ऊष्मागतिकी का प्रथम नियम (खुला सिस्टम, स्थिर प्रवाह) Calculator

Formula first

Overview

खुले सिस्टम के लिए ऊष्मागतिकी का प्रथम नियम, जिसे स्थिर-प्रवाह ऊर्जा समीकरण के रूप में भी जाना जाता है, एक मौलिक सिद्धांत है जो बताता है कि ऊर्जा संरक्षित है। एक स्थिर-प्रवाह प्रणाली के लिए, सिस्टम में प्रवेश करने वाली ऊर्जा की दर सिस्टम से बाहर निकलने वाली ऊर्जा की दर प्लस सिस्टम के भीतर ऊर्जा संचय की दर (जो स्थिर अवस्था के लिए शून्य है) के बराबर होनी चाहिए। यह समीकरण ऊष्मा हस्तांतरण, कार्य हस्तांतरण और द्रव्यमान प्रवाह द्वारा ले जाई जाने वाली ऊर्जा, जिसमें एन्थेल्पी, गतिज और संभावित ऊर्जा घटक शामिल हैं, का हिसाब रखता है। इस कैलकुलेटर के उद्देश्य के लिए, एक एकल इनलेट और एकल आउटलेट माना जाता है।

Symbols

Variables

$\dot{Q}$ = Heat Transfer Rate, $\dot{W}$ = Work Transfer Rate, $\dot{m}$ = Mass Flow Rate, $h_{in}$ = Specific Enthalpy (Inlet), $h_{out}$ = Specific Enthalpy (Outlet)

Apply it well

When To Use

When to use: टर्बाइन, कंप्रेसर, नोजल, डिफ्यूज़र, हीट एक्सचेंजर और पंप जैसे उपकरणों का विश्लेषण करने के लिए इस समीकरण को लागू करें जहां द्रव्यमान एक नियंत्रण आयतन में और उससे बाहर बहता है। यह ऊर्जा हस्तांतरण दरों की गणना करने, इनलेट या आउटलेट पर अज्ञात द्रव गुणों को निर्धारित करने, या बिजली संयंत्रों और प्रशीतन चक्रों में घटकों का आकार देने के लिए महत्वपूर्ण है। सुनिश्चित करें कि सिस्टम स्थिर अवस्था में है और सभी ऊर्जा इंटरैक्शन की पहचान करें।

Why it matters: यह कानून इंजीनियरिंग में तापीय प्रणाली डिजाइन और विश्लेषण की आधारशिला है। यह इंजीनियरों को प्रदर्शन की भविष्यवाणी करने, दक्षता को अनुकूलित करने और ऊर्जा से संबंधित मुद्दों को कई प्रकार के अनुप्रयोगों में हल करने में सक्षम बनाता है, बिजली उत्पादन से लेकर HVAC सिस्टम और रासायनिक प्रक्रियाओं तक। टिकाऊ और कुशल ऊर्जा समाधान विकसित करने के लिए इसकी महारत आवश्यक है।

Avoid these traps

Common Mistakes

• ऊष्मा और कार्य के लिए साइन कन्वेंशन को गलत तरीके से लागू करना।
• सभी ऊर्जा रूपों (एन्थेल्पी, गतिज, संभावित) को शामिल करना भूल जाना या यह मान लेना कि वे नगण्य हैं जब वे नहीं हैं।
• इकाइयों को मिलाना (जैसे, एन्थेल्पी के लिए kJ और रूपांतरण के बिना गतिज ऊर्जा के लिए J का उपयोग करना)।
• अस्थिर-प्रवाह प्रणालियों पर संशोधन के बिना समीकरण लागू करना।

One free problem

Practice Problem

एक भाप टरबाइन स्थिर-प्रवाह स्थितियों के तहत संचालित होता है। भाप 10 मीटर की ऊंचाई पर 2800 kJ/kg की एन्थेल्पी और 50 m/s के वेग पर प्रवेश करती है। यह 5 मीटर की ऊंचाई पर 2600 kJ/kg की एन्थेल्पी और 150 m/s के वेग पर बाहर निकलती है। द्रव्यमान प्रवाह दर 2 kg/s है, और टरबाइन 50 kW कार्य उत्पन्न करता है। टरबाइन में ऊष्मा हस्तांतरण की दर की गणना करें।

Hint: गतिज और संभावित ऊर्जा शब्दों को 1000 से विभाजित करके kJ/kg में परिवर्तित करना याद रखें।

The full worked solution stays in the interactive walkthrough.

Keep going

Related Formulas

References

Sources

1. Fundamentals of Heat and Mass Transfer by Incropera, DeWitt, Bergman, Lavine, 7th Edition
2. Thermodynamics: An Engineering Approach by Yunus A. Cengel and Michael A. Boles, 8th Edition
3. Transport Phenomena by R. Byron Bird, Warren E. Stewart, and Edwin N. Lightfoot, 2nd Edition
4. Wikipedia: First law of thermodynamics
5. Moran & Shapiro, Fundamentals of Engineering Thermodynamics
6. Cengel & Boles, Thermodynamics: An Engineering Approach
7. NIST CODATA
8. Cengel and Boles Thermodynamics: An Engineering Approach