Wykład Turbina parowa kondensacyjna

Transkrypt

1 Wykład 9 Maszyny ceplne turbna parowa Entropa Równane Claususa-Clapeyrona granca równowag az Dośwadczena W. Domnk Wydzał Fzyk UW ermodynamka 08/09 /5 urbna parowa kondensacyjna W. Domnk Wydzał Fzyk UW ermodynamka 08/09 /5

2 pompa turbna urbna parowa cykl Rankne a W przyblżenu opsuje dzałane typowej turbny parowej w elektrown grzałka Q H kocoł p Idealny cykl ceplny Rankne a cecz gaz Q H adabata skraplacz chłodnca Sprawność cyklu Rankne a: Q Q C H Q C woda wrzene para skraplane Rozprężane przez turbnę PRACA H H 3 H H 4 H := entalpa Q C cecz + gaz Płyn roboczy (woda) zmena stan skupena w trakce pracy! Wartośc entalp dla wody pary można znaleźć w tablcach. W. Domnk Wydzał Fzyk UW ermodynamka 08/09 3/5 Procesy odwracalne W procese odwracalnym zmany układu zachodzą w tak sposób, że układ otoczene mogą powrócć do stanu poprzednego w wynku dokładnego odwrócena procesu. W procese odwracalnym zmany muszą być nntezymalne. KWAZISAYCZNOŚĆ W procese odwracalnym układ otoczene są (w deale!) zawsze w stane równowag W. Domnk Wydzał Fzyk UW ermodynamka 08/09 4/5

3 Przebeg procesów ceplnych (termodynamcznych) Procesy termodynamczne zachodzące w przyrodze są neodwracalne. Procesy spontanczne zachodzą w określonym kerunku w przecwnym kerunku ne mogą zachodzć spontanczne. Spontanczny przepływ cepła od cała ceplejszego do zmnejszego jest neodwracalny, podobne jak swobodne rozprężane gazu do próżn. tłok ruchoma przegroda Procesy neodwracalne praca próżna gaz Stan poprzedn w procese neodwracalnym ne może być przywrócony poprzez dokładne odwrócene zmany parametrów przemany. Wszystke procesy spontanczne są neodwracalne. Wszystke procesy rzeczywste (naturalne) są neodwracalne. W. Domnk Wydzał Fzyk UW ermodynamka 08/09 5/5 Entropa unkcja stanu Aby wprowadzć pojęce entrop, rozważmy nntezymalne zotermczne rozprężene określonej lośc gazu doskonałego. Dostarczamy newelką porcję cepła gaz zwększa swoją objętość bez zmany temperatury. Energa wewnętrzna gazu doskonałego zależy wyłączne od temperatury, węc dw = dw pd Stopeń neuporządkowana gazu zwększył sę, poneważ cząsteczk mogą poruszać sę w wększej objętośc mogą zajmować losowe położena w wększej przestrzen. Czyl względna zmana objętośc Nech S := entropa układu nr Denujemy nntezymalną zmanę entrop w procese odwracalnym w temperaturze bezwzględnej : d d nr jest marą zmany uporządkowana ośrodka. ds (nntezymalna przemana odwracalna) Entropa jest marą stanu uporządkowana ośrodka W. Domnk Wydzał Fzyk UW ermodynamka 08/09 6/5 d Przemana odwracalna 3

4 Entropa dla przemany odwracalnej Rozprężane zotermczne gazu doskonałego = const Zmanę entrop pomędzy stanam denujemy: ΔS S S Hallday, Resnck, Walker, Podstawy zyk, Copyrght Wydawnctwo Naukowe PWN SA, Warszawa 003 Stany pośredne są dobrze zdenowane można oblczyć całkę : ΔS δq nr W. Domnk Wydzał Fzyk UW ermodynamka 08/09 7/5 d nr pd d Jeśl = to : ΔS nr ln nr ln Zapamętajmy ten wynk Entropa w przemanach odwracalnych Jeśl w odwracalnej przemane zotermcznej w temperaturze bezwzględnej całkowte cepło przemany wynos Q, to całkowta zmana entrop : S S S Q : J K (zotermczna przemana odwracalna) Możemy uogólnć dencję zmany entrop na wszystke procesy odwracalne mędzy określonym stanam równowag. Każdy tak proces może być przedstawony jako cąg nntezymalnych przeman odwracalnych. Każda przemana cząstkowa wąże sę z wymaną cepła przy stałej temperaturze. Zmana entrop w procese : S (zmana entrop w procese odwracalnym) Entropa jest unkcją stanu! W. Domnk Wydzał Fzyk UW ermodynamka 08/09 8/5 4

5 ożsamość termodynamczna Dla procesów odwracalnych (kwazstatycznych) : ds Perwsza zasada termodynamk : ds oraz dw p d du dw ds p d Powyższa tożsamość wąże ze sobą unkcje stanu jest zawsze prawdzwa (dla układu zamknętego : N=const) du ds p d tożsamość termodynamczna du U S U S, ds d S U S U p S W. Domnk Wydzał Fzyk UW ermodynamka 08/09 9/5 Entropa gazu doskonałego ożsamość termodynamczną możemy zapsać w postac : Energę wewnętrzną można w ogólnośc wyrazć jako unkcję. Wstawając różnczkę zupełną U dostajemy: Wemy, że dla gazu doskonałego : U nc S nc ln nrln S 0 p ds du d U ds U U d p d d p nr (entropa gazu doskonałego, n=const) W. Domnk Wydzał Fzyk UW ermodynamka 08/09 0/5 0 Entropa jest unkcją stanu! d ds nc nr d 5

6 Entropa przykłady oblczana zochora Funkcja stanu!!! S = S - S zobara w zochorze : w zobarze : C ( ) C p ( ) S S S n d S S S n d dla gazu doskonałego : S nc ln S nc ln p p Pytane : W której z przeman (zobarycznej czy zochorycznej) zmana entrop jest wększa? W. Domnk Wydzał Fzyk UW ermodynamka 08/09 /5 6