1.2. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО ТЕЛА. ТЕРМИНЫ И
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Рабочее тело — это газ или пар, посредством которого осуществляется
превращение одного вида энергии в другой.
Сила F, Р, Q, R измеряется в ньютонах (Н). Ньютон
равен силе, придающей телу массой 1 кг ускорение 1 м/с2 в направлении
действия силы.
Давление р, напряжения нормальное а и касательное т выражаются в
паскалях (ПА). Паскаль равен давлению, вызываемому силой 1 Н, равномерно
распределенной по нормальной к ней поверхности площадью 1м2.
Давление атмосферное ра — превышение давления, создаваемого атмосферой,
над давлением в абсолютном вакууме.
Давление манометрическое ры — превышение давления над атмосферным
давлением.
Вакуум (разрежение) рв — недостаток давления до атмосферного.
Давление абсолютное p=pa + рм, р = ра — рв — превышение давления над
давлением в абсолютном вакууме.
Давление парциальное (какого-либо компонента в смеси газов) Pi —
абсолютное давление компонента газовой смеси. Оно равно абсолютному
давлению в сосуде, куда поместили смесь, а затем оставили лишь
рассматриваемый компонент, удалив прочие.
Плотность р — отношение массы тела к его объему, измеряется в
килограммах на кубический метр (кг/м3).
Удельный объем v — отношение объема тела к его массе, измеряется в
кубических метрах на килограмм (м3/кг).
Влажность абсолютная рп — масса водяного пара, содержащегося в 1 м3
влажного воздуха, измеряется в килограммах на кубический метр (кг/м3).
Влажность относительная у = рп/рн — отношение абсолютной влажности к
плотности сухого насыщенного пара при данной температуре, т. е.
отношение плотности пара при данных условиях к плотности пара в случае
максимального насыщения им воздуха при данной температуре.
Работа A, W, L — форма передачи внешней энергии, связанная с
перемещением тел в силовом поле или с изменением объема тел под
действием внешнего давления, измеряется в джоулях (Дж). Джоуль равен
работе силы 1 Н, перемещающей тело на расстоянии 1 м в направлении
действия силы.
Мощность Р, N — работа, совершаемая в единицу времени, измеряется в
ваттах (Вт). Ватт равен мощности, при которой работа в 1 Дж производится
за время 1 с.
Вязкость — внутреннее трение, возникающее при взаимном перемещении слоев
жидкости.
Динамическая вязкость ц измеряется в паскаль-секундах (Па * с).
Паскаль-секунда равна динамической вязкости среды, касательное
напряжение в которой при ламинарном течении и при разности скоростей
слоев, находящихся на расстоянии 1 м по нормали к направлению скорости,
равной 1 м/с, равно 1 Па.
Кинематическая вязкость v — отношение динамической вязкости к плотности
среды, измеряется в квадратных метрах на секунду (м2/с).
Массовый расход Qm — отношение массы, равномерно перемещаемой через
поперечное сечение канала, к времени, измеряется в килограммах на
секунду (кг/с).
Объемный расход Qy — отношение объема, равномерно
перемещаемого через поперечное сечение канала, к времени, измеряется в
кубических метрах на секунду (м3/с).
Термодинамическая температура Т измеряется по основной температурной
шкале в кельвинах (К). Кельвин — 1/273,16 часть термодинамической
температуры тройной точки воды.
Примечание. Различают также термодинамическую температуру, измеряемую по
Международной практической температурной шкале 1968 г. и обозначаемую f
в градусах Цельсия (° С). По размеру градус Цельсия равен кельвину. За
термодинамический параметр состояния на практике принимают
термодинамическую температуру T = f + 273.
Теплота — форма передачи внутренней энергии от тел более нагретых к
телам менее нагретым. Передача теплоты возможна путем непосредственного
контакта тел (теплопроводность и конвекция) или без непосредственного их
контакта (излучение).
Количество теплоты Q — величина, эквивалентная некоторой работе Л,
измеряется в джоулях (Дж).
