EngineeringEnerji DengesiUniversity
AQAAPOntarioNSWCBSEGCE O-LevelMoECAPS

Termodinamiğin Birinci Yasası (Açık Sistem, Kararlı Akış) Calculator

Kararlı akış koşulları altında çalışan açık bir sistemin enerji dengesini ölçer.

Use the free calculatorCheck the variablesOpen the advanced solver
Open Advanced Calculator
This is the free calculator preview. Advanced walkthroughs stay in the app.
Result
Ready
Heat Transfer Rate

Formula first

Overview

Açık sistemler için Termodinamiğin Birinci Yasası, kararlı akış enerji denklemi olarak da bilinir ve enerjinin korunduğunu belirten temel bir prensiptir. Kararlı akışlı bir sistem için, sisteme giren enerji oranı, sistemden ayrılan enerji oranı artı sistem içindeki enerji birikim oranına eşit olmalıdır (kararlı durum için bu sıfırdır). Bu denklem, ısı transferini, iş transferini ve entalpi, kinetik ve potansiyel enerji bileşenleri dahil olmak üzere kütle akışı tarafından taşınan enerjiyi hesaba katar. Bu hesaplayıcı için tek bir giriş ve tek bir çıkış varsayılmıştır.

Symbols

Variables

= Heat Transfer Rate, = Work Transfer Rate, = Mass Flow Rate, = Specific Enthalpy (Inlet), = Specific Enthalpy (Outlet)

Heat Transfer Rate
kW
Work Transfer Rate
kW
Mass Flow Rate
kg/s
Specific Enthalpy (Inlet)
kJ/kg
Specific Enthalpy (Outlet)
kJ/kg
Velocity (Inlet)
m/s
Velocity (Outlet)
m/s
Gravitational Acceleration
m/s²
Elevation (Inlet)
Elevation (Outlet)

Apply it well

When To Use

When to use: Bu denklemi, türbinler, kompresörler, nozullar, difüzörler, ısı eşanjörleri ve kütlenin bir kontrol hacmine girip çıktığı pompalar gibi cihazları analiz etmek için uygulayın. Enerji transfer hızlarını hesaplamak, giriş veya çıkışlardaki bilinmeyen akışkan özelliklerini belirlemek veya enerji santralleri ve soğutma döngülerindeki bileşenleri boyutlandırmak için çok önemlidir. Sistemin kararlı durumda olduğundan emin olun ve tüm enerji etkileşimlerini tanımlayın.

Why it matters: Bu yasa, mühendislikte termal sistem tasarımı ve analizinin temelini oluşturur. Mühendislerin, enerji üretiminden HVAC sistemlerine ve kimyasal süreçlere kadar çok çeşitli uygulamalarda performansı tahmin etmelerini, verimliliği optimize etmelerini ve enerjiyle ilgili sorunları gidermelerini sağlar. Bu konudaki ustalık, sürdürülebilir ve verimli enerji çözümleri geliştirmek için esastır.

Avoid these traps

Common Mistakes

  • Isı ve iş için işaret konvansiyonlarını yanlış uygulamak.
  • Tüm enerji biçimlerini (entalpi, kinetik, potansiyel) dahil etmeyi unutmak veya ihmal edilebilir olduklarını varsaymak (oysa değildirler).
  • Birimleri karıştırmak (örneğin, entalpi için kJ ve kinetik enerji için J'yi dönüşüm yapmadan kullanmak).
  • Denklemi kararsız akışlı sistemlere değişiklik yapmadan uygulamak.

One free problem

Practice Problem

Bir buhar türbini kararlı akış koşullarında çalışmaktadır. Buhar 2800 kJ/kg entalpi ve 50 m/s hızla 10 m yükseklikten girer. 2600 kJ/kg entalpi ve 150 m/s hızla 5 m yükseklikten çıkar. Kütle akış hızı 2 kg/s'dir ve türbin 50 kW iş üretir. Türbine veya türbinden ısı transfer hızını hesaplayın.

Hint: Kinetik ve potansiyel enerji terimlerini 1000'e bölerek kJ/kg'ye dönüştürmeyi unutmayın.

The full worked solution stays in the interactive walkthrough.

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