FOREDRAG nr. 1
DEFINITION AF ENERGI OG DENS TYPER.
TERMODYNAMIK OG DETS METODER.
TERMODYNAMISKE SYSTEMER.
Varmeteknik – en generel teknisk disciplin, der studerer metoder til at opnå, omdanne, overføre og bruge varme, samt principperne for drift og designfunktioner for varme- og dampgeneratorer, varmemotorer, apparater og enheder.
Termodynamik ( komponent varmeteknik) studerer lovene for energiomdannelse i forskellige fysiske og kemiske processer, der forekommer i makroskopiske systemer og ledsaget af termiske effekter.
Der kendes forskellige typer energi: termisk, elektrisk, kemisk, magnetisk osv. Forskningsopgaver kan være forskellige - det er biosystemers termodynamik, teknisk termodynamik mv. Vi er interesserede i teknisk termodynamik, som studerer mønstrene for gensidig omdannelse af termiske og mekaniske energier (sammen med teorien om varmeoverførsel) og derfor er det teoretiske grundlag for varmeteknik. Uden dette teoretiske grundlag er det umuligt at beregne og designe en varmemotor
Termodynamikkens metode er fænomenologisk. Fænomenet betragtes som en helhed. Forbindelsen mellem de makroskopiske parametre, der bestemmer systemets opførsel, er etableret af termodynamikkens to principper. Termodynamisk system repræsenterer en samling materielle legemer, som er i mekanisk og termisk vekselvirkning med hinanden og med eksterne kroppe, der omgiver systemet.
Termodynamisk tilstand af et legeme (f.eks. en gas) er karakteriseret ved dets masse, molmasse μ, tryk, volumen, temperatur (og muligvis andre mængder, for eksempel dem, der bestemmer det kemisk sammensætning). Alle disse mængder kaldes kroppens termodynamiske parametre. Men som det vil fremgå af det følgende, giver parametre som f.eks. kun mening, når kroppen er, i det mindste tilnærmelsesvis, i den såkaldte tilstand af termodynamisk ligevægt (osv.). Dette er navnet på den stat, hvor alting termodynamiske parametre forblive konstant over tid (til dette skal tilføjes betingelsen om fravær af stationære strømme). Varmer man fx hurtigt gassen op, som vist i Fig. 9.1, vil temperaturen af den direkte opvarmede del af beholder A være højere end temperaturen i del B. Trykkene i del A og B vil ikke være ens. I dette tilfælde betyder begrebet temperatur eller tryk for hele gassen ikke giver mening. Et andet eksempel er at lukke en stråle af hurtige molekyler ind i en gas. Det er klart, at det ikke giver mening at tale om temperaturen af en gas, før hurtige molekyler, som et resultat af en række kollisioner med andre, opnår hastigheder af størrelsesordenen ca. gennemsnitshastighed resterende molekyler, med andre ord, indtil systemet når tilstanden osv.
I stand mv. for hvert stof er de termodynamiske parametre relateret til hinanden ved den såkaldte tilstandsligning:
Her er R=8,31 J/(molK) den universelle gaskonstant, μ - Molar masse. For kulstof (C) er værdien af μ 12g, for brint (H2) - 2g, for oxygen (O2) - 32g, for vand (H2O) - 18g osv.
Et mol af ethvert stof indeholder det samme antal molekyler N0, kaldet Avogadros nummer:
Forholdet mellem den universelle gaskonstant R og Avogadro-tallet (dvs. den universelle gaskonstant pr. molekyle) kaldes Boltzmann-konstanten:
En ideel gas er en gas, der er så sjælden, at den overholder ligning (1.2) eller (1.6). Betydningen af denne definition er naturligvis, at for at adlyde ligning (1.6) skal gassen være tilstrækkeligt forældet. Hvis gassen derimod komprimeres til tilstrækkeligt høje tætheder(den såkaldte rigtige gas), så har vi i stedet for (1,6).
Valg termodynamisk system vilkårlig. Valget er dikteret af betingelserne for det problem, der skal løses. Organer, der ikke er inkluderet i systemet, er miljøet. Adskillelsen af det termodynamiske system og miljøet udføres af kontrolfladen. Så for eksempel for det enkleste termodynamiske system cylinder-gas-stempel er det eksterne medium omgivende luft, og kontroloverfladen er cylinderskallen og stemplet. Mekanisk og termisk vekselvirkning af det termodynamiske system udføres gennem kontroloverflader.
Under den mekaniske interaktion af selve systemet eller på det arbejdes der. Det skal bemærkes: arbejde kan også udføres under indflydelse af andre strøm-elektrisk, magnetisk.
I betragtning af et eksempel med et cylinder-stempelsystem kan vi bemærke følgende: mekanisk arbejde produceres, når stemplet bevæger sig og er ledsaget af en ændring i volumen. Termisk vekselvirkning består i overførsel af varme mellem individuelle organer i systemet og mellem systemet og miljø. I det betragtede eksempel kan varme tilføres gassen gennem cylinderens vægge. For et åbent termodynamisk system sker der udveksling med miljøet og stoffet (masseoverførselsprocesser). I det følgende vil vi overveje lukkede termodynamiske systemer. Hvis systemet er termisk isoleret, så kalder vi det adiabatisk, for eksempel en gas i en beholder med ideel termisk isolering. Et sådant system udveksler ikke varme eller stof med omgivelserne og kaldes lukket (isoleret).
Omdannelsen af varme til arbejde og omvendt arbejde til varme udføres af systemer, der er gasser og dampe; de kaldes arbejdsvæsker.
Russiske videnskabsmænd ydede et stort bidrag til udviklingen af termodynamik som videnskab: M.V. Lomonosov - bestemte essensen af varme som den indre bevægelse af stof, derudover bestemte han essensen af de efterfølgende udviklede termodynamiske love, hundrede år før Clausius (1850), gav indholdet af termodynamikkens anden lov, kvantificering blev givet af Lomonosov i to af hans værker i 1750 og 1760. Vi kan nævne G.G. Hess (1840), der fastsatte loven vedr termisk effekt kemisk reaktion, prof. Schiller N.N. (Kiev University) - gav en mere stringent underbygning af termodynamikkens anden lov, prof. Afanasyeva-Erenfest T.A. for første gang viste gennemførligheden af en separat fortolkning af termodynamikkens anden lov for ligevægts- og ikke-ligevægtsprocesser. Forskning i anvendte og teoretiske termer blev udført af MVTU-forskerne V.I. Grinevetsky, K.V. Kirsh, N.I. Mertsalov, L.K. Ramzin, B.M. Oshurkov. Den første sovjetiske lærebog om termodynamik blev skrevet af B.M. Oshurkov. Forskerne VTI, MPEI Vukalovich M.P., Kirillin V.A., Novikov I.I., Timrot D.A., Vargaftik N.B. udført omfattende forskning for at opnå nye data om de termofysiske egenskaber af en række nye arbejdsvæsker. Blandt udenlandske videnskabsmænd blev et enormt bidrag til udviklingen af termodynamikken ydet af Sadi Carnot, R. Stirling, R. Mayer, Clausius, Helmholtz, Joule, Thomson, Reynolds og andre. Forresten, R. Stirling, 8 år før S. Carnot i 1816, patenterede en maskine, der producerede arbejde på grund af opvarmet luft.
