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稳定流动过程中的质量平衡和能量平衡

在上一篇文章中,我们讨论了热力学的各种基本概念,例如
今天我们将在这里看到非常重要的主题,即在这篇文章的帮助下,稳定流动过程的质量平衡和能量平衡。

我们将在这篇文章中使用一些重要的术语,如控制体积和稳定流动装置,因此让我们在这里看到控制体积和稳定流动系统的简要介绍,然后我们将在这里看到稳定流动过程的质量平衡和能量平衡。

让我们看看这里的控制音量系统

我们已经讨论过了控制体积基本定义为一个固定的区域,研究将集中在这个区域,质量或物质将不断地进入和离开系统。控制体积系统将以热能和功能的形式与周围环境相互作用。
有关控制音量系统的详情,请参阅“热力学中的控制体积系统”.

同样,让我们看一下稳流过程或稳流系统的简介

稳态流动过程基本上是流体流经一个控制体积,流体的热力学性质随时间保持不变,而流体的热力学性质随空间坐标变化的过程。我们可以简单地说,在整个控制体积中,系统的质量和能量相对于时间保持恒定。

有关稳流系统的更多详细信息,请参阅帖子“热力学中的定常流动过程”.

现在让我们看看稳定流动系统的质量平衡

让我们有一个稳定的流动系统如以下图所示,我们可以看到,一个流的流体进入流体的控制体积和一个流离开控制体积和没有任何积累控制体积内的能量系统。
稳定流动过程
正如我们在此假设的,这是一个基本稳定的流动系统,因此,进出控制体积的流体的热力学性质将随时间保持不变。
如图所示,设1-1为控制体积入口段,流体从此处进入控制体积系统;2-2为控制体积出口段,流体从此处离开控制体积系统。

设Q为环境向系统提供的热能,W为系统向环境提供的功。

稳流过程的质量平衡

对于稳定流动过程,系统中所含的净质量不会随时间变化,因此,根据质量守恒原理,我们将对稳定流动过程的质量平衡进行如下说明。

进入控制体积的净质量=离开控制体积的净质量
或者,我们也可以说,进入控制体积的质量流量,必须等于离开控制体积的质量流量,因此,我们将会有如下的,稳定流动过程的质量平衡方程。

进入控制体积的质量流量=离开控制体积的质量流量
ρ1V1一个12V2一个2
上述稳定流动过程的质量平衡方程也称为连续方程。
哪里,V11分别为控制体积系统1-1段的流速和截面面积。同样,V22分别为控制容积系统第2-2节处的流速和横截面面积。

现在我们来看看稳定流动过程的能量平衡

对于稳定流过程,系统中包含的净能量不会随时间变化,因此,根据能量守恒原理,我们将对稳定流过程的能量平衡进行以下说明。

进入控制体积的净能量=离开控制体积的净能量
进入控制体积的净能量率=离开控制体积的净能量率
在哪里,H1和H2是焓和Z1和Z2为控制容积出入段与基准线的距离,如图所示。

上面的方程称为定常流动过程的能量平衡方程,或者我们也可以把这个能量平衡方程称为定常流动能量方程

我们将看到另一个话题,即。”开尔文普朗克陈述和克劳修斯陈述的等价性“在我们下一篇文章的类别热工程。新利18提款安全吗
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参考

P.K Nag的工程热力学
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