Станислав Горобченко - Курс «Трубопроводная арматура». Модуль «Пневмоприводы и приборы управления пневмоприводами»

Возможны частные случаи уравнения состояния идеального газа, когда один из этих параметров остается постоянным, табл.1.

Табл.1. Частные случаи состояния идеального газа

В случае если теплообмен со средой отсутствует, например, при хорошей теплоизоляции или при малом времени протекания, то процесс называют адиабатическим.

Состояние параметров газа при этом выражается зависимостью:

(28)

где n – показатель адиабаты, равной отношению

(29)

где:

C p– теплоемкость газа при постоянном давлении;

C v– теплоемкость газа при постоянном объеме.

Теплоемкость вещества определяет количество тепла, которое нужно сообщить одному килограмму вещества, чтобы повысить его температуру на один градус (рис. 9).

Рис. 9. Схема определения теплоемкости

При нагреве газа при Р=const он совершает внешнюю работу по подъему груза на некоторую высоту, поэтому необходимо затратить дополнительное количество энергии. Поэтому C p> C v.

Для воздуха показатель адиабаты n равен:

Ввиду большой свободы движения молекул, газовые законы, описывающие изменение их объема значительно более универсальны и точны, чем аналогичные соотношения для твердых тел и жидкостей.

Движение и истечение жидкостей и газов

Если в движущуюся жидкость ввести несколько расположенных по кольцу струек, то они вытянуться в тонкие непересекающиеся линии, которые ограничат так называемую трубку тока (рис. 10).

Рис. 10. Трубка тока

Она замечательна тем, что ни одна частица жидкости или газа не проходит через нее наружу и не проникает снаружи в неё.

Это значит, что количество газа, прошедшее через сечение S 1равно количеству газа, прошедшего через сечение S 2за то же время, т. е. массовые расходы через эти сечения равны.

(30)

Или, подставив значения расходов по формуле (4), получим уравнение неразрывности потока

(31)

Для жидкостей

(32)

а это означает, что равны не только массовые, но и объемные расходы (31)

Обозначим через Е 1энергию газа в первом сечении, Е 2

– энергию во втором сечении, Е n– энергию потерь, то есть энергию, израсходованную, например, на внутреннее трение.

Тогда разность двух энергий будет равна энергии потерь

(33)

Энергия сжатого газа равна потенциальной энергии Е п, которая может высвободиться при его расширении, и кинетической энергии Е к, т. е.

(34)

Потенциальная энергия сжатого газа равна произведению его давления P на объем V

Е п= PV (35)

или

(36)

Кинетическая энергия равна

(37)

Энергия потерь выражается как потенциальная энергия столба газа высотой

(38)