Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Пермский национальный исследовательский
политехнический университет»
Электротехнический факультет
Кафедра электротехники и электромеханики
Направление подготовки: 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»
Профиль «Электромеханика»
Ответы на контрольные вопросы
По дисциплине: «Общая энергетика»
Выполнили студенты гр. ЭМ-17-1б
Томилин В.А.
Проверил:
Профессор кафедры (ЭТЭМ) Тиунов В.В.
(должность, Ф.И.О. преподавателя от кафедры)
___________ _________________________
(оценка) (подпись)
_____________
(дата)
Пермь 2019
Содержание
Теоретический вопрос №2.5. Реальные газы, вода и водяной пар …………………....3
Теоретический вопрос №17.2. Характеристики и регулирование подачи рабочего тела компрессора…………………………………………………………………………......…………5
Теоретический вопрос №11.1. Энергия воздушного потока и мощности ветроэнергоустановок……………………………………………………………...………………….7
Теоретический вопрос №5.9. Теплоотдача при конденсации………………………....10
Теоретический вопрос №5. Конвективный теплообмен и его математическое описание. Теория подобия. Основные критерии подобия…………………………………………………..11
Список использованных источников …………………………………………………15
Теоретический вопрос №2.5.Реальные газы, вода и водяной пар. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Другие уравнения состояния реальных газов.
Реальный газ отличается от идеального тем, что каждая молекула такого газа имеет некоторый объём. Молекулы некоторого количества реального газа связаны силами взаимодействия, убывающими с ростом расстояния между молекулами. При практических расчетах параметров реальных газов применяется величина, называемая коэффициентом сжимаемости:
,
где р – давление газа, V – занимаемый газом объем, Т - температура газа.
Для идеальных газов при любых условиях выполняеся равенство:
p·v = R·T,
откуда следует, 
1, значит коэффициент cжимаемости c выражает степень отличия свойств реального газа от свойств идеального газа.
Для реальных газов в зависимости от давления и температуры коэффициент сжимаемости может быть как больше единицы, так и меньше единицы. При малых давлениях и высоких температурах c ≈ 1. В этих случаях реальный газ можно рассматривать как идеальный.
Наиболее простое уравнение, качественно верно отображающее поведение реального газа, - это уравнение Ван-дер-Ваальса:
В уравнении Ван-дер-Ваальса а и b - постоянные величины. Первая величина а учитывает силы взаимодействия, вторая величина b учитывает размер молекул. Отношение a / v 2 характеризует добавочное давление, под которым находится реальный газ вследствие сил сцепления между молекулами, называемое внутренним давлением. Для жидких тел это давление весьма велико (для воды при 200 Со оно составляет 1050 МПа), а для газов из-за малых сил сцепления молекул - очень мало. Поэтому внешнее давление, действующее на жидкость, оказывает ничтожное влияние на её объем, и жидкость считают несжимаемой. А в газах, из-за малости значения a/v2, внешнее давление легко изменяет их объем.
Являясь приближенным при количественных расчетах, уравнение Ван-дер-Ваальса качественно хорошо отображает физические особенности газов, так как позволяет описать общую картину изменения состояния вещества с переходом его в отдельные фазовые состояния. В этом уравнении постоянные величины а и b для какого-либо газа характеризуют сам газ как материю и его свойства.
В качестве альтернативы уравнению Ван-дер-Ваальса, известны другие уравнения состояния реальных газов:
1) уравнение, разработанное в период с 1937 года по 1946 год американским физиком Дж. Майером и независимо от него советским математиком Н. Н. Боголюбовым;
2) уравнение, предложенное советскими учеными М. П. Вукаловичем и И. И. Новиковым в 1939 г.
Упомянутые альтернативные варианты уравнений состояния реальных газов сложны, громоздки и не пригодны для аналитического. Эти уравнения являются сложными моделями поведения реальных газов.
Простейший пример реального газа - это водяной пар. Водяным паром называют получающийся из воды реальный газ с относительно высокой критической температурой и близкий к состоянию насыщения.
Другие газообразные вещества, такие как углекислый газ, аммиак, кислород, азот, водород имеют признаки поведения, схожие с водяным паром, но в других областях давлений и температур. Именно поэтому водяной пар в качестве модели реального газа более всех изучен. Результаты изучения водяного пара экстраполируются с поправками на другие реальные газы.
Процесс парообразования, т.е. переход жидкости в пар имеет три стадии: нагревание жидкости до температуры кипения; непосредственно парообразование; перегрев пара.
Парообразованием называется процесс превращения вещества из жидкого состояния в газообразное.
Испарением называется парообразование, которое происходит только с поверхности жидкости. С увеличением температуры интенсивность испарения возрастает.
Кипением называется такой процесс превращения жидкости в пар, который происходит не только с поверхности жидкости, но и внутри нее, т.е. это процесс парообразования во всей массе жидкости. Кипение происходит при определенной температуре, зависящей от рода жидкости и от ее давления.
Процесс кипения осуществляется при подводе к жидкости теплоты при неизменном давлении жидкости.
Водяной пар является реальным рабочим телом и может находиться в трёх состояниях:
1) пар влажного насыщения;
2) пар сухого насыщения;
3) перегретое состояние.
Для технических нужд водяной пар получают в паровых котлах (парогенераторах), где специально поддерживается постоянное давление.
Перегрев пара - это получение реального газа с нужными для дальнейшего использования параметрами.
Насыщенным паром называют пар, который образовался в процессе кипения и находится в динамическом равновесии с жидкостью. Насыщенный пар по своему состоянию бывает сухим насыщенным и влажным насыщенным.
Сухой насыщенный пар представляет собой пар, не содержащий капель жидкости и имеющий температуру, равной температуре насыщения при данном давлении.
Влажный насыщенный пар – это равновесная смесь, состоящая из капель жидкости, находящейся при температуре кипения, и сухого насыщенного пара.