Verkfræði varmalegar: Grundvallar og reglur

Grundvallarverkfræði varmuröðunar spila mikilræktarhlutverk í að fara á leið til betri heims, með því að bæta nýgervingu plöntunnar, tækjanna og almennum hönnun.

Þeir efnisorð sem eru kritísk til að meta nýgervingu tækja eru atriði eins og úttak endurtekis, notkun inntaksraustofna, framleiðnis kostnaður og vísanleg áhrif á umhverfið. Verkfærðarmenn í dag nota hugmyndina um varmuröðun til að skoða og endurbúa hluti sem ætlaðir eru öryggis og öruggleika mannsins.

Vísindi varmuröðunar hefur stundað síðan 19th öld. Síðan hafa vísindamenn og verkfræðingar verið að gera ótrúlega og samfelldar reyndar til að gera það jafn auðvelt og mögulegt.

Grundvallarverkfræði varmuröðunar

Orðið varmuröðun er afkominn af grísku orðinu theme (merkir hita) og dynamics (merkir fjölbreytileiki). Verkfærðarmenn eru að villdaraði við að skoða kerfi og samskipti þeirra við umhverfi sitt.

Skilgreiningar og hugmyndir notuð í þessum kafla hjálpa lesendum að skilja hugmyndina um verkfræði varmuröðunar (sumt nefnd Heat-Power Engineering)

Kerfi, umhverfi og alheimur

Kerfi er eitthvað sem við viljum skoða og villdaraði við, svo fyrsta skrefið er að markmiða nákvæmlega markmiði kerfisskoðunar. Markmiði kerfisskoðunar geta verið að bæta nýgervingu kerfisins eða að minnka tapa og svo framvegis. Dæmi um kerfi geta verið að greina kjalarhreystarkörfu í köldraumsvirkjun eða að greina Rankine-körfu í orkurækt.

Kerfi er skilgreint sem fast mætti rennandi efni bundið með loknu eða fleksibelt yfirborð; svipasamt getur samsetning máls innan kerfisins verið fast eða breytileg eftir hversu ferlið fer fram.

Stærð kerfisins er ekki nauðsynlega fast (líkt og lofti í kompressori er kompakt af kolfinu) getur verið breytileg (líkt og upphlóðað ballon). Mál sem samskeytir kerfinu ytri er kallað umhverfi og alheimurinn er útkoman af kerfi og umhverfi.

Efstur sem skilgreinir kerfið frá umhverfinu er kallað landamæri. Landamæri kerfisins getur verið fast eða í hreyfingu.

Samskipti milli kerfisins og umhverfisins gerast með því að fara yfir landamæri og það spilar mikilræktarhlutverk í varmuröðun (það er hita og orka verkfræði).

Tegundir kerfa í varmuröðun

Það eru tvær grundvallartegundir af kerfum í varmuröðun:

1. Lokað kerfi eða Stjórna massa: er tengt fastum magni máls. Ólíkt opinu kerfi, í lokuðu kerfi, fer engin massafærsla máls yfir landamæri kerfisins. Það er einnig sértegund af lokuðu kerfi sem ekki samskeytir og er eyðilegt frá umhverfinu er kallað eyðilegt kerfi.

2. Stjórna rúm (Opinu kerfi): Stjórna rúm er takmarkað við svæði rýmis sem máls- og orkuafla geta farið og fer yfir landamæri kerfisins. Landamæri opinu kerfis er kallað stjórna yfirborð; þetta stjórna yfirborð getur verið raunt eða óraunt.
   Dæmi um stjórna rúm eru tegundir tækja sem innihalda málsferli til að ferja yfir landamæri kerfisins eins og vatnsferli í pumpur, andstæðaferli í turbine og loftsferli í loftkompressur.

