Главная » Просмотр файлов » The CRC Handbook of Mechanical Engineering. Chapter 2. Engineering Thermodynamics

The CRC Handbook of Mechanical Engineering. Chapter 2. Engineering Thermodynamics (776125)

Файл №776125 The CRC Handbook of Mechanical Engineering. Chapter 2. Engineering Thermodynamics (The CRC Handbook of Mechanical Engineering. Chapter 2. Engineering Thermodynamics)The CRC Handbook of Mechanical Engineering. Chapter 2. Engineering Thermodynamics (776125)2017-06-17СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Moran, M.J. “Engineering Thermodynamics”Mechanical Engineering HandbookEd. Frank KreithBoca Raton: CRC Press LLC, 19991999 by CRC Press LLCcEngineeringThermodynamicsMichael J. Moran2.1Fundamentals....................................................................2-2Basic Concepts and Definitions • The First Law ofThermodynamics, Energy • The Second Law ofThermodynamics, Entropy • Entropy and Entropy GenerationDepartment of Mechanical EngineeringThe Ohio State University2.2Control Volume Applications.........................................2-14Conservation of Mass • Control Volume Energy Balance •Control Volume Entropy Balance • Control Volumes at SteadyState2.3Property Relations and Data ..........................................2-22Basic Relations for Pure Substances • P-v-T Relations •Evaluating ∆h, ∆u, and ∆s • Fundamental ThermodynamicFunctions • Thermodynamic Data Retrieval • Ideal Gas Model• Generalized Charts for Enthalpy, Entropy, and Fugacity •Multicomponent Systems2.4Combustion ....................................................................2-58Reaction Equations • Property Data for Reactive Systems •Reaction Equilibrium2.5Exergy Analysis..............................................................2-69Defining Exergy • Control Volume Exergy Rate Balance •Exergetic Efficiency • Exergy Costing2.6Vapor and Gas Power Cycles ........................................2-78Rankine and Brayton Cycles • Otto, Diesel, and Dual Cycles• Carnot, Ericsson, and Stirling Cycles2.7Guidelines for Improving ThermodynamicEffectiveness...................................................................2-87Although various aspects of what is now known as thermodynamics have been of interest since antiquity,formal study began only in the early 19th century through consideration of the motive power of heat:the capacity of hot bodies to produce work.

Today the scope is larger, dealing generally with energy andentropy, and with relationships among the properties of matter. Moreover, in the past 25 years engineeringthermodynamics has undergone a revolution, both in terms of the presentation of fundamentals and inthe manner that it is applied. In particular, the second law of thermodynamics has emerged as an effectivetool for engineering analysis and design.© 1999 by CRC Press LLC2-12-2Section 22.1 FundamentalsClassical thermodynamics is concerned primarily with the macrostructure of matter. It addresses thegross characteristics of large aggregations of molecules and not the behavior of individual molecules.The microstructure of matter is studied in kinetic theory and statistical mechanics (including quantumthermodynamics).

In this chapter, the classical approach to thermodynamics is featured.Basic Concepts and DefinitionsThermodynamics is both a branch of physics and an engineering science. The scientist is normallyinterested in gaining a fundamental understanding of the physical and chemical behavior of fixed,quiescent quantities of matter and uses the principles of thermodynamics to relate the properties of matter.Engineers are generally interested in studying systems and how they interact with their surroundings.

Tofacilitate this, engineers have extended the subject of thermodynamics to the study of systems throughwhich matter flows.SystemIn a thermodynamic analysis, the system is the subject of the investigation. Normally the system is aspecified quantity of matter and/or a region that can be separated from everything else by a well-definedsurface. The defining surface is known as the control surface or system boundary. The control surfacemay be movable or fixed.

Everything external to the system is the surroundings. A system of fixed massis referred to as a control mass or as a closed system. When there is flow of mass through the controlsurface, the system is called a control volume, or open, system. An isolated system is a closed systemthat does not interact in any way with its surroundings.State, PropertyThe condition of a system at any instant of time is called its state. The state at a given instant of timeis described by the properties of the system. A property is any quantity whose numerical value dependson the state but not the history of the system.

The value of a property is determined in principle by sometype of physical operation or test.Extensive properties depend on the size or extent of the system. Volume, mass, energy, and entropyare examples of extensive properties. An extensive property is additive in the sense that its value for thewhole system equals the sum of the values for its parts. Intensive properties are independent of the sizeor extent of the system. Pressure and temperature are examples of intensive properties.A mole is a quantity of substance having a mass numerically equal to its molecular weight. Designatingthe molecular weight by M and the number of moles by n, the mass m of the substance is m = nM.