Afsnit 1. Termodynamik.
Introduktion.
Grundlæggende om teknisk termodynamik.
Sikkerhed teknologiske processer og produktionsfaciliteter luft transport V i snæver forstand betyder at sikre flyvesikkerhed (FS), hvilket normalt betyder lufttransportsystemets kapacitet(helheden af et fly (flyvemaskine, helikopter), besætning, flyveforberedelse og supporttjenester, kontrol luftfart) udføre lufttransport uden at true menneskers liv og helbred.
Resultatet af flyvningen er påvirket et stort antal af faktorer, hvis forekomstmønstre er meget komplekse og studeres i forskellige videnskaber: termisk teknik, gasdynamik, flymotorteori og osv.
Termodynamik, der er et afsnit teoretisk fysik, repræsenterer et af de mest omfattende områder moderne naturvidenskab- videnskaben om transformationer forskellige typer energi ind i hinanden. Denne videnskab undersøger en bred vifte af naturfænomener og dækker et stort område af kemiske, mekaniske og fysisk-kemiske fænomener.
Termisk teknik– generel faglig (almen teknisk) disciplin, der studerer metoder til at opnå, omdanne, overføre og bruge varme, og principper for drift og arbejdsprocesser for termiske motorer, apparater og anordninger og osv. Termisk teknik er baseret på information fra teknisk termodynamik, varmeoverførsel og masseoverførsel.
Teknisk termodynamik studerer mønstrene for gensidig transformation af termisk og mekanisk energi og er(sammen med teorien om varmeoverførsel og masseoverførsel) teoretisk grundlag for varmeteknik. På grundlag heraf udføres beregning og design af varmemotorer - damp- og gasturbiner, motorer. intern forbrænding, samt alle former for teknologisk udstyr - kompressorer, tørretumblere og køleenheder etc.
Gasdynamik studerer åbne termodynamiske systemer, hvor arbejdsfluidet repræsenterer en gasstrøm. Baseret på postulater og konklusioner af gasdynamik udføres designet af kanaler, turbomaskineriblade og andre enheder.
Teori om flymotorer studerer kredsløb, principper for drift forskellige typer gasturbine- og stempelmotorer (GTE og PD) og deres elementer, samt præstationsegenskaber GTE og PD og deres elementer. GTE'er er meget udbredt i civil luftfart på grund af deres høj effekt med små dimensioner og vægt, og også på grund af brugen af billige typer brændstof (petroleum).
Akademisk disciplin"Termodynamik og varmeoverførsel" er integreret del læseplan uddannelse af maskiningeniør i specialet " Teknisk drift fly og flymotorer" til alle former for træning. Disciplinen består af to selvstændige sektioner:
Engineering termodynamik;
Varmeoverførsel.
Teknisk termodynamik er en del af termodynamikken - en gren af teoretisk fysik. Objekt forskning i teknisk termodynamik er flymotorer – varmemotorer, hvor mønstrene for gensidig omdannelse af varme til arbejde studeres, forholdet mellem termisk, mekanisk og kemiske processer der foregår i varmemotorer.
Teknisk termodynamik begyndte at udvikle sig i 20'erne XIX århundrede, men trods sin sammenlignelige ungdom indtager den fortjent i øjeblikket en af centrale steder blandt fysiske og tekniske discipliner.
I den teoretiske del er teknisk termodynamik almen afdeling, energividenskab, og i den anvendte del repræsenterer det det teoretiske grundlag for al termisk teknik, som studerer de processer, der forekommer i varmemotorer.
I termodynamikken anvendes to forskningsmetoder: metoden for cirkulære processer og metoden for termodynamiske funktioner og geometriske konstruktioner. Sidstnævnte metode blev udviklet og forklaret i de klassiske værker af Gibbs. Denne metode modtaget for På det sidste udbredt.
I begyndelsen af anden halvdelen af XVIII V. Et meget vigtigt teknisk problem blev løst - en universel varmemotor til industri og transport blev skabt. Den første dampmaskine blev opfundet af den russiske ingeniør I. I. Polzunov. Den blev bygget efter hans død i 1766, altså næsten 20 år før James Watts dampmaskine. I. I. Polzunov skabte ikke kun verdens første dampmaskine, men opfandt også et koblingsudstyr til den og var den første til automatisk at drive en dampkedel.
Indtil 50'erne af det 19. århundrede betragtede videnskaben varme som et særligt, vægtløst, uforgængeligt og ikke-skabt stof - kalorieholdigt. En af de første til at tilbagevise denne teori var M.V. Lomonosov. I 1744 skrev han i sin afhandling "Reflections on the Cause of Heat and Cold", at varme består af bl.a. indre bevægelse eget stof og påpegede, at ild og varme består af rotationsbevægelsen af de partikler, som alle legemer er sammensat af. Således lagde M.V. Lomonosov i sine værker grundlaget for den mekaniske teori om varme. Lomonosov blev dog ikke forstået af sine samtidige. I lang tid fortsatte fysikere med at tale om kalorieindhold. Først i midten af 1800-tallet. Den mekaniske teori om varme, som et resultat af en række videnskabsmænds arbejde, finder udbredt anerkendelse og bliver grundlaget for al termodynamik.
Varmeoverførsel er en videnskab, der studerer processerne for varmeoverførsel (varmeveksling) i rummet med et uensartet temperaturfelt. Afhængigt af arten af varmeveksling kan varmeoverførsel kaldes varmeledningsevne(for eksempel gennem husets vægge), konvektion(f.eks. ved køling af turbinevinger med luft) og stråling(f.eks. når brændstof-luftblandingen brænder fra flammen til væggene af flammerøret i forbrændingskammeret).
Teknisk termodynamik, der anvender de grundlæggende love til processerne til at omdanne varme til mekanisk arbejde og mekanisk arbejde til varme, gør det muligt at udvikle teorien om varmemotorer, studere de processer, der forekommer i dem, og gør det muligt at identificere deres effektivitet for hver skriv separat.