Удельное количество теплоты q — количество подводимой (отводимой)
теплоты веществу массой 1 кг, измеряется в джоулях на килограмм (Дж/кг).
Внутренняя энергия системы U — энергия, зависящая только от
термодинамического состояния этой системы, измеряется в джоулях (Дж).
Джоуль — количество теплоты, которое появляется в результате превращения
механической работы, совершаемой силой в 1 Н при перемещении массы в 1
кг на расстоянии 1 м. Джоуль является универсальной единицей измерения
всех видов энергии: тепловой, механической, лучистой.
Газовая постоянная R = pV/T — работа, совершаемая единицей массы газа
при расширении его от нагревания на 1 К при постоянном давлении,
измеряется в джоулях на кельвин (Дж/К).
Удельная газовая постоянная R0 — отношение газовой постоянной к массе,
измеряется в джоулях на килограмм-кельвин (Дж/(кг-К)). 1 Дж/ (кг • К)
равен удельной газовой постоянной идеального газа массой 1 кг,
совершающего при повышении температуры на 1 К и постоянном давлении
работу 1 Дж.
Энтальпия / — функция состояния системы, представляющая собой сумму
внутренней энергии и потенциальной функции pV, т. е. I = U+pV,
измеряется в джоулях (Дж).
Удельная энтальпия / — количество энергии, которое необходимо сообщить
телу массой 1 кг для приведения его из состояния абсолютного нуля в
данное при постоянном давлении, измеряется в джоулях на килограмм
(Дж/кг).
Теплоемкость С — отношение количества подведенной или отведенной теплоты
в данном термодинамическом процессе к вызванному изменению температуры,
измеряется в джоулях на кельвин (Дж/К).
Удельная теплоемкость с — количество теплоты, которое необходимо
сообщить телу, чтобы повысить температуру его количественной единицы на
1 К. Различают массовую ст, кДж/(кг-К), молярную см, кДж/(кмоль • К) и
объемную су, кДж/(м3 .К), удельные теплоемкости.
Энтропия системы S — функция состояния системы, определяемая тем, что ее
дифференциал dS при элементарном равновесном процессе равен отношению
приращения количества теплоты dQ, сообщенной системе, к абсолютной
температуре системы Т, т. е. dS = dQ/Т. Энтропия измеряется в джоулях на
кельвин (Дж/К) . 1 Дж/К равен изменению энтропии системы, которой при
средней температуре пК в изотермическом процессе сообщается количество
теплоты иДж.
Удельная энтропия s — отношение энтропии к массе вещества, измеряется в
джоулях на килограмм-кельвин (Дж/ (кг • К) ).
Эксергия Э — максимальная работоспособность системы в обратимом процессе
от данного состояния до равновесия с окружающей средой. Эксергия теплоты
Э? - максимальное количество работы, которое может быть получено при
обратимом переходе энергии (в виде теплоты q) от заданной температуры Т
до температуры окружающей среды Т0 : 3q = = q(l -Т0/Г). Понятие эксергии
применяется для анализа тепловых процессов.
Тепловой поток Фт — отношение количества теплоты, проходящей через
поверхность, к времени, измеряется в ваттах (Вт) .
Поверхностная плотность потока — отношение теплового потока к
поверхности, нормальной к его направлению, измеряется в ваттах на
квадратный метр (Вт/м2). 1 Вт/м2 равен поверхностной плотности теплового
потока 1 Вт, равномерно распределенного по поверхности площадью 1 м2.
Коэффициент теплообмена (теплоотдачи) а, коэффициент теплопередачи к.
Первая величина характеризует интенсивность теплоотдачи и равна
удельному тепловому потоку i/>T через поверхность твердой стенки S,
отнесенному к температурному напору между стенкой и жидкостью, т. е. а =
(fir/(ST), где Т — температурный напор, К. Коэффициент теплопередачи
равен тому же отношению, но температурный напор определяется между
жидкостями, разделенными стенкой. Оба коэффициента измеряются в ваттах
на квадратный метр-кельвин (Вт/(м2 К)).