MMVF01 Termodynamik och strömningslära TERMODYNAMIK ...

Institutionen för Energivetenskaper
MMVF01
Termodynamik och strömningslära
TERMODYNAMIK
SAMMANFATTNINGAR M.M.
• Problemlösning — metodik
• Sammanfattningar inkl. figurer i urval
• Tabeller och diagram
• Ordlistor
Sammanställt av
Christoffer Norberg
juni 2011

DettahäfteäravsettattanvändasikursenMMVF01Termodynamikochströmningslära
vid Lunds Tekniska Högskola, LTH.
Häftetinledsmed en sida tillstöd vid problemlösningsamten nomenklaturlista.
De därpå följande sammanfattningarna inkl. urval av figurer avser kapitlen 1–
14, 16 och 17 i kursboken Thermodynamics — An Engineering Approach (7th
Edition in SI Units) av Y. A. Çengel & M. A. Boles (McGraw-Hill, 2011). Därefter
följer de viktigaste tabellerna och figurerna ur kursbokens Appendix. I
slutet finns en engelsk-svensk och en svensk-engelsk ordlista.
Detta häfte får användas vid tentamen (ej duggor).
16 juni 2011
Christoffer Norberg
Fysikaliska konstanter och omvandlingsfaktorer
Avogadros tal
N A = 6.0221418×10 26 kmol −1
Universella gaskonstanten
R u = 8314.472 Jkmol −1 K −1
Medelmolvikt, torr luft
M a = 28.9655 kgkmol −1
Medelmolvikt, vatten
M v = 18.01528 kgkmol −1
Tyngdacceleration, standardvärde g = 9.80665 ms −2
Normaltryck vid havsytan
P = 1 atm = 101.325 kPa
Ljushastigheten i vakuum
c 0 = 2.99792458×10 8 ms −1 (exakt)
Boltzmanns konstant
k B = 1.38065×10 −23 JK −1
Stefan-Boltzmanns konstant
σ = 5.67040×10 −8 Wm −2 K −4
Ljudhastigheten i torr luft vid 0 ◦ C, 1 atm c = 331.4 ms −1
Vattens trippelpunkt
T tp = 273.16 K (exakt), P tp = 611.66 Pa
Vattens smältentalpi vid 1 atm h if = 333.7 kJkg −1
Vattens isobara specifika värmekapacitet vid 15 ◦ C c p = 4.1855 kJkg −1
Vattens kokpunkt vid 1 atm
T sat@1 atm = 99.9743 ◦ C
Vattens förångsentalpi vid 1 atm h fg = 2256.5 kJkg −1
Absolut temperatur
T(K) = T( ◦ C)+273.15 (exakt)
Temperatur i grader Fahrenheit T( ◦ F) = (9/5)T( ◦ C)+32
Kalori (International Table)
1 cal IT = 4.1868 J
Hästkraft (mekanisk)
1 hp = 745.7 W
1

ORDLISTA — TERMODYNAMIK (GLOSSARY — THERMODYNAMICS)
engelska (English) svenska (Swedish) sid
absolute (specific) humidity, humidity ratio fuktighetsgrad 729
absorptivity absorptionskoefficient 94
adiabatic (isentropic) efficiency adiabatisk (isentrop) verkningsgrad 367, 509
adiabatic process adiabatisk process 61
adiabatic saturation temperature adiabatisk mättnadstemperatur 733
afterburner efterbrännkammare 523
apparent (average) molar mass medelmolvikt 690
autoignition självantändning 493
back pressure mottryck 856
back work ratio returarbetskvot 506
blackbody svartkropp 94
boiling kokning 148
bore borrning (cylinderns innerdiameter) 489
bottom dead center, BDC nedre vändläget 489
Brayton cycle Braytoncykel (ideal gasturbinprocess) 503
Carnot cycle Carnotprocess 293, 486
choked flow strypt (“chokad”) strömning 857
clearance volume skadligt rum, dödvolym 489
closed feedwater heater ytförvärmare 569
closed system system (slutet system) 10
cogeneration plant kraftvärmeanläggning (-station) 578
combustion efficiency förbränningsverkningsgrad 79
compression ratio kompressionsförhållande 492
conduction (heat conduction) värmeledning 92
control volume, open system kontrollvolym (öppet system) 10
convection heat transfer coefficient värmeövergångskoefficient 93
converging-diverging nozzle Lavalmunstycke (Lavaldysa) 851/2
COP R köldfaktor 282
COP HP värmefaktor 283
crank shaft vevaxel 164, 491
cutoff ratio insprutningsförhållande 497
critical point kritisk punkt 118
cycle kretsprocess (cyklisk process) 16, 170
dew-point temperature daggpunkt 731
diffuser diffusor 227
displacement volume slagvolym 489
dry-bulb temperature torr temperatur (temperatur) 730
dual cycle dual (tryckbegränsad) cykel 497
efficiency verkningsgrad 78
emissivity emissionsförhållande 94
enthalpy of vaporization förångningsentalpi (∼värme) 116, 125
equilibrium jämvikt 14
evaporation avdunstning 148
exergy exergi 418, 421
exhaust valve avgasventil 489
exit pressure (velocity, ...) mynningstryck (-hastighet, ...) 858, 863
expansion valve (throttling valve) expansionsventil (strypventil) 233/4
extensive property extensiv (massberoende) storhet 12
3

engelska (English) svenska (Swedish) sid
fan fläkt 75, 230
feedwater heater matarvattenförvärmare 567
flash chamber vätskeavskiljare 626
flow exergy (stream exergy) teknisk arbetsförmåga 433
flow work (flow energy) fulltrycksarbete (in-/utmatningsarbete) 58, 221
forced convection påtvingad konvektion 93
free (natural) convection naturlig konvektion 93
furnace panna 275
gage pressure övertryck (rel. omgivning) 22
heat engine värmemaskin (värmemotor) 276
heat exchanger värmeväxlare 236
heating value värmevärde 79, 777
heat transfer värmeöverföring 56, 92
hose slang 218
humidity ratio, absolute (specific) humidity fuktighetsgrad 729
humidifier befuktare 3, 741
ideal gas with constant specific heats perfekt gas 350/1
intensive property massoberoende (intensiv) storhet 12
interaction växelverkan (utbyte) 56
intercooling mellankylning 362, 513
isobaric/isochoric/isothermal process isobar/isokor/isoterm process 16
latent energy latent energi 55
latent heat of fusion smältentalpi (smältvärme) 116
latent heat of vaporization, enthalpy of ∼ förångningsentalpi 116, 125
liquid-vapor saturation curve ångstryckskurva 116
mass flow rate massflöde 54, 215
mercury kvicksilver 122, 586
mixing chamber blandningskammare (blandare) 234
molar mass molvikt 135, 690
moving boundary work volymändringsarbete 164
nitrogen kväve (kvävgas) 117, 122
normal shock (wave) rak stöt (-våg) 865
nozzle munstycke (dysa) 227, 856
oblique shock sned stöt 872
open feedwater heater blandningsförvärmare 567
open system, control volume kontrollvolym (öppet system) 10/11
Otto cycle Ottocykel 490
overall efficiency totalverkningsgrad 80
oxygen syre (syrgas) 122, 904
partition skiljevägg 160
path function storhet beroende av processvägen 63
permeability permeabilitet (genomtränglighet) 829
perpetual-motion machine, PMM evighetsmaskin 287
pipe (duct) flow rörströmning (kanalströmning) 238
piston-cylinder device cylinder med rörlig kolv 10, 164
power effekt (arbete per tidsenhet) 62
power plant kraftstation 3
process tillståndsförändring, process 15
property of a system tillståndsstorhet 12
pure substance enhetligt ämne 112
4

