делать при лейкемии: Прежде всего, необходимо выяснить, не страдаете ли вы каким-либо душевным недугом...
Искусственное повышение поверхности территории: Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории...
Дисциплины:
2018-01-30 | 214 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Рассмотрим закрытую систему, ограниченную контрольной поверхностью, состоящую из вещества, находящегося в момент времени в объеме, ограниченном контрольной поверхностью, и небольшого количества вещества массой на входе в систему. За промежуток времени эта масса вещества поступает в контрольную поверхность и равная ей масса газа покидает контрольную поверхность. В соответствии со Вторым законом термодинамики изменение энтропии в этом процессе может быть найдено как
Рисунок 7.12 Баланс энтропии для стационарного поточного процесса |
.
Теплота к системе не подводится и не отводится , следовательно, и
.
В момент времени энтропия системы и вводимой массы равны
.
В момент времени
,
где и – удельные энтропии вещества во входном и выходом сечениях.
Поточный процесс стационарен, поэтому энтропия вещества в контрольной поверхности не изменяется со временем
.
Тогда в общем случае при наличии теплообмена можно записать баланс энтропии в виде
.
Если разделить его на промежуток времени , за который протекает через контрольный объем масса , то получим
,
или переходя к удельным величинам, т.е. разделив на поток массы G
.
Для адиабатного случая и
или .
Энтропия вещества, протекающего через адиабатное контрольное пространство не может убывать, она возрастает за счет необратимости процесса при производстве энтропии.
Пример 1:
Рисунок 7.13 |
В адиабатном теплообменнике воздух нагревается от °С до °С. Массовый расход воздуха составляет кг/с; давление воздуха в теплообменнике снижается от Па до Па. Нагрев осуществляется горячей жидкостью с массовым расходом кг/с, поступающей в теплообменник при °С. Жидкость несжимаема, ее удельная теплоемкость кДж/(кг×К) постоянна, изменение состояния жидкости предполагается изобарным. Изменение кинетической и потенциальной энергии пренебрежимо малы. Определить поток энтропии, произведенной в теплообменном аппарате.
|
Поток, произведенной в нем энтропии выражается суммой изменений энтропии обоих потоков вещества.
;
.
Воздух принимаем за идеальный газ с постоянной теплоемкостью кДж/(кг×К).
Энтропия воздуха в процессе теплообмена возрастает, а энтропия воды снижается.
Найдем температуру воды на выходе из теплообменного аппарата, для чего воспользуемся Первым началом термодинамики и составим баланс энергии
.
Тепло, воспринятое воздухом равно теплу отданному жидкостью.
Для воздуха запишем
кВт;
;
;
откуда
°С.
Определим произведенную в теплообменном аппарате энтропию
Вт/К.
Этот поток энтропии порождается двумя факторами – двумя необратимыми процессами: теплообменом при конечной разности температур между потоками воздуха и вязкостной диссипацией по воздушному тракту, приводящей к снижению давления воздуха по мере его продвижения по «холодному» тракту.
Разделим полученный поток необратимой энтропии на указанные две составляющие. Для неадиабатного контрольного пространства, включающего в себя только движущийся воздух из уравнения баланса энтропии выделим энропию, произведенную в движущемся потоке:
,
учитывая, что поток тепла , получим .
После подстановки и интегрирования получим следующее выражение
Вт/к – поток энтропии за счет вязкой диссипации.
Пример 2:
Найти приращение энтропии в поточном процессе энергоразделения в термотрансформаторе Ранка.
Дано: Полное давление на входе – МПа. Полная температура – К. Полное давление охлажденного потока – МПа. Полная температура охлажденного потока – К. Относительная доля охлажденного потока . Полное давление подогретого потока МПа. Найти приращение энтропии в системе.
|
Рисунок 7.14
Приращение энтропии в системе может быть найдено по изменению энтропии в политропных процессах для охлажденной и подогретой составляющих. Из закона сохранения вещества имеем
; ,
тогда
; .
В этом случае выражение для вихревой трубы в случае адиабатной оболочки примет вид
.
В записанном выражении нам известна температура подогретого потока . Ее можно найти, записав закон сохранения энергии открытой адиабатной системы
.
Предполагая, что изобарная теплоемкость остается неизменной, получим
или .
Решим последнее выражение относительно
К.
Тогда для энтропии, подставив численное значение величин получим
.
|
|
Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...
Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...
История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!