Основные положения. Одно из возможных формульных представлений первого закона термодинамики в расчете на 1 кг массы рабочего тела имеет вид

Одно из возможных формульных представлений первого закона термодинамики в расчете на 1 кг массы рабочего тела имеет вид

,

где – соответственно суммарные количества теплоты и технической работы, переносимые через контрольную оболочку термодинамической системы; Δ h – изменение энтальпии рабочего тела, ; Δ Э_кин – изменение кинетической энергии потока 1 кг рабочего тела, ; Δ Э_пот – изменение потенциальной энергии потока 1 кг рабочего тела, ; h₁, W₁ и Z₁ – соответственно энтальпия, скорость и геометрическая высота от условного уровня отсчета для входного сечения потока рабочего тела; h₂, W₂ и Z₂ – соответственно энтальпия, скорость и геометрическая высота от условного уровня отсчета для выходного сечения потока рабочего тела.

Вся термодинамическая система, представленная на рис. 3., делится на два участка (две подсистемы): первый участок – от входного сечения 1 до сечения 2а, второй – от сечения 2а до сечения 2. Каждый из этих участков заключается в свою контрольную оболочку (на схеме показаны пунктирной линией).

При установившемся режиме теплообмена в установке внутри и с окружающим воздухом температура трубы (t_x) не меняется. В условиях этого стационарного режима работы установки уравнение первого закона термодинамики для 1 -го участка (подсистемы) приобретает вид

, (1)

где l_э1 – работа электрического тока, подаваемого на электродвигатель компрессора, определяемая по уравнению

,

где G – расход воздуха, рассчитываемый по показаниям вакуумметра воздухомерного устройства; N_к – мощность, потребляемая электродвигателем компрессора, оценивается по показаниям амперметра и вольтметра. Часть этой мощности передается воздуху в виде технической работы, совершаемой компрессором, а часть – в виде тепла; q_н1 – количество тепла, отдаваемое системой на 1 -ом участке в окружающую среду.

Расчетная схема 1 -го участка (подсистемы) может быть представлена в виде схемы (Рис. 1.).

Уравнение первого закона термодинамики для 2 -го участка (подсистемы) приобретает вид:

, (2)

где l_э2 – работа электрического тока, подаваемого на нагрев трубы, определяемая по уравнению

,

где N_н – мощность, потребляемая на нагрев трубы, преобразуемая целиком в тепло и оцениваемая по показаниям амперметра и вольтметра. Часть этой мощности отводится в окружающую среду; q_н2 – количество тепла, отдаваемое системой на 2 -ом участке в окружающую среду.

Расчетная схема 2 -го участка может быть представлена в виде схемы (Рис. 2.)

Для термодинамической системы в целом уравнение первого закона термодинамики образуется суммированием уравнений (1) и (2) и представляется в виде

,

где q_н1 + q_н2 = q_н – общее количество теплоты, отдаваемое в окружающую среду.