Bogen skitserer det grundlæggende i teknisk termodynamik og varmeoverførsel.
Den første del skitserer termodynamikkens love og deres anvendelse til analyse af cyklusser af varmemotorer, gasturbiner, dampturbiner og køleenheder osv.
Den anden del skitserer det fysiske grundlag for varmeoverførsel. Taget i betragtning elementære metoder varmeoverførsel. Ansøgning kort beskrevet generel teori varme- og masseoverførsel til studiet af processer i våde kolloide kapillærporøse legemer.
Bogen giver kontrolspørgsmål og en række løste problemer. Bogen er skrevet ved hjælp af International System of Units (SI).
Første del TEKNISK TERMODYNAMIK
Kapitel I INDLEDNING
§ 1-1. Energi og dens betydning i national økonomi USSR
Fra de første dage af livet sovjetisk stat kommunistparti USSR gav stor værdi implementering af Lenins doktrin om elektrificering af hele landet.
"Kommunisme," sagde V.I. Lenin, "er sovjetisk myndighed plus elektrificering af hele landet,” derfor er Lenins idé om fuldstændig elektrificering kernen i hele programmet, opbygningen af kommunismens økonomi.
INDHOLDSFORTEGNELSE
Forord til anden udgave.
Forord til første udgave.
Del et. Teknisk termodynamik
Kapitel 1. Indledning.
Kapitel II. Statsligning ideelle gasser.
Kapitel III. En blanding af ideelle gasser.
Kapitel IV. Rigtige gasser.
Kapitel V. Termodynamikkens første lov.
Kapitel VI. Gassers varmekapacitet. Entropi.
Kapitel VII. Termodynamiske processer af ideelle gasser.
Kapitel VIII. Termodynamikkens anden lov.
Kapitel IX. Karakteristiske funktioner og termodynamiske potentialer. Ligevægt af systemer.
Kapitel X Differentialligninger termodynamik.
Kapitel XI. Vanddamp
Kapitel XII. Grundlæggende termodynamiske processer af vanddamp.
Kapitel XIII. Emission af gasser og dampe.
Kapitel XIV. Drossel af gasser og dampe. Blanding af gasser.
Kapitel XV. Våd luft.
Kapitel XVII. Cykler af forbrændingsmotorer.
Kapitel XVIII. Cykler af gasturbineenheder og jetmotorer.
Kapitel XIX. Cyklusser af dampturbineanlæg.
Kapitel XX. Cykler atomkraftværker, damp-gas og magnetohydrodynamiske anlæg.
Kapitel XXI. Kølecyklusser.
Del to. Varmeoverførsel
Kapitel XXII. Grundlæggende principper for termisk ledningsevne.
Kapitel XXIII. Termisk ledningsevne ved steady state og grænsebetingelser første slags.
Kapitel XXIV. Termisk ledningsevne under stationære forhold og grænsebetingelser af den tredje slags. Varmeoverførselskoefficient.
Kapitel XXV. Termisk ledningsevne under ustabile forhold.
Kapitel XXVII. Konvektiv varmeoverførsel i tvungen og fri væskestrøm.
Kapitel XXVIII. Varmeoverførsel ved skift aggregeringstilstand stoffer.
Kapitel XXIX. Varmeoverførsel ved stråling.
Kapitel XXX. Varmevekslere.
Kapitel XXXI. Varme- og masseoverførsel i våde legemer.
Ansøgninger.
Litteratur.
Gratis download e-bog i et praktisk format, se og læs:
Download bogen Teknisk termodynamik og varmeoverførsel, Nashchokin V.V., 1975 - fileskachat.com, hurtig og gratis download.
Download djvu
Nedenfor kan du købe denne bog til den bedste pris med rabat med levering i hele Rusland.
1 DK 536.7(07) + 536.24 Bedømmere: Institut for Varmeteknik og Termiske Kraftværker i St. Petersborg statsuniversitet Jernbaner (doktor i tekniske videnskaber, prof. I.G. Kiselev), professor B.S. Fokin (JSC NPO "TsKTI im. I.I. Polzunov") Sapozhnikov S.Z., Kitanin E.L. Teknisk termodynamik og varmeoverførsel: Lærebog for universiteter. St. Petersburg: Forlaget ved St. Petersburg State Technical University, 1999. 319 s. ISBN 5-7422-0098-6 Grundlæggende om teknisk termodynamik og varmeoverførsel præsenteres. Termodynamikkens principper, metoder til beregning af termodynamiske processer med ideel gas og med rigtige arbejdsvæsker, cyklusser af kraftværker, kølemaskiner og varmepumper præsenteres. Processerne med stationær og ikke-stationær termisk ledningsevne, konvektiv varmeoverførsel og strålingsvarmeoverførsel er beskrevet. Det grundlæggende i termisk beregning af varmevekslere er givet. Designet til bachelorer i retningen 551400 “Ground transportsystemer" I8ВN 5-7422-0098-6 St. Petersburg State Technical University, 1999 Sapozhnikov S.Z., Kitanin E.L., 1999 2 INDHOLD Forord................... ..... ................................................................ .... 1. TEKNISK TERMODYNAMIK................................... 1.1. Teknisk termodynamiks emne og metode....... 1.2. Termodynamikkens grundlæggende begreber........................ 1.2.1. Termodynamisk system og termodynamiske parametre.......................................... ....... ............... 1.2.2. Termodynamisk ligevægt og ligevægts termodynamisk proces......................................... ...... 1.2.3. Termisk ligning tilstand. Termodynamiske overflade- og tilstandsdiagrammer………………………………………………………………………. 1.2.4. Blandinger af ideelle gasser................................... 1.2.5. Energi, arbejde, varme................................... 1.2.6. Varmekapacitet................................................ ......... 1.3. Termodynamikkens første lov................................... 1.3.1. Ligning for det første princip................................... 1.3.2. Intern energi som en funktion af staten ................................................... ........... ........................... 1.3.3. Entalpi og dens egenskaber ................................................... ...... 1.3.4. Ligning af den første lov for en ideel gas......................................... ........................................................... ........ 1.4. Analyse af processer med idealgas................................... 1.4.1. Isobarisk proces ................................................ ......... 1.4. 2. Isokorisk proces ................................................ ... 1.4 .3. Isoterm proces ................................................... ... 1.4.4. Adiabatisk proces ................................................ ... 1.4.5. Polytropiske processer........................................ 1.4.6. Gaskompression i en stempelkompressor................... 1.5. Termodynamikkens anden lov................................... 1.5.1. Reversible og irreversible processer................................. 1.5.2. Cyklusser og deres effektivitet ........................................................ ...... ...... 1.5.3. Formuleringer af det andet princip........................ 1.5.4. Carnot cyklus. Carnots sætning................................ 3 1.5.5. Entropi, dens ændring i reversible og irreversible processer......................................... ........... ........................... 1.5.6. T–s tilstandsdiagram. Entropiændring i ideelle gasprocesser......................................... ........................................................ 1.5. 7. Termodynamisk temperaturskala............... 1.6. Cykler af stempelforbrændingsmotorer.................................................. ........................................................................ .......... 1.6.1. Cyklus med isokorisk varmeforsyning (Otto-cyklus) 1.6.2. Cyklus med isobarisk varmeforsyning (dieselcyklus) ......................................... ............................................................ ............... ................ 