Onekilogram mole, designated kmol, of oxygen is 32.0 kg and one pound mole (lbmol) is 32.0 lb. Whenan extensive property is reported on a unit mass or a unit mole basis, it is called a specific property. Anoverbar is used to distinguish an extensive property written on a per-mole basis from its value expressedper unit mass. For example, the volume per mole is v , whereas the volume per unit mass is v, and thetwo specific volumes are related by v = Mv.Process, CycleTwo states are identical if, and only if, the properties of the two states are identical.

When any propertyof a system changes in value there is a change in state, and the system is said to undergo a process.When a system in a given initial state goes through a sequence of processes and finally returns to itsinitial state, it is said to have undergone a cycle.Phase and Pure SubstanceThe term phase refers to a quantity of matter that is homogeneous throughout in both chemical composition and physical structure. Homogeneity in physical structure means that the matter is all solid, or allliquid, or all vapor (or equivalently all gas). A system can contain one or more phases. For example, a© 1999 by CRC Press LLC2-3Engineering Thermodynamicssystem of liquid water and water vapor (steam) contains two phases. A pure substance is one that isuniform and invariable in chemical composition.

A pure substance can exist in more than one phase, butits chemical composition must be the same in each phase. For example, if liquid water and water vaporform a system with two phases, the system can be regarded as a pure substance because each phase hasthe same composition. The nature of phases that coexist in equilibrium is addressed by the phase rule(Section 2.3, Multicomponent Systems).EquilibriumEquilibrium means a condition of balance. In thermodynamics the concept includes not only a balanceof forces, but also a balance of other influences.

Each kind of influence refers to a particular aspect ofthermodynamic (complete) equilibrium. Thermal equilibrium refers to an equality of temperature,mechanical equilibrium to an equality of pressure, and phase equilibrium to an equality of chemicalpotentials (Section 2.3, Multicomponent Systems). Chemical equilibrium is also established in terms ofchemical potentials (Section 2.4, Reaction Equilibrium). For complete equilibrium the several types ofequilibrium must exist individually.To determine if a system is in thermodynamic equilibrium, one may think of testing it as follows:isolate the system from its surroundings and watch for changes in its observable properties. If there areno changes, it may be concluded that the system was in equilibrium at the moment it was isolated.

Thesystem can be said to be at an equilibrium state. When a system is isolated, it cannot interact with itssurroundings; however, its state can change as a consequence of spontaneous events occurring internallyas its intensive properties, such as temperature and pressure, tend toward uniform values. When all suchchanges cease, the system is in equilibrium. At equilibrium.

temperature and pressure are uniformthroughout. If gravity is significant, a pressure variation with height can exist, as in a vertical columnof liquid.TemperatureA scale of temperature independent of the thermometric substance is called a thermodynamic temperaturescale. The Kelvin scale, a thermodynamic scale, can be elicited from the second law of thermodynamics(Section 2.1, The Second Law of Thermodynamics, Entropy).

The definition of temperature followingfrom the second law is valid over all temperature ranges and provides an essential connection betweenthe several empirical measures of temperature. In particular, temperatures evaluated using a constantvolume gas thermometer are identical to those of the Kelvin scale over the range of temperatures wheregas thermometry can be used.The empirical gas scale is based on the experimental observations that (1) at a given temperaturelevel all gases exhibit the same value of the product pv (p is pressure and v the specific volume ona molar basis) if the pressure is low enough, and (2) the value of the product pv increases with thetemperature level. On this basis the gas temperature scale is defined byT=1lim( pv )R p→0where T is temperature and R is the universal gas constant.

The absolute temperature at the triple pointof water (Section 2.3, P-v-T Relations) is fixed by international agreement to be 273.16 K on the Kelvintemperature scale. R is then evaluated experimentally as R = 8.314 kJ/kmol · K (1545 ft · lbf/lbmol · °R).The Celsius termperature scale (also called the centigrade scale) uses the degree Celsius (°C), whichhas the same magnitude as the kelvin.

Thus, temperature differences are identical on both scales. However,the zero point on the Celsius scale is shifted to 273.15 K, as shown by the following relationship betweenthe Celsius temperature and the Kelvin temperature:T (°C) = T (K) − 273.15On the Celsius scale, the triple point of water is 0.01°C and 0 K corresponds to –273.15°C.© 1999 by CRC Press LLC(2.1)2-4Section 2Two other temperature scales are commonly used in engineering in the U.S. By definition, the Rankinescale, the unit of which is the degree rankine (°R), is proportional to the Kelvin temperature according toT (°R) = 1.8T (K)(2.2)The Rankine scale is also an absolute thermodynamic scale with an absolute zero that coincides withthe absolute zero of the Kelvin scale.

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
1,23 Mb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
7054
Авторов
на СтудИзбе
259
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее