18.7
热力学第一定律指出,系统内储存的总能量的变化率等于传入系统的热量和功的净速率。
对于在某一时刻与系统重合的控制体,进入系统的净热量和净功等于进入该控制体的净热量和净功。
对于该系统及相应的控制体,应用雷诺输运定理。
控制体内能量的总变化率由储存能量的时间变化率以及通过边界的净能量流共同决定。
流经边界的能量包括热量和功的贡献,例如轴功和压力功。
轴功由涡轮等旋转部件产生,而流体应力则产生压力功。
总能量方程综合了所有要素:储存能、热量、轴功以及由法向应力引起的压力功。
该方程表示流体系统中的能量守恒,包含了控制面上的热量传递、轴功以及压力作用。
考虑在稳定流条件下运行的涡轮机。控制体积围绕涡轮机绘制,流体从一处进入,从另一处流出。涡轮机从流体中获取能量,从而完成机械功(轴功)。
对于稳定流系统,由于控制体积内没有能量积累,因此存储能量的时间导数为零。这将能量方程简化为:
由于我们关注涡轮轴所做的功并假设热传递可忽略不计,。因此,能量方程进一…