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平衡流动的热力参数

时间:2022-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:计算出燃气组分后, 即可确定燃气的热力参数。对于平衡流动, 计算热力参数的关键是计算基本热力学导数,热力学中又称为热力学第一导数,包括三项,即比定压热容cp、, v为比体积, 其余的热力学导数及热力参数可从基本热力学导数推导出来。由此可见,平衡流动的比热容比γ与等熵指数γs并不相等,存在一定的差别。所以, 冻结流动是平衡流动的一个特例。

计算出燃气组分后, 即可确定燃气的热力参数。 对于平衡流动, 计算热力参数的关键是计算基本热力学导数,热力学中又称为热力学第一导数,包括三项,即比定压热容cp, v为比体积, 其余的热力学导数及热力参数可从基本热力学导数推导出来。 需要注意的是, 如果将本小节给出的方法用于燃烧室中的热力计算, 则温度T用燃烧温度T0代替,压强p用工作压强p0代替。

将式 (7-34) 的第一式和第二式在定压条件下对温度T求导, 并利用热力函数关系式 (7-16)、 式 (7-17) 的第一式和第二式, 可得

在定压条件下, 将式 (7-24) 和式 (7-30) 分别对温度T求导, 可得

于是,由式(7-41)~式(7-43) 三类共N+Ns+Ne+1个方程组成的方程组可求解三类N+Ns+Ne+1个热力学导数,即

焓由式 (7-37) 计算, 将其对温度T求导, 并利用热力函数关系式 (7-16) 和式 (7-17), 可得比定压热容为

由理想气体热状态方程, 可得

在热力计算中,取单位质量m=1kg,用ng表示单位质量的物质的量,以代替ng/m,有

将上式两边求对数, 并分别在等压和等温条件下对ln T和lnp求导, 得

由于已求出, 因而由式 (7-47) 可得出。 而为了求出, 尚需知, 其求解过程与完全类似, 只需将对ln T的微分变成对lnp的微分即可, 这里不再赘述。

由以上过程即可确定三个基本热力学导数, 其余热力学导数可由之推出, 布兰吉曼(Bridgman) 热力表给出了这些关系式, 可直接查阅, 即

声速:

比定容热容:

气体常数:

比热容比:

等熵指数:

或用声速公式:

计算。由此可见,平衡流动的比热容比γ与等熵指数γs并不相等,存在一定的差别。需要注意的是, 布兰吉曼热力公式 (7-49) 和式 (7-53) 中的下标s表示等熵条件。

燃烧产物的熵由式 (7-40) 计算, 燃烧产物的焓由式 (7-37) 计算。代入前面各式即可得到各热力参数。 所以, 冻结流动是平衡流动的一个特例。

对于冻结流动, 由于燃气组分保持不变, 因此均为0,

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