物理代写|热力学代写thermodynamics代考|Moving energy with heat exchangers

如果你也在 怎样代写热力学Thermodynamics 这个学科遇到相关的难题,请随时右上角联系我们的24/7代写客服。热力学Thermodynamics是物理学的一个分支,涉及热、功和温度,以及它们与能量、熵以及物质和辐射的物理特性的关系。这些数量的行为受热力学四大定律的制约,这些定律使用可测量的宏观物理量来传达定量描述,但可以用统计力学的微观成分来解释。热力学适用于科学和工程中的各种主题,特别是物理化学、生物化学、化学工程和机械工程,但也适用于其他复杂领域,如气象学。

热力学Thermodynamics从历史上看,热力学的发展源于提高早期蒸汽机效率的愿望,特别是通过法国物理学家萨迪-卡诺(1824年)的工作,他认为发动机的效率是可以帮助法国赢得拿破仑战争的关键。苏格兰-爱尔兰物理学家开尔文勋爵在1854年首次提出了热力学的简明定义,其中指出:”热力学是关于热与作用在身体相邻部分之间的力的关系,以及热与电的关系的课题。” 鲁道夫-克劳修斯重述了被称为卡诺循环的卡诺原理,为热学理论提供了更真实、更健全的基础。他最重要的论文《论热的运动力》发表于1850年,首次提出了热力学的第二定律。1865年,他提出了熵的概念。1870年,他提出了适用于热的维拉尔定理。

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物理代