Onderwerp van discussie: isentropisch proces
Isentropische definitie
Een typisch geval van een adiabatisch proces waarbij geen warmte of materie door het proces wordt overgedragen terwijl de entropie van het systeem blijft constant staat bekend als een isentropisch proces.
Het thermodynamische proces waarbij de entropie van het gas of de vloeistof die constant blijft, kan ook worden bedacht als het omkeerbare adiabatische proces. Dit type proces, dat zowel adiabatisch van aard is als intern omkeerbaar is en gezien het feit dat het wrijvingsloos is, stelt de technische sector in staat dit te zien als een geïdealiseerd proces en een model om feitelijke processen te vergelijken.
Idealiter wordt enthalpie van het systeem gebruikt in het specifieke isentropische proces, aangezien de enige variabelen die veranderen interne energie zijn dU en systeemvolume AV terwijl de entropie ongewijzigd blijft.
De Ts diagram voor een isentroop proces wordt uitgezet op basis van de bekende eigenschappen die variëren van verschillende toestanden, zoals de hoeveelheid druk en temperatuur. Sinds,
ΔS = 0 of s1 = s2
En
H = U + PV
Ze zijn intrinsiek gerelateerd aan de eerste wet van thermodynamica in termen van enthalpiemeting. Omdat het zowel omkeerbaar als adiabatische, zouden de gevormde vergelijkingen als volgt zijn:
In enthalpie termen,
Of,
Het water, de koelmiddelen en het ideale gas kunnen worden afgeleid met behulp van de vergelijkingen in de molaire vorm om de enthalpie en temperatuurrelatie aan te pakken. Tegelijkertijd blijft de specifieke entropie van het systeem ongewijzigd.
Van de enthalpie-vergelijking die voldoet aan de eerste wet van de thermodynamica, VdP wordt beschouwd als een stroomproceswerk waarbij een massastroom betrokken is, aangezien werk vereist is om de vloeistof binnen of buiten de grenzen van het regelvolume te transporteren. Deze stromingsenergie (arbeid) wordt over het algemeen gebruikt voor systemen met het drukverschil dP, als een open stroomsysteem dat in turbines of pompen wordt aangetroffen. Door de beschrijving van de energieoverdracht te vereenvoudigen, wordt afgeleid dat enthalpie-verandering equivalent is aan stromingsenergie of proceswerk dat wordt uitgevoerd op of door het systeem bij constante entropie.
Voor,
Isentropisch proces voor een ideaal gas
Nu, voor een ideaal gas, kan het isentropische proces waarbij entropieveranderingen betrokken zijn, worden weergegeven als:
Integreren en herschikken,
(dit is door constante specifieke heats aan te nemen)
Waar k is de specifieke warmteverhouding
Nu, instelling
Geconsolideerde uitdrukkingen van de drie relaties van de vergelijkingen in compacte vorm kunnen worden geprojecteerd als:
Als de aannames van de specifieke warmteconstante ongeldig zijn, zou de entropieverandering zijn:
Als de teller van de bovenstaande vergelijking wordt opgevat als de relatieve druk, dan:
De waarden voor druk versus temperatuur worden tegen elkaar weergegeven. De ideale gasrelatie levert dus:
Het relatieve specifieke volume definiëren,
Isentropische procesafleiding
De totale energieverandering in een systeem:
Een omkeerbare toestand waarbij gewerkt wordt met druk is,
Zoals eerder vastgesteld,
Voor isentropisch,
En
Nu,
Capaciteitsverhouding:
Waar, r = dichtheid
Zoals dS = 0,
Na vervanging van PV = rRT-vergelijking in de bovenstaande vergelijking,
Differentiëren,
Vervanging van de gamma-vergelijking,
Vereenvoudiging van de vergelijking:
Integreren,
Voor de isentropisch tot rust gebrachte stroming kunnen de optredende totale druk en dichtheid als constante worden beoordeeld.
pt zijnde de totale druk en rt zijnde de totale dichtheid van het systeem.
Nu, door de vergelijkingen te combineren:
Isentropische werkvergelijking
Terwijl ze voldoen aan de isentropische vergelijkingen, respectievelijk onder enthalpie- en entropiewaarden.
Isentropische turbine en isentropische expansie
Voor het doel van berekeningen, de adiabatisch proces voor de steady-flow-apparaten zoals turbines, compressoren of pompen wordt idealiter gegenereerd als een isentropisch proces. Specifieke verhoudingen worden geëvalueerd voor het berekenen van de efficiëntie van machines met constante stroom door parameters op te nemen die intrinsiek van invloed zijn op het algehele systeem van het proces.
Meestal varieert de efficiëntie van het specifieke apparaat van 0.7-0.9, dat gaat over 70-90%.
Terwijl,
Samenvatting en conclusie
Het isentropische proces, idealiter bekend als een reversibel adiabatisch proces, wordt uitsluitend gebruikt in de verschillende thermodynamische cycli zoals Carnot, Otto, Diesel, rangorde, Brayton cyclus enzovoort. De talrijke wiskundige vergelijkingen en tabellen die zijn uitgezet met behulp van de isentropische procesparameters, worden in feite gebruikt om de efficiëntie te bepalen van gassen en stromen van de systemen die stabiel van aard zijn, zoals turbines, compressoren, mondstukken, enz.
Om meer te lezen over mechanisch gerelateerde artikelen klik hier
Hallo, ik ben MKB van Lambdageeks Organization, ik ben verbonden aan een toonaangevende organisatie. Ik heb meer dan 12 jaar werkervaring in verschillende domeinen. Ik ben hier om mijn ambitie te vervullen en draag momenteel bij als auteur in LambdaGeeks.