1.6.3. Sammenligning af effektiviteten af forbrændingsmotorcyklusser............... 1.7. Cyklusser for gasturbineenheder ................................... 1.7.1. Skema og cyklus med isobarisk varmeforsyning. 1.7.2. Termisk effektivitet af Brayton-cyklussen................... 1.7.3. Regenerationscyklus for en gasturbineenhed................................... 1.7.4. Effektivitet af reelle cyklusser................... 1.8. Termodynamik af rigtige arbejdsvæsker................... 1.8.1. Tilstandsligninger for reelle gasser................... 1.8.2. Ændring i et stofs aggregeringstilstand... 1.8.3. Diagrammer og tabeller over tilstande................... 1.9. Dampkraftværkers cyklusser........................... ......... 1.9.1. Carnot dampcyklus........................................ 1.9.2. Rankine cyklus ................................................... ... ..... 1.10. Kølemaskiners og varmepumpers cyklusser 1.10.1 Omvendt Carnot-cyklus................................... ................ 1.10 .2. Cyklus af en dampkompressionskølemaskine med dampoverhedning og drosling................................. 1.10.3. Varmepumpecyklus................................... 1.11. Våd luft ................................................... .......... 1.11.1 Grundlæggende begreber og definitioner...... 1.11.2. h–d diagram af fugtig luft................. 2. VARMEOVERFØRSEL..................... ............................................... 4 2.1. Generelle synspunkter om varmeoverførsel................... 2.2. Varmeledningsevne................................................ .......... 2.2.1. Grundlæggende begreber og definitioner............ 2.2.2. Bio-Fourier-hypotese......................................... 2.2.3 Differentialligning for termisk ledningsevne. ………………………………………………………… 2.2.4. Betingelser for unikhed................................. 2.2.5. Modeller af kroppe i varmeledningsproblemer.. .... 2.3. Stationær varmeledningsevne................................... 2.3.1. Plader og skallers varmeledningsevne......... 2.3.2. Termisk ledningsevne af ribbede overflader. 2.4. Ustabil varmeledningsevne........................ 2.4.1. Termisk ledningsevne af termisk tynde legemer....... 2.4.2. Termisk ledningsevne af et halvt afgrænset legeme og stang......................................... ............ .......... 2.4.3. Opvarmning og køling af plade, cylinder og kugle. 2.4.4. Opvarmning og afkøling af legemer af endelige størrelser... 2.4.5. Regelmæssig termisk regime........................... 2.5. Tilnærmede metoder til teorien om termisk ledningsevne. 2.5.1. Elektrotermisk analogi................................... 2.5.2. Grafisk metode........................................ 2.5.3. Finite difference metode........................ 2.6. Fysiske grundlæggende konvektiv varmeoverførsel.. 2.6.1. Grundlæggende begreber og definitioner........................ 2.6.2 Differentialligninger for konvektiv varmeoverførsel........... ........................................................................ ................ 2.7. Grundlæggende om lighedsteori ................................................... ........... 2.7.1. Fysiske fænomeners lighed......................... 2.7.2. Lighedssætninger ................................................... ... 2.7.3. Lighedsligninger........................................ 2.7.4. Modelleringsregler................................... 2.8. Konvektiv varmeoverførsel i et enfaset medium..... 2.8.1. Flowtilstande for væsker og gasser......................................... 5 2.8.2. Grænselag ................................................... ... 2.8.3 Varmeoverførsel i laminar grænselag på en flad overflade ................................................... ..... 2.8.4. Varmeoverførsel i et turbulent grænselag på en flad overflade......................................... ............................ ... 2.8.5. Varmeoverførsel under tvungen konvektion i rør og kanaler................................... 2.8.6 Varme overførsel i et stabiliseret flowsektion Integral Liona........................................ 2.8 .7. Varmeoverførsel under laminær strømning i rør……………………………………………………….. 2.8.8. Varmeveksling kl turbulent flow i rør... 2.8.9. Varmeoverførsel under flow omkring rør og rørbundter.......................................... ........... ........................... 2.8.10. Varmeoverførsel under fri konvektion........ 2.8.11. Varmeoverførsel i fluidiserede medier....... 2.9. Konvektiv varmeoverførsel under kogning og kondensation........................................... ......... ........................... 2.9.1. Varmeoverførsel under kogning................................ 2.9.2. Varmeveksling under kondensation........................... 2.9.3. Varmerør ................................................... ........ 2.10. Varmeoverførsel ved stråling ........................................................... ..... 2.10.1. Fysisk grundlag for stråling................... 2.10.2. Beregning af varmeoverførsel ved stråling................... 2.10.3. Solindstråling................................... 2.10.4. Kompleks varmeoverførsel................................... 2.11. Varmevekslere ................................................... ........ ......... 2.11.1 Klassificering og formål........................... ...... 2.11.2. Grundlæggende for termiske beregninger................................ 2.11.3 Effektivitet af varmevekslere. Reelle varmeoverførselskoefficienter................................ 2.11.4. Hydraulisk beregning af varmevekslere... Referencer........................................ ........... .................... 6 FORORD "Engineering termodynamik og varmeoverførsel" er et af hovedkurserne undervist til bachelorer i feltet "Ground Transport Systems". Den er rig på information og er komprimeret med hensyn til studietid til 1-2 semestre, så de fleste grundlæggende lærebøger er til ringe hjælp for studerende: de er alt for detaljerede, ikke fokuseret på rækken af opgaver relateret til transportsystemer, og endelig , de er simpelthen designet til baner med et meget større volumen. For transportingeniører er det vigtigste at forstå emnet og de grundlæggende ideer om termodynamik og varmeoverførsel og at mestre den etablerede terminologi for disse videnskaber. Det er absolut nødvendigt at huske 10-15 grundlæggende formler (såsom den ideelle gasligning for tilstand, formlen til beregning af varmeoverførsel gennem en flerlagsplade, Stefan-Boltzmann-loven osv.). Resten af informationen skal, på trods af dens betydning, blot forstås, præsenteres fysisk og forbindes med eksempler fra forskellige livsområder og teknologi. Derfor forsøgte forfatterne at være opmærksomme fysisk side fænomenerne under overvejelse, og matematiske apparater De forlod et værdigt, men beskedent sted. Forfatterne udtrykker deres dybe taknemmelighed over for anmelderne - Department of Heat Engineering and Thermal Power Plants af St. Petersburg State University of Transport i skikkelse af Dr. Tech. naturvidenskab prof. I. G. Kiseleva og Ph.D. tech. Assoc. Sc. V.I. Krylov, samt Dr. Tech. naturvidenskab prof. B. S. Fokin - for værdifulde kommentarer, der gjorde det muligt at forbedre den originale tekst. Særlig tak