engelska (English) svenska (Swedish) sid
quality x specifik ångmängd, ångkvalité 127
quasi-equilibrium (-static) process kvasistatisk process 15, 164
radiation strålning 94
radiator värmeelement, element 208
Rankine cycle Rankinecykel, ideala ångkraftscykeln 553
reciprocating engine kolvmotor 489
refrigerant köldmedium 281, 620
refrigeration cycle kylprocess 610
refrigerator kylare (kylskåp) 3, 608
relative humidity relativ fuktighet 729
reversible work reversibelt arbete 423
saturated liquid mättad vätska 114, 127
saturated liquid/vapor line nedre/övre gränskurvan 120
second-law efficiency verkningsgrad enl 2:a HS 427
sensible energy sensibel energi 55
shaft work axelarbete 66
shock wave stöt (stötvåg) 865
sling psychrometer slungpsykrometer 735
solubility löslighet 827
sonic speed, speed of sound ljudhastighet 848
spark-ignition engine gnisttändande motor 490
specific heat specifik värmekapacitet 174
specific volume volymitet 13
speed of sound, sonic speed ljudhastighet 848
stainless steel rostfritt stål 95
state tillstånd 14
steady-flow process stationär process 16, 224
steam point (boiling point) kokpunkt (vid 1 atm) 17/18
strain-gage transducer trådtöjningsgivare 29
subcooled (compressed) liquid underkyld (komprimerad) vätska 114, 131
superheated vapor överhettad ånga 115, 130
surface tension ytspänning 68
surroundings omgivning 10
thermal conductivity värmekonduktivitet 92
thermal efficiency termisk verkningsgrad 277
thermal energy reservoir värmemagasin 275
(the) throat halsen, minsta sektion 852
throttling valve strypventil 233
top dead center, TDC övre vändläget 489
trap ångfälla 570
uniform-flow process homogen process 241
unrestrained expansion expansion utan arbetsutbyte 172, 292
useful work användbart arbete 423
utilization factor utnyttjandegrad 578
vacuum pressure undertryck (rel. omgivning) 22
vapor ånga 134
vessel behållare 129
weight tyngd 7
wet-bulb temperature våt temperatur, kylgräns 734
wet region fuktigt område 119
working fluid arbetsmedium 276
5

GLOSSARY — THERMODYNAMICS (ORDLISTA — TERMODYNAMIK)
Swedish (svenska) English (engelska) sid
absorptionskoefficient absorptivity 94
adiabatisk mättnadstemperatur adiabatic saturation temperature 733
adiabatisk process adiabatic process 61
adiabatisk (isentropisk) verkningsgrad isentropic efficiency 367, 509
användbart arbete useful work 424
arbetsmedium working fluid 276
avdunstning evaporation 148
avgasventil exhaust valve 489
axelarbete shaft work 66
befuktare humidifier 3, 741
behållare vessel 129
blandningsförvärmare open feedwater heater 567
blandningskammare (blandare) mixing chamber 234
borrning (cylinderns innerdiameter) bore 489
Braytoncykel, ideala gasturbincykeln Brayton cycle 503
Carnotprocess, Carnotcykel Carnot cycle 293, 486
cylinder med rörlig kolv piston-cylinder device 10, 164
daggpunkt dew-point temperature 731
diffusor diffuser 227
dual (tryckbegränsad) cykel dual cycle 497
dödvolym, skadligt rum clearance volume 489
effekt (arbete per tidsenhet) power 62
efterbrännkammare afterburner 523
emissionsförhållande emissivity 94
enhetligt ämne pure substance 112
evighetsmaskin perpetual-motion machine, PMM 287
exergi exergy 418, 421
expansion utan arbetsutbyte unrestrained expansion 172, 292
expansionsventil expansion (throttling) valve 233/4
extensiv (massberoende) storhet extensive property 12
fläkt fan 75, 230
fuktighetsgrad absolute (specific) humidity, humidity ratio 729
fuktigt område wet region 119
fulltrycksarbete (in-/utmatningsarbete) flow work 58, 221
förbränningsverkningsgrad combustion efficiency 79
förångningsentalpi enthalpy of vaporization, latent heat of ∼ 116, 125
gnisttändande motor spark-ignition engine 490
halsen, minsta sektion the throat 852
homogen process uniform-flow process 241
insprutningsförhållande cutoff ratio 497
intensiv (massoberoende) storhet intensive property 12
isobar/isokor/isoterm process isobaric/isochoric/isothermal process 16
jämvikt equilibrium 14
kokning boiling 148
kolvmotor reciprocating engine 489
kompressionsförhållande compression ratio 492
komprimerad (underkyld) vätska, vätska compressed (subcooled) liquid 114, 131
6

