Первый закон термодинамики для потока.

Преобразование тепловой энергии в механическую осуществляется в тепловых двигателях двумя различными способами: в одних двигателях газ или пар при расширении в цилиндре передвигает поршень, последний совершает возвратно-поступательные движения. К таким двигателям относятся паровые двигатели и поршневые ДВС. При расширении в цилиндре не наблюдается видимое движение газа.

В двигателях другой категории газ или пар вытекает из канала, при этом скорость его, а следовательно, и кинетическая энергия значительно увеличивается. Струю рабочего тела направляют на лопатки, на саженные на диск. К таким двигателям относятся турбины, паровые или газовые.

Под открытыми понимаются ТДСистемы, которые кроме обмена теплотой и работой с окружающей средой, допускают также и обмен массой. Широко используются процессы преобразования энергии в потоке, когда рабочее тело из области с одними параметрами Р₁,V₁ перемещается в область с другими параметрами, например P₂,V₂.

Рассмотрим одномерные стационарные потоки, в которых параметры зависят только от одной координаты, совпадающей с направлением вектора скорости.

Основным условием движения потока является условие неразрывности течения. Массовый расход рабочего тела в любом сечении , где F – площадь поперечного сечения потока, с – его скорость, V_уд – удельный объем,

, где , здесь l^/=P₂V₂ –P₁V₁ – работа проталкивания или вытеснения газа; l_тех – техническая работа, совершаемая потоком на лопатках турбины; если с₂>с₁, то часть работы расширения будет затрачиваться на увеличение кинетической энергии рабочего тела в потоке:

Теплота, подведенная к рабочему телу в потоке извне расходуется на увеличение энтальпии рабочего тела, получение технической работы и увеличение кинетической энергии потока;

Изменение кинетической энергии может происходить в каналах переменного сечения, соплах и диффузорах.

Соплом называется канал, при перемещении по которому газ расширяется с уменьшением давления и увеличением скорости.

Диффузором называется канал, при перемещении по которому газ сжимается, при этом увеличивается его давление и уменьшается его скорость.