til ph.d. tech. Sciences G. G. Le Havre for stor hjælp til at udarbejde manuskriptet; Hun fik ideen til at sammenligne N, ε - metoden til beregning af varmevekslere med det traditionelle beregningsskema. Og hjælpen til at designe bogen fra afdelingens medarbejdere viste sig naturligvis at være meget værdifuld.” Teoretisk grundlag Heat Engineering” St. Petersburg State Technical 7 University E. O. Vvedenskaya, R. M. Grozny, kandidatstuderende Yu. V. Burtseva og E. M. Rotinyan. S. Sapozhnikov E. Kitanin 8 1. TEKNISK TERMODYNAMIK 1.1 EMNE OG METODE FOR TEKNISK TERMODYNAMIK Termodynamik - videnskaben om energitransformationer - er grundlæggende for kraftingeniøren. Termodynamikkens oprindelse falder sammen med udseendet af de første dampmaskiner. I 1824 undersøgte den franske ingeniør S. Carnot den energiske vekselvirkning mellem vand og damp med forskellige dele af motoren og med miljøet, og han lavede den første vurdering af effektiviteten af en dampmaskine. Siden da har emnet for at studere termodynamik været processer i kraftmaskiner, aggregatomdannelser af stoffer, fysisk-kemiske, plasma og andre processer. Disse undersøgelser er baseret på den termodynamiske metode: genstand for forskning kan være ethvert legeme, der indgår i det såkaldte termodynamiske system. Dette system skal være: tilstrækkeligt omfattende og komplekst, så statistiske love overholdes i det (bevægelse af molekyler af et stof i et bestemt volumen, opvarmning og afkøling af partikler af fast materiale i tilbagefyldningen osv.); lukket, dvs. har grænser i alle rumlige retninger og består af begrænset antal partikler. Der er ingen andre begrænsninger for det termodynamiske system. Objekter materielle verden, der ikke indgår i det termodynamiske system, kaldes miljøet. For at vende tilbage til S. Carnots værker bemærker vi, at vand og dampen opnået fra det er et termodynamisk system. Ved at spore vands og damps energiinteraktion med omgivende legemer kan man evaluere effektiviteten af at konvertere den varme, der leveres til maskinen, til arbejde. Men moderne kraftmaskiner bruger ikke altid vand til at omdanne energi. Lad os blive enige om at kalde ethvert medium, der bruges til at omdanne energi, for en arbejdsvæske. 9 Således er emnet for teknisk termodynamik lovene for energiomdannelse i processerne for interaktion af arbejdslegemer med elementer af kraftmaskiner og med miljøet, analyse af perfektion af kraftmaskiner såvel som studiet af egenskaberne ved arbejde kroppe og deres ændringer i interaktionsprocesser. I modsætning til statistisk fysik, som studerer den fysiske model af et system med klare mønstre for interaktion af mikropartikler, termodynamik er ikke forbundet i sine konklusioner med nogen struktur af kroppen og med visse former for kommunikation mellem elementerne i denne struktur. Termodynamik bruger love af universel karakter, det vil sige gyldige for alle legemer, uanset deres struktur. Disse love danner grundlaget for al termodynamisk ræsonnement og kaldes termodynamikkens principper. Det første princip udtrykker loven om bevarelse af energi - en universel naturlov. Det bestemmer energibalancen under interaktioner inden for et termodynamisk system, såvel som mellem det termodynamiske system og omgivelserne. Det andet princip bestemmer retningen af energitransformationer og udvider den termodynamiske metodes muligheder betydeligt. Begge principper er af eksperimentel karakter og gælder for alle termodynamiske systemer. Baseret på disse to principper, præsenteret i matematisk form, er det muligt at udtrykke parametrene for energiudveksling under forskellige interaktioner, etablere sammenhænge mellem stoffers egenskaber osv. Dog for at bringe resultaterne til specifikke tal, termodynamikkens "interne ressourcer" alene er ikke nok. Det er nødvendigt at bruge eksperimentelle eller teoretiske resultater, der tager hensyn til arten af arbejdsvæsken i et rigtigt termodynamisk system. Hvis vi for eksempel bruger eksperimentelle data om tætheden af et stof, så kan vi ved hjælp af termodynamisk analyse beregne dets varmekapacitet osv. 10 Termodynamisk forskning er således baseret på de grundlæggende naturlove. Samtidig er ingeniørberegninger i termodynamik umulige uden brug af eksperimentelle data eller resultaterne af teoretiske undersøgelser fysiske egenskaber arbejde tlf. 1.2. GRUNDLÆGGENDE KONCEPT FOR TERMODYNAMIK 1.2.1. Termodynamisk system og termodynamiske parametre Vi kaldte et termodynamisk system ethvert legeme eller system af kroppe, der interagerer med hinanden og (eller) med omgivelserne (et sådant system kan især omfatte energimaskiners arbejdslegemer). Definitionen specificerer ikke, hvad der præcist betragtes som et termodynamisk system, og hvad der betragtes som et miljø. Man kan for eksempel betragte selve arbejdsvæsken som et termodynamisk system, og "alt andet" for at være miljøet; Du kan kun vælge en del af kroppen og betragte den resterende del og alle andre kroppe som miljøet. Det er tværtimod muligt at udvide det termodynamiske system - at inkludere i det, ud over det første legeme, flere andre, og betragte alle andre kroppe som miljøet. En sådan udvidelse eller indsnævring af cirklen af objekter, der udgør det termodynamiske system, gør det muligt at finde ud af det vigtige funktioner arbejdende kroppe og energi-interaktioner mellem dem. Det er kendt, at det samme stof kan være i flydende, gasformig eller fast tilstand. I dette tilfælde vil egenskaberne af dette stof, dette termodynamiske system, naturligvis være forskellige, for eksempel tæthed, volumetrisk udvidelseskoefficient, magnetisk permeabilitet, lydhastighed osv. Alle disse såvel som andre mængder, der karakteriserer tilstanden af det termodynamiske system, kaldes termodynamiske parametre tilstand. Dem er der mange af; traditionelt udmærket
DEN RUSSISKE FØDERATIONS MINISTERIE FOR UDDANNELSE OG VIDENSKAB
forbundsstat autonom uddannelsesinstitution videregående faglig uddannelse
"Nordlige (arktiske) føderalt universitet opkaldt efter M.V. Lomonosov"
Institut for Olie og Gas | |
Institut for Termisk Teknik | |
131000.62 "Olie- og gasforretning" | |
(kode og navn på uddannelses-/specialområdet) | |
ved disciplin "Termodynamik og varmeoverførsel" | |
Forelæsning 1. Termodynamikkens emne og metode.......................................... .......................................... | |
Termodynamisk system ................................................... ................................... | |
Termodynamiske tilstandsparametre ................................................... ...................................... | |
Tilstandsligning ................................................... ................................................... | |
Termodynamisk proces ........................................................ ................................... | |
Gassers varmekapacitet ........................................................ ...................................................... | |
Foredrag 2. Blandinger af ideelle gasser........................................... ............................................................ | |
Analytisk udtryk for termodynamikkens første lov................................... | |
