Уравнение первого закона термодинамики для потока.

В практике часто приходится иметь дело с процессами, имеющими место при прохождении потока рабочего тела через какой-либо теплотехнический аппарат. (паровые и газовые турбины, вентиляторы, дымососы, компрессоры, теплообменники, каналы переменного сечения – соплы и диффузоры).

Поток рабочего тела поступает в какой-либо аппарат через входной канал с параметрами и скоростью ω₁ на геометрической высоте Н₁ от условного уровня отсчета. В самом аппарате рабочее тело получает теплоту q и совершает над внешним объектом работу l_Т, а затем покидает аппарат через выходной канал с параметрами и скоростью ω ₂ на высоте Н₂ от того же уровня отсчета. Первый закон термодинамики для потока: ; где l_п- работа проталкивания, которая затрачивается на преодоление действия внешних сил; l _т – техническая работа, соверш. над внешними объектами; l_к – работа, затрачиваемая на изменение внешней кинетической энергии потока; l_пот – работа, затрачиваемая, на изменение внешней потенциальной энергии потока.

1) работа проталкивания: .

2) Кинетическая энергия тела, обладающего массой М, кг, составляет М ω²/2,Дж; к 1 кг рабочего тела она равна ω²/2, Дж/кг. Поэтому работа, затраченная на изменение внешней кинетической энергии потока в аппарате, составляет .

3) Вес тела, обладающего массой М, кг, составляет М g, Н; а применительно к массе в 1 кг он равен g, Н/кг. Поэтому внешняя потенциальная энергия тела с массой 1 кг, находящегося на геометрической высоте Н, равна gН, Дж/кг, а работа, затраченная на изменение потенциальной энергии потока в аппарате, составляет: .

Следовательно, уравнение первого закона термодинамики для потока в развёрнутом виде запишется так:

.

Учитывая, что равно i получаем:

.

Сравним полученную формулу с уравнением первого закона термодинамики , и получим

.

В – диаграмме рассмотренного процесса интеграл выражается площадью 1-2-3-4-1, которая, таким образом, представляет собой часть работы изменения объема рабочего тела, которая может быть полезно использованной на совершение технической работы и на изменение внешней энергии потока, и которую часто называют располагаемая работа.