열역학 Fundamentals of Thermodynamics(7/e) RICHARD E 열역학 Fundamentals of Thermodynamics(7/e) RICHARD E. SONNTAG CLAUS BORGNAKKE GORDON J. VAN WYLEN Chapter 9
9장 검사체적에 대한 엔트로피 식 8장 : 검사 질량의 엔트로피 9장 : 검사 체적에 대한 엔트로피 식
9.1 검사 체적에 대한 열역학 제2법칙 검사 질량에 대한 제2법칙 검사 체적에 대한 제2법칙 변화량 = + 유입량 – 유출량 + 생성량 부등식을 사용한 제2법칙
9.2 정상 상태와 과도 과정 정상 상태 과정의 제2법칙 정상 상태 과정에서 균일한 입출력에 대한 제2법칙 정상 상태, 단열 과정
9.2 정상 상태와 과도 과정 예제 9.4 : 총정리 요약 질량보존(연속방정식) 제1법칙:에너지보존 제2법칙:엔트로피증가
9.2 정상 상태와 과도 과정 과도 상태 과정의 제2법칙 예제 9.6 적분하면
9.3 정상상태 단일유동 과정 가역 정상상태 과정의 일을 계산하는 식 유동 검사 체적의 정상상태 과정에 대한 제1법칙 검사 체적의 정상상태 과정에 대한 제2법칙 미분 형태와 상태량 방정식 적분 형태
9.3 정상상태 단일유동 과정 이 결과를 에너지 방정식에 대입하고 일에 대해 정리 정리하면 단일 유동에 대한 축일은 다음과 같다.
9.3 정상상태 단일유동 과정 이 표현식에 대한 몇가지 언급 1. 마지막 항은 항상 감소량이고, 이 항이 0 일 때, 즉 가역 과정에서 최대 출력 일을 얻는다. 2. 가역 과정의 축일은 압력, 운동에너지, 위치에너지 등이 각각 또는 조합으로 변화하는 것과 관계가 있다. 3. 검사체적에 축이 없을 때(w=0), 우변의 항들은 합이 0이 되어야 한다.
9.3 정상상태 단일유동 과정 작동 유체의 운동에너지와 위치에너지를 무시한 경우 가역 정상상태 과정의 축일(shaft work) : 그림 9.7
9.3 정상상태 단일유동 과정 가역 정상상태 과정의 축일 경계 이동에 의한 일과 다르다. 작동 유체의 비체적과 밀접한 관계가 있다 : 그림 9.8
9.3 정상상태 단일유동 과정 비압축성 유체(v=일정)의 가역 유동에 대하여 이 식을 단순화 확장된 Bernoulli 식 Daniel Bernoulli는 일이 없는 경우에 대하여 다음의 식 유도
9.4 검사 체적에 대한 엔트로피 증가의 원리 그림 9.9 참조, 두 검사체적에 대한 엔트로피 균형식 온 세상에 대한 순엔트로피 변화율 엔트로피 증가의 원리에 대한 일반적 표현
9.5 공학응용 : 효율 열기관 사이클(cycle)의 열효율 과정(process)이 일어나는 기계(터빈 또는 압축기)의 효율 : 주어진 조건 하에서 운전되는 기계의 실제 성능을 이상 과정에서 얻을 수 있는 성능과 비교 터빈 효율 여기서 w는 실제 과정에서의 일, ws는 이상적인 등엔트로피 과정 에서의 일이다. 전형적인 터빈 효율은 0.70~0.88 이며, 대형 터빈의 효율이 소형 터빈 보다 높다. 엔트로피 증가의 원리에 대한 일반적 표현
9.5 공학응용 : 효율 압축기(또는 액체의 경우, 펌프)의 효율 여기서 w는 실제 과정에서의 일, ws는 이상적인 등엔트로피 과정 에서의 일이다. 전형적인 압축기 효율은 0.70~0.88이며, 대형 압축기의 효율이 소형 압축기보다 높다.
9.5 공학응용 : 효율 노즐의 효율 여기서 ves는 등엔트로피 과정의 출구 속도이고, ve는 실제 과정의 전형적인 노즐 효율은 0.90-0.97 정도로 매우 높다.
9.6 일반적인 검사체적 해석방법 단계 1 단계 2 단계 3 단계 4 단계 5 단계 6
9장 Homework 개념 학습용 문제 : 9.7(p.343) 과제용 문제 : 9.17(p.344), 9.35(p.345), 9.58(p.348), 9.88(p.351), 9.109(p.352), 9.135(p.354)