Swedish (svenska) English (engelska) sid
kontrollvolym (öppet system) open system, control volume 10/1
kraftstation power plant 3
kraftvärme-anläggning (-station) cogeneration plant 578
kretsprocess (cyklisk process) cycle 16, 170
kritisk punkt critical point 118
kvasistatisk process quasi-equilibrium (-static) process 15, 164
kvicksilver mercury 122, 586
kväve (kvävgas) nitrogen 117, 122
kylgräns (våt temperatur) wet-bulb temperature 734
kylprocess refrigeration cycle 610
kylare (kylskåp) refrigerator 3, 608
köldfaktor COP R 282
köldmedium refrigerant 281, 620
latent energi latent energy 55
Lavalmunstycke (Lavaldysa) convergent-divergent nozzle 851/2
ljudhastighet sonic speed, speed of sound 848
löslighet solubility 827
massflöde mass flow rate 54, 215
matarvattenförvärmare feedwater heater 567
medelmolvikt (molvikt) apparent (average) molar mass 690
mellankylning intercooling 362, 513
molvikt molar mass 135, 690
mottryck back pressure 856
munstycke (dysa) nozzle 227, 856
mynningstryck (-hastighet, ...) exit pressure (velocity, ...) 858, 863
mättad vätska saturated liquid 114, 127
naturlig konvektion free (or natural) convection 93
nedre vändläget bottom dead center, BDC 493
omgivning surroundings 10
Ottocykel Otto cycle 490
panna furnace 275
perfekt gas ideal gas with constant specific heats 350/1
permeabilitet (genomtränglighet) permeability 829
påtvingad konvektion forced convection 93
rak stöt (-våg) normal shock (wave) 865
Rankinecykel, ideala ångkraftscykeln Rankine cycle 553
relativ fuktighet relative humidity 729
returarbetskvot back work ratio 506
reversibelt arbete reversible work 423
rostfritt stål stainless steel 95
rörströmning (kanalströmning) pipe (duct) flow 238
sensibel energi sensible energy 55
självantändning autoignition 493
skadligt rum, dödvolym clearance volume 489
skiljevägg partition 160
slagvolym displacement volume 489
slang hose 218
slungpsykrometer sling psychrometer 735
smältentalpi (smältvärme) (latent) heat of fusion 116
sned stöt oblique shock 872
7

Swedish (svenska) English (engelska) sid
specifik värmekapacitet specific heat 174
specifik ångmängd (ångkvalitét) quality x 127
stationär process steady-flow process 16, 224
storhet beroende av processvägen path function 63
strypt (“chokad”) strömning choked flow 857
strypventil throttling valve 233
strålning radiation 94
stöt (stötvåg) shock wave 865
svartkropp blackbody 94
syre (syrgas) oxygen 122, 904
system (slutet system) closed system 10
teknisk arbetsförmåga flow exergy (stream exergy) 433
termisk verkningsgrad thermal efficiency 277
tillstånd state 14
tillståndsförändring, process process 15
tillståndsstorhet property of a system 12
torr temperatur (temperatur) dry-bulb temperature 730
totalverkningsgrad overall efficiency 80
trådtöjningsgivare strain-gage transducer 29
tyngd weight 7
undertryck (rel. omgivning) vacuum pressure 22
undre gränskurva (kokpunktslinje) saturated liquid line 120
utnyttjandegrad utilization factor 578
verkningsgrad efficiency 78
verkningsgrad enl 2:a HS second-law efficiency 427
vevaxel crank shaft 164, 491
volymitet specific volume 13
volymändringsarbete moving boundary work 164
våt temperatur, kylgräns wet-bulb temperature 734
värmeelement (element) radiator 208
värmefaktor COP HP 283
värmekonduktivitet thermal conductivity 92
värmeledning conduction (of heat) 92
värmemagasin thermal energy reservoir 275
värmemaskin (värmemotor) heat engine 276
värmevärde heating value 79, 777
värmeväxlare heat exchanger 236
värmeöverföring heat transfer 56, 92
värmeövergångskoefficient convection heat transfer coefficient 93
vätskeavskiljare flash chamber 626
växelverkan (utbyte) interaction 56
ytförvärmare closed feedwater heater 569
ytspänning surface tension 68
ånga vapor 134
ångfälla trap 570
ångstryckskurva liquid-vapor saturation curve 116
överhettad ånga superheated vapor 115, 130
övertryck (rel. omgivning) gage pressure 22
övre gränskurva (daggpunktslinje) saturated vapor line 120
övre vändläget top dead center, TDC 489
8