
【化】 constant entropy compression; isentropic compression
等熵压缩(Isentropic Compression)是指在压缩过程中,系统熵保持不变的热力学过程。该过程满足以下核心特征:
熵不变性
熵(Entropy)是衡量系统无序度的物理量。等熵压缩中,系统熵值恒定((Delta S = 0)),意味着过程绝热且可逆,无热量散失或能量耗散。
汉英对照:
理想气体模型中的关系
对理想气体,等熵过程满足Poisson 方程:
$$ PV^gamma = text{常数}, quad T V^{gamma-1} = text{常数} $$
其中 (gamma = C_p/C_v) 为比热容比,(P) 为压力,(V) 为体积,(T) 为温度。
能量转换原理
压缩过程输入的机械功全部转化为气体热力学能(内能),无摩擦损耗。温度随压力升高而上升,例如:
实际工程中的近似
真实设备(如离心压缩机)通过优化流道设计、减少湍流,逼近等熵过程以提升效率。NASA 研究报告指出,航空发动机压气机的等熵效率可达 85–90% 。
过程类型 | 熵变 ((Delta S)) | 热量交换 | 典型应用场景 |
---|---|---|---|
等熵压缩 | = 0 | 绝热 | 涡轮机械、喷气发动机 |
等温压缩 | > 0 | 有热交换 | 慢速活塞压缩 |
多变压缩 | ≠ 0 | 可变 | 实际工业压缩机 |
ASME(美国机械工程师协会)在 Gas Turbine Handbook 中定义等熵效率为实际压缩功与理想等熵压缩功之比 。
NASA Glenn Research Center 发布的技术报告 Isentropic Flow Equations 提供可压缩流体的等熵模型 。
注:引用来源需读者根据具体文献版本或机构官网核实链接(例如 ASME 标准文档编号、NASA 报告编号等),此处按学术规范标注来源类型。
等熵压缩是热力学中的一个重要概念,指在压缩过程中系统的熵保持不变,且与外界无热量交换的理想化过程。以下是详细解释:
熵不变性
等熵压缩要求系统在整个压缩过程中熵值恒定($Delta S=0$),这意味着过程必须是可逆且绝热的。
公式表示为:
$$
Delta S = int frac{delta Q{rev}}{T} = 0
$$
其中$delta Q{rev}$为可逆过程中的热量交换,$T$为温度。
绝热条件
系统与外界无热量交换($delta Q=0$),外界对系统所做的功全部转化为内能或压力能。
实际压缩过程存在摩擦、散热等不可逆因素,导致熵增。工程中常用等熵效率衡量实际压缩接近理想状态的程度:
$$
eta = frac{text{等熵压缩功}}{text{实际压缩功}}
$$
例如,压气机的等熵效率越高,能耗损失越小。
等熵压缩是热力学中的理想模型,强调可逆性与绝热性,广泛应用于工程理论分析。实际应用中需结合效率参数修正模型。
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