Intern energi ................................................... ................................................... | |
Udvidelsesoperation................................................ ................................................... | |
Varme................................................. ................................................................ ...................... | |
Entalpi ................................................... ................................................................ .......... | |
Entropi ................................................... ................................................................ .......... | |
Forelæsning 3. Generel formulering af anden lov......................................... ........................................... | |
Direkte Carnot-cyklus......................................................... ........................................................................ ....... | |
Omvendt Carnot-cyklus........................................... ................................................................... ............ | |
Entropiændring i ikke-ligevægtsprocesser.......................................... ....... | |
Forelæsning 4. Termodynamiske processer af ideelle gasser i lukkede systemer......... | |
Forelæsning 5. Termodynamiske processer af rigtige gasser.......................................... .......... | |
Ligning for tilstanden af reelle gasser.......................................... ............................................ | |
Forelæsning 6. Ligning for termodynamikkens første lov for flow................................. | |
Udstrømning fra en konvergent dyse.......................................... ...................................... | |
Grundlæggende mønstre for gasstrømning i dyser og diffusorer.................................. |
Beregning af udløbsprocessen med ved hjælp af h-s diagrammer................................... | |
Drossel af gasser og dampe.......................................... ............................................ | |
Forelæsning 7. Termodynamisk effektivitet af termiske kraftværkscyklusser......... | |
Cykler af stempelforbrændingsmotorer.................................................. ........ | |
Cyklusser for gasturbineanlæg.................................................. ...................................... | |
Cyklusser for dampturbineanlæg.................................................. ................................................... | |
Rankine-cyklus på overophedet damp.......................................... ...................................... | |
Termisk effektivitet af cyklussen......................................................... ...................................................... | |
Opvarmning................................................. ........................................................ ............................ | |
Generelle karakteristika for køleenheder………………………………….. | |
Forelæsning 8. Fundamentals of heat transfer theory........................................... ........................................................... | |
Grundlæggende begreber og definitioner………………………………………………………………. | |
Teori om termisk ledningsevne. Fouriers lov ................................................... ............... | |
Flad væg | |
Cylindrisk væg ................................................... ................................................... | |
Foredrag 9. Varmeoverførsel......................................... ...................................................... ............ .... | |
Flad væg ................................................... ................................................... ......... .. | |
Cylindrisk væg ................................................... ................................................... | |
Intensivering af varmeoverførslen ................................................... ...................................... | |
Termisk isolering................................................ ................................................... ......... | |
Forelæsning 10. Konvektiv varmeoverførsel. Grundlæggende lov om konvektiv varmeoverførsel. | |
Grænselag ................................................... ........................................................ ............ | |
Lighedsnumre ................................................ ................................................... .......... | |
Forelæsning 11. Særlige tilfælde af konvektiv varmeoverførsel. Kryds flow | |
enkelt rør og rørbundt......................................... ............................................ | |
Kølevæskestrøm inde i rørene.......................................... ...................................... | |
Varmeoverførsel under naturlig konvektion.......................................... .......... | |
Tilnærmede værdier af varmeoverførselskoefficienter................................... | |
Forelæsning 12. Beskrivelse af strålingsprocessen. Grundlæggende definitioner ................................................... | |
Varmeudveksling ved stråling af et system af kroppe i et gennemsigtigt medium......................................... . | |
Overførsel af strålingsenergi i absorberende og udstrålende medier................... | |
Foredrag 13. Varmevekslere.................................................. ...................................................... | |
Typer af varmevekslere.......................................................... ........................................................ | |
Grundlæggende om termisk beregning af varmevekslere........................................... ....... |
Emne: termodynamisk metode
Termodynamik studerer lovene for energitransformation i forskellige processer.
processer, der forekommer i makroskopiske systemer og ledsaget af termisk
mi effekter. Et makroskopisk system er ethvert materialevolumen
ect bestående af stort antal partikler. Størrelsen af makroskopiske systemer er inkonsistente
målbare flere størrelser molekyler og atomer.
Afhængigt af forskningsmålene, tekniske eller kemiske
ska termodynamik, termodynamik biologiske systemer etc. Teknisk termodynamikstuderer mønstrene for gensidig transformation af termisk og mekanisk energi og egenskaberne af legemer, der deltager i disse transformationer. Sammen med teorien om varmeoverførsel er det det teoretiske grundlag for varmeteknik. På dets grundlag udføres beregninger og design af alle varmemotorer samt alle former for teknologisk udstyr.
I betragtning af kun makroskopiske systemer studerer termodynamikken
regelmæssigheder af den termiske form for bevægelse af stof, på grund af tilstedeværelsen af en enorm
et stort antal kontinuerligt bevægende og interagerende mikro-
strukturelle partikler (molekyler, atomer, ioner).
De fysiske egenskaber ved makroskopiske systemer studeres ved statistiske termodynamiske metoder. Statistisk metode er baseret på brugen af teo-
rier af sandsynligheder og visse modeller af strukturen af disse systemer og repræsenterer
tiltrækning af modelideer om strukturen af stof og er fæno-
logisk (dvs. betragter "fænomener" - fænomener som en helhed).
