23. Первый закон термодинамики для потока

На практике при рассмотрении рабочих процессов машин, аппаратов и устройств, встречаются задачи изучении закономерностей движения рабочих тел (газов, пара и жидкостей). Уравнение 1-го закона термодинамики для потока газа при следующих допущениях:

• движение газа по каналу установившееся и неразрывное;

• скорости по сечению, перпендикулярному оси канала, постоянны;

• пренебрегается трение частичек газа друг другу и о стенки канала;

• изменение параметров по сечению канала мало по сравнению их абсолютными значениями,

имеет вид:

q = u + e + l_прот. + l_техн. ,

где e = (w²₂ – w²₁)/2 + g·(z₂ –z₁) – изменение энергии системы, состоящий из изменения кинетической и потенциальной энергий; w₁ ,w₂ – скорости потока в начале и в конце канала; z₁ , z₂ – высота положения начала и конца канала.

l_прот. = P₂· ₂ – P₁· ₁– работа проталкивания, затрачиваемая на движения потока;

l_техн. – техническая (полезная) работа (турбины, компрессора, насоса, вентилятора и т.д.).  

q = (u₂ – u₁) + (w²₂ – w²₁)/2 + g·(z₂ –z₁) +

+P₂· ₂ – P₁· ₁ + l_техн.

Введем понятия энтальпии, который обозначим через величину:

h = u + Pх , h₂ = u₂ + P₂· ₂ ; h₁ = u₁ + P₁· ₁ .

Тогда уравнение 1-го закона термодинамики для потока газа будет иметь вид:

q = h₂ – h₁ + (w²₂ – w²₁)/2 + g·(z₂ –z₁) + l_техн.