|
Состояние рабочего тела определяется величинами, называемыми параметрами состояния. Основными параметрами состояния являются температура, давление и удельный объем или плотность. Отметим, что рассматриваемые параметры состояния находятся в определенной связи между собой и поэтому лишь два из них могут быть независимыми.1. ТемператураТемпература характеризует тепловое состояние тела, степень его нагретости и является одной из важнейших величин. По ГОСТу 8550-61 определение температуры можно производить в градусах Кельвина (Т° К) и градусах Цельсия (t° С).Во всех термодинамических расчетах пользуются абсолютной термодинамической температурой, а измерения производят в градусах Цельсия.Связь между температурой, выраженной в градусах Кельвина Т (абсолютная термодинамическая температура) и в градусах Цельсия t определяется следующим соотношениемT = t + 2130 К*. (1)Температуру измеряют градуированными ртутными термометрами или специальными предварительно протарированными приборами, называемыми термопарами. Применяются также и другие приборы для измерения температуры.2. Удельный объем и плотностьУдельным объемом v называется объем, занимаемый единицей массы вещества. В системе СИ удельный объем выражается в м31кг.Плотностью р называется масса единицы объема. Из определения следует, что$=~,кг1м\ (2)3. ДавлениеРассматриваемый в качестве рабочего тела идеальный газ состоит из бесконечно большого количества молекул, которые находятся в хаотическом движении. В результате этого движения газ оказывает давление на стенки сосуда, в котором он заключен. Движение молекул в объеме не имеет преимущественного направления, и это приводит к тому, что газ создает равномерное давление на стенки сосуда.Давление газа измеряют силой F, приходящейся на единицу поверхности S.Для измерения небольших давлений пользуются U-образной трубкой, наполненной жидкостью. Одним концом трубка присоединена к сосуду, в котором необходимо определить давление (рис. 1).Если давление р в сосуде равно атмосферному р0*, то жидкость в обоих коленах трубки будет находиться на одинаковом уровне. При p<j>0 уровень жидкости в левом колене будет ниже чем в правом (рис. 1.6), разница рабс = рп - h представляет собой абсолютное давление газа на стенки сосуда. Величину h называют вакуумом, или разрежением. Если давление газа в сосуде больше атмосферного, то уровень жидкости в правом колене трубки будет ниже, чем в левом. Разность между давлением в сосуде и атмосферным определяется высотой столба Н (рис. 1, е), а абсолютное давление газа рабс = р0 -f H.Если в качестве жидкости в U-образной трубке применяют ртуть, плотность которой ррт, то столб ртути высотой И действует на основание площадью S с силой, равной весу столба ртути. Следовательно,pS = Vppmg, (4)где V - объем столба ртути.* Атмосферное давление измеряется специальным прибором, называемым барометром. Поэтому часто атмосферное давление называют бар<ь метрическим и обозначают pgap.При делении левой и правой частей равенства на S, так какsг = /7, получим P = Hpvmg щм\ (5)где р - плотность ртути в кг/м3.В системе СИ единицей измерения давления служит давление силы 1 н, приходящейся на 1 м2 (н/м2). Ввиду малости этой величины на практике применяют единицу, называемую бар (1 бар = =1 • 105 н/м2 = 10 н/см2), шли дольные единицы, например Мн/м2 (1 Мн/м2 = 1 • 106 н/м2).В системе МКГСС давление измеряют в кГ/м2. В практических расчетах используют давление, приходящееся на 1 см2 площади, т. е. 1 кГ/см2 = 104 кГ/м2. Современные приборы для измерения давления, называемые манометрами, градуированы в кГ/см2. Манометры устроены так, что они измеряют избыточное над атмосферным давлением рман. Поэтому при выполнении расчетов необходимо к давлению, измеренному с помощью манометра, прибавить атмосферное давление р0, определяемое по барометру.Часто в технических расчетах р0 принимают равным 1 кГ/см2. Тогда при измерении избыточного давления манометром абсолютное давлениеРабе = Ржа*+ 1 КГ/СМ2. (8)Ниже приведены соотношения между двумя основными единицами измерения давления, которые в дальнейшем будут использоваться в выводах уравнений и расчетах:1 бар = 10 н/см2 = 10s н/м2 = 1,02 am - 750 мм рт.ст. = = 10 200 мм вод.ст.1 кГ/см2 = 104 кГ/м2 = lam = 0,981 бар = 735,6 мм рт.ст. = = 10 000 мм вод.ст.Таким образом, с точностью до 2% можно принять, что 1 бар = = 1 кГ/см2.
|
