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Chapter 2Conservation of

mass Illustration parts

目錄範例 2.2-1 範例 2.2-2 範例 2.3-1 範例 2.3-2 範例 2.3-3 範例 2.5-1 範例 2.5-2 範例 2.5-3 範例 2.5-4 範例 2.5-5 範例 2.5-6 範例 2.5-7

張基昇

2 Chapter 2Conservation of mass and energy

範例 2.2-1 架構流程圖，指定變數作質量平衡列出設定條件解方程式

範例 2.2-2 架構流程圖寫出質量平衡式列出設定條件解方程式


範例 2.3-1(系統的選擇 )

解析問題，製作流程方塊圖

呈現問題選擇以密閉系統解析 (變體積程序 )

寫出質量平衡式分析問題與計算

寫出能量平衡式分析問題與計算控制體積與前端後端之考慮與分析

求取計算結果


選擇以開放系統解析 (定體積程序 )

寫出質量平衡式作觀察之積分計算求取各個質量之量

寫出能量平衡式作觀察之積分計算解析各個能量項目系統為穩態操作進入與流出項目之積分處理

定體積程序求取計算結果


範例 2.3-2 比較密閉與開放系統差異

解析與架構問題密閉系統時

能量平衡式觀察之積分分析各個設定條件解析求取計算結果

開放系統時能量平衡式觀察分析穩態程序各個能量項目解析


陳列分析結果之能量平衡式

求取計算結果範例 2.3-3 等焓程序問題

焦耳 -湯姆森膨脹分析問題，架構流程方塊圖

寫出質量平衡式寫出能量平衡式分析各個能量項目的貢獻陳列分析結果之能量平衡式

求取計算結果


範例 2.5-1 利用圖與表的數據計算

焦耳 - 湯姆森問題利用 2.4-1 a 的焓熵圖

初條件自由度分析末條件自由度分析程序之軌跡分析

利用 2.4-1 b 的溫熵圖

初條件自由度分析末條件自由度分析程序之軌跡分析


利用附錄 III 的蒸氣表

初條件自由度分析末條件自由度分析

範例 2.5-2 應用蒸氣表架構流程方塊圖表示各個變數與性質作質量平衡作能量平衡計算各個能量項目求取計算結果

(可取得的軸功 )


範例 2.5-3 理想氣體

解析問題有興趣的變數、有用的方程式與程序設定

架構流程方塊圖 a 程序解析 (快速灌氣；絕熱程序 )

寫出質量平衡式寫出能量平衡式作各平衡項的設定與討論已簡化平衡方程式

將不可量測量 (變數 )轉換成為可量測量 (變數 )或定義變數


利用狀態方程式做轉換變數與計算的應用

計算求取結果

b 程序解析 (趨向平衡；密閉系統之定容程序 )

密閉系統寫出質量平衡式

利用狀態方程式做轉換變數與計算的應用


範例 2.5-4 壓縮機操作之問題問題解析與架構流程圖自由度分析

熱力學角度的分析工程角度的分析

解析質量平衡式能量平衡式

整理得到的結果只有一個有用的獨立方程式

第三章將再建立熵平衡式


範例 2.5-5 解析問題並架構流程圖

系統之自由度分析 Case_1 解析

質量平衡式能量平衡式應用狀態方程式轉換變

數 - 定容等體積程序

將內能變數轉換為量測性質變數

數學運算僅得到一個方程式有兩個壓力變數未知


解析四個變數方程式不足

系統之自由度為 1 選取任一個鋼桶為系統的處理(目的在於增加獨立方程式的個數 )

質量平衡式能量平衡式能量平衡是微分項展開

莫耳數為變量將能量變數轉換為可量測變數；將莫耳數轉換


數學演算運算

得到包含四個有興趣變數之任一個或一個以上之變數的數學關係式

系統之自由度分析可得其自由度為 0

解析計算求取結果


範例 2.5-6 路徑函數解析題目繪製示意圖設定或指定條件寫出質量與能量平衡方程式

路徑 A 之分析與計算先進行等溫程序再進行等壓程序 (依需要求取中繼點的狀態 )


路徑 B 之分析與計算先進行等壓程序再進行等溫程序 (依需要求取中繼點的狀態 )


路徑 C 之分析與計算先進行絕熱壓縮程序再進行等壓程序 (依需要求取中繼點的狀態 )


範例 2.5-7 可逆程序

系統描述本題目討論目標繪製示意圖與列出設定條件

解析選定系統條件設定寫出能量方程式並引入設定條件

力的平衡


目標 - 求取壓力表示式

力的平衡式再整理引入設定條件

平衡狀態下之壓力式程序作功之積分

各項目的分析


熱交換量之表示式

Q_net 淨熱交換量 (作功需抵抗摩擦力 ,須減去 )

Q 等溫膨脹流入氣體的熱 – 量可逆程序之考慮

當 ,計算狀態之熱與功的 – 流動此時活塞速度為

0 ( 由 e 式整理可得 h 式 ,並用末狀態平衡壓力代入 )

可得到淨熱交換量與淨的功值的計算表示式


數值計算解選定計算基準與設定操作條件

由設定初壓計算得滑碼的重量

計算得系統體積

程序 a ：一次移走滑碼計算平衡壓力計算體積計算體積變化計算淨功值


計算 Q 值計算摩擦損耗值

程序 b：分二次移走滑碼計算兩步驟平衡壓力計算兩步驟體積計算兩步驟體積變化並計算淨功值

程序 c：分四次移走滑碼計算四步驟平衡壓力計算四步驟體積計算四步驟體積變化並計算淨功值

程序 d：無限次移走滑碼


面積圖示法表現計算之各種程序之淨功數值

程序 d 為可逆程序之觀念


劇情如何發展？敬請期待！

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