Mikroskópsk varmuröðun

Mikroskópsk aðferð í varmuröðun er einnig kölluð stafræn varmuröðun og er tengd uppbyggingu máls og markmiði stafrænnar varmuröðunar er að lýsa meðaltalsferðum partikla sem mynda kerfið sem er áhuga og svo nota þessa upplýsingar til að skoða makroscópska ferð kerfisins.

Varmuröðunar eiginleikar, stöður og ferli

Varmuröðunar eiginleikar

Varmuröðunar eiginleikar eru makroscópskar eiginleikar kerfis. Gildi eiginleika getur verið veitt á neinum tímapunkti án þess að vita fyrri gildi og ferð hans.

Útfært eiginleikar

Eiginleikar sem eru háðir massi eru kölluð útfærðir eiginleikar og gildi þeirra fyrir allt kerfið er summubrot af gildum þeirra fyrir hluta sem kerfið er skipt í. Dæmi um útfærða eiginleika eru Rúmmál, Orka og Massa. Útfærður eiginleikar eru háðar stærð kerfisins og geta breyst með tíma.

Ítrektar eiginleikar

Í mótsögn við útfærða eiginleika, ítrektar eiginleikar eru ekki háðir massi og ekki additív í náttúru og ekki háður heildar stærð kerfisins. Hann getur breyst á mismunandi staðum innan kerfisins á neinum tímapunkti. Dæmi um ítrektar eiginleika eru dreifni og hitastig.

Varmuröðunar stöður

Staða er skilgreind sem skilyrði kerfisins sem er best lýst með eiginleikum hans. Massa innan kerfisins getur verið í mismunandi einstökum skilyrðum, kölluð staða. Það eru tengsl milli eiginleika kerfisins en staða getur verið skilgreind með því að gefa gildi undirflokk af eiginleikum.

Varmuröðunar ferli

Varmuröðunar ferli eru umbreyting á einni staðu í aðra stað. Ef gildi makroscópska eiginleika í kerfi á tveimur mismunandi tímapunktum eru eins þá er sagt að kerfið sé í sama stöðu á þeim tímapunktum. Staða kerfisins er náð ef engar eiginleikar hans breyst ekki með tilliti til tíma.

Kerfi jafnvægi ferli

A varmuröðunar kerfi jafnvægi ferli er sekvensferli sem byrjar og lokar með sama stöðu. Þegar ferlinn er lokið þá eru allar eiginleikar hans með sama gildi sem þau voru í upphafi. Allar ferli sem endurtaka reglulega spila mikilræktarhlutverk í mörgum sviðum, eins og umferð kondensat í orkuræktarvirki stöð stendur ferli.

Verkgefandi efni

Efni kenning er hjálpleg til að skilja hugmyndina um orku. Efni er kend fyrir massi, rúmmál og rými og óháð struktúru og náttúru þess hefur það ákveðnar eiginleikar eins og samhengi og treyst. Efni er búið til af fjölda partikla sem kallaðar eru molekyl. Maður getur fundið efni sem fast, væska eða gas hvor staðar.

Í fast efni eru molekyl nær hver öðrum og sterkt bundin og geta ekki farið sjálfvirklega. Þannig þarf mikil kraftur til að breyta formi hans.

Molekyl í væskuefni eru ekki fest bundin og þannig nægir smábrot til að halda saman molekyl.

Í gasröð eru molekyl farið slembilega og sjálfvirklega eins og ef þau væru í óbundið skilyrði þá fari þau mjög hratt óháð nágrenninu. Kompressibiliteti er tengt gas, sem hafa mikið af tómu rými á milli tengdra molekyla. Orka er orsök fyrir efni að vera í mismunandi fás.

Ren efni

Efni með einn kemisk straucture eða homogeneity í variant kemisk structure er kölluð ren efni. Efni getur verið í einni fasi eins og væska eða getur verið í fleiri en einu fas í jafnvægi við hvort annað. Einfaldur blanda af gasum með sama kemsku sameind er líka kölluð ren efni.

Mikilvægi ren efna er að ákvarða eiginleika verk