Desuden kan alle termodynamikkens hovedkonklusioner opnås ved hjælp af kun to grundlæggende empiriske termodynamiske love.
I det følgende vil vi med udgangspunkt i den termodynamiske metode for overskuelighedens skyld bl.a.
evnen til at bruge molekylærkinetiske ideer om stofstrukturen.
Termodynamisk system
Termodynamisk system er et sæt af materielle legemer, der er i mekanisk og termisk vekselvirkning med hinanden og med eksterne legemer, der omgiver systemet(« ydre miljø»).
Valget af system er vilkårligt og dikteret af betingelserne for det problem, der skal løses. Organer, der ikke er inkluderet i systemet, kaldes miljø. Systemet er adskilt fra omgivelserne
hårdt miljø kontrolflade(skal). Så for eksempel for det enkleste system- gas indesluttet i en cylinder under stemplet, det ydre miljø
luften er den omgivende luft, og kontrolfladerne er væggene i ci-
linder og stempel.
Mekaniske og termiske vekselvirkninger af et termodynamisk system
er vist gennem kontrolflader. Under mekanisk interaktion udføres arbejdet af systemet selv eller på systemet. (I almindelig sag Elektriske, magnetiske og andre kræfter kan også virke på systemet, under påvirkning af hvilke systemet vil udføre arbejde. Disse typer arbejde kan også tages i betragtning inden for termodynamikkens rammer, men vi vil ikke overveje dem yderligere). I vores eksempel udføres mekanisk arbejde ved at flytte stemplet og ledsage
er givet ved en ændring i volumen. Termisk interaktion består i overgangen af varme-
du er mellem systemets individuelle kroppe og mellem systemet og omgivelserne. I
I det betragtede eksempel kan varme tilføres gassen gennem cylinderens vægge.
I det mest generelle tilfælde kan systemet udveksles med miljøet og materien
(masseoverførselsinteraktion). Sådan et system kaldes åbent. Gas- eller dampstrømme i turbiner og rørledninger - eksempler åbne systemer. Hvis
Da systemet ikke passerer gennem systemets grænser, kaldes det lukket. På lang sigt
Vi vil, medmindre det er specifikt angivet, overveje lukkede systemer
Et termodynamisk system, der ikke kan udveksle varme med omgivelserne
miljømiljø kaldes termisk isoleret eller adiabatisk. Bemærk
Rom i et adiabatisk system er en gas placeret i et kar, hvis vægge er dækket af
du er ideel termisk isolering, hvilket eliminerer varmeudveksling mellem de lukkede
fartøj med gas og omgivende legemer. En sådan isolerende skal kaldes adiabatisk. Et system, der ikke udveksler energi eller vibrationer med det ydre miljø
samfundet kaldes isoleret (eller lukket).
Det enkleste termodynamiske system er arbejdsvæsken,
repræsenterer den gensidige transformation af varme og arbejde. I en forbrændingsmotor, for eksempel, er arbejdsvæsken den gas, der er fremstillet i karburatoren.
en flammende blanding bestående af luft og benzindampe.
Termodynamiske parametre for staten
Hvert systems egenskaber er karakteriseret ved en række størrelser, som normalt kaldes termodynamiske parametre. Lad os overveje nogle af dem ved at bruge de molekylære kinetiske begreber ideel gas som en samling af molekyler, der er forsvundet
ekstremt lille i størrelse, er i tilfældig termisk bevægelse og interagerer
kun interagere med hinanden under kollisioner.
Trykket er forårsaget af vekselvirkningen mellem arbejdsvæskens molekyler med
overflade og er numerisk lig med kraften, der virker pr. enhedsoverfladeareal af kroppen langs normalen til sidstnævnte. I overensstemmelse med molekylær kinetisk teori bestemmes gastrykket af sammenhængen
hvor n er antallet af molekyler pr. volumenenhed;
t - molekylmasse, s 2 - middelkvadrathastighed fremadgående bevægelse molekyler.
I Internationalt system enheder (SI) tryk er udtrykt i pascal
(1 Pa=1 N/m2). Da denne enhed er lille, er det mere bekvemt at bruge 1 kPa = 1000 Pa og
1 MPa = 106 Pa.
Tryk måles ved hjælp af trykmålere, barometre og vakuummålere.
Væske- og fjedertrykmålere måler overtryk, for-
som er forskellen mellem det totale eller absolutte tryk p målt
miljø og atmosfærisk tryk p atm, dvs. p ex p atm p
Instrumenter til at måle tryk under atmosfærisk kaldes vakuum
meter; deres aflæsninger giver vakuum (eller vakuum) værdi:
r i r atm r, altså overskud atmosfærisk tryk over det absolutte.
Det skal bemærkes, at tilstandsparameteren er absolut tryk.
Dette er hvad der indgår i termodynamiske ligninger.
Temperatur kaldes fysisk mængde, der karakteriserer ste-
kropsvarmestub. Begrebet temperatur følger af følgende udsagn:
hvis to systemer er i termisk kontakt, så hvis deres temperaturer er uens,
de vil normalt udveksle varme med hinanden, hvis deres temperaturer er lige store
os, så bliver der ingen varmeudveksling.
Fra molekylærkinetiske begrebers synspunkt er temperatur et mål for intensitet termisk bevægelse molekyler. Hende numerisk værdi forbundet med
hvor k - Boltzmann konstant, lig med 1,380662 10ˉ23 J/K. Temperatur T,
defineret på denne måde kaldes absolut.
SI-enheden for temperatur er kelvin (K); i praksis bredt
grader Celsius (°C) anvendes. Forholdet mellem absolut T og stog-
dusnoy t temperaturer har formen
T t 273,15.
I Under industrielle og laboratoriemæssige forhold måles temperaturen ved hjælp af flydende termometre, pyrometre, termoelementer og andre instrumenter.
Specifikt volumen v er volumenet af en enhedsmasse af et stof
et naturligt legeme med masse M optager et volumen v, da per definition
v= V/M.
I SI-systemet er enheden for specifikt volumen 1 m3 / kg. Der er et åbenlyst forhold mellem det specifikke volumen af et stof og dets massefylde:
For at sammenligne mængder, der karakteriserer systemer i identiske tilstande,
begrebet "normal" introduceres fysiske forhold": p = 760 mm Hg = 101,325 kPa; T = 273,15 K.
I forskellige grene af teknologi og forskellige lande introducere deres egne, lidt anderledes
fra det givne" normale forhold", for eksempel "teknisk" (p = 735,6 mm
Hg = 98 kPa, t =15˚C) eller normale forhold til vurdering af kompressorydelse (p =101,325 kPa, t =20˚C) osv.
Hvis alle termodynamiske parametre er konstante i tid og ens på alle punkter i systemet, kaldes en sådan tilstand af systemet ligevægt.
Hvis mellem forskellige punkter der er temperaturforskelle i systemet
tur, tryk og andre parametre, så er det ikke ligevægt . I et sådant system opstår der under påvirkning af parametergradienter strømme af varme, stoffer og andre, der stræber efter at bringe det tilbage til en ligevægtstilstand. Det viser erfaringen
Et isoleret system når altid en tilstand af ligevægt over tid og kan aldrig spontant forlade den. I klassisk termodynamik betragtes kun ligevægtssystemer.
Statsligning
For et termodynamisk ligevægtssystem er der en funktionel sammenhæng mellem tilstandsparametrene, som kaldes ligningen
stående Erfaringen viser, at det specifikke volumen, temperatur og trykpro-
de enkleste systemer, som er gasser, dampe eller væsker, er forbundet termisk ligning tilstande af formen f (p ,v ,T ) 0.
Tilstandsligningen kan gives en anden form: p f 1 (v,T);v f 2 (p,T);
Tf3 (p, v);
Disse ligninger viser, at af de tre hovedparametre, der bestemmer systemets tilstand, er to uafhængige.
For at løse problemer ved hjælp af termodynamiske metoder er det absolut nødvendigt at kende tilstandsligningen. Det kan dog ikke opnås inden for termodynamikkens rammer og skal findes enten eksperimentelt eller ved statistisk fysiks metoder.
ki. Den specifikke form for tilstandsligningen afhænger af enkelte ejendomme ting-
Ligning for tilstanden af ideelle gasser
Af ligning (1.1) og (1.2) følger, at p nkT .
Overvej 1 kg gas. I betragtning af, at det indeholder N-molekyler og følgelig,
Den konstante værdi Nk pr. 1 kg gas er angivet med bogstavet R og
ringer de gas konstant. Derfor
Det resulterende forhold er Clapeyron-ligningen.
Ved at gange (3) med M får vi tilstandsligningen for en vilkårlig gasmasse
pV MRT. |
Clapeyron-ligningen kan gives en universel form, hvis vi inkluderer
en konstant for 1 kmol gas, dvs. for mængden af gas, hvis masse er i kilo-
gram er numerisk lig molekylær vægtμ. Sætter vi M= μ og V=V μ i (1.4), får vi
Clapeyron-Mendeleev ligningen for en mol er:
pV RT.
Her er V volumenet af et kilomol gas, og R er den universelle gaskonstant.
I overensstemmelse med Avogadros lov (1811) er volumenet på 1 kmol det samme i én
dem og de samme betingelser for alle ideelle gasser under normale fysiske forhold
viah er derfor lig med 22,4136 m3
Gaskonstanten for 1 kg gas er | ||||||||
Termodynamisk proces
Ændringen i tilstanden af et termodynamisk system over tid kaldes
termodynamisk proces. Så når stemplet bevæger sig i cylinderen, ændres volumenet og dermed trykket og temperaturen af gassen indeni,
processen med udvidelse eller kompression af gassen vil finde sted.
Som allerede nævnt er et system taget ud af ligevægt og præ-
leveret ved konstante miljøparametre til sig selv, gennem ikke-
som tiden igen vil vende tilbage til en ligevægtstilstand svarende til disse para-
meter. Sådan en spontan (uden ydre påvirkning) bringe systemet tilbage til en tilstand af ligevægt
kaldes afslapning, og det tidsrum, hvor systemet
ma vender tilbage til en tilstand af ligevægt, kaldet afslapningstid.
Det er forskelligt for forskellige processer: hvis det altid er nødvendigt at etablere ligevægtstryk i en gas, så er det nødvendigt for at udligne temperaturen i volumenet af den samme gas
vi er ti; minutter og i volumen af et opvarmet fast stof - nogle gange flere timer.
En termodynamisk proces kaldes ligevægt, hvis alle para-
Systemets målere under dets forløb ændrer sig ret langsomt i forhold til den tilsvarende afspændingsproces. I dette tilfælde er systemet faktisk i en tilstand af ligevægt med omgivelserne hele tiden, hvilket bestemmer navnet på processen.
For at processen skal være ligevægt, skal ændringshastigheden af systemparametre dA d opfylde forholdet
dA d c reL A reL
hvor A er den parameter, der ændrer sig hurtigst i den pågældende proces
cess; с rel - ændringshastighed af denne parameter i afslapningsprocessen; τ rel -
afslapningstid.
Overvej for eksempel processen med gaskompression i en cylinder. Hvis tidspunktet for forskydning af stemplet fra en position til en anden væsentligt overstiger afslapningstiden,
så i færd med at flytte stemplet vil trykket og temperaturen nå at udligne
hele cylinderens volumen.
Denne justering er sikret ved den kontinuerlige kollision af molekyler, i
som følge heraf er den energi, der tilføres fra stemplet til gassen, ret hurtig og lig med
fordelt numerisk mellem dem. Hvis efterfølgende forskydninger af stemplet forekommer på lignende måde, vil systemets tilstand på hvert tidspunkt være praktisk talt i ligevægt. Dermed, ligevægtsprocessen består af kontinuerlig serie successive ligevægtstilstande, derfor kan tilstanden af det termodynamiske system ved hvert punkt beskrives ved tilstandsligningen for den givne arbejdsfluid. Det er derfor, den klassiske termodynamik i sine studier kun opererer med ligevægtsprocesser. De er praktiske idealiseringer reelle processer, hvilket i mange tilfælde giver mulighed for væsentligt at forenkle løsningen af problemet. Denne idealisering er ganske berettiget, da betingelsen
(1.8) opfyldes i praksis ret ofte. Siden mekaniske forstyrrelser
vibrationer forplanter sig i gasser med lydens hastighed, gaskompressionsprocessen og cylinder-
re vil være i ligevægt, hvis stemplets bevægelseshastighed er meget mindre end lydens hastighed.
Processer, der ikke opfylder betingelsen dAd rel D A rel , fortsæt med en ubalance, dvs. er uligevægtige . Hvis f.eks. omgivelsestemperaturen hurtigt stiger, vil gassen i cylinderen gradvist øges.
varme op gennem dens vægge, slappe af til en tilstand af ligevægt svarende til de nye miljøparametre. Under afslapningsprocessen er gassen ikke i ligevægt med miljøet og kan ikke karakteriseres ved tilstandsligningen
i hvert fald fordi i forskellige punkter Volumen af gastemperatur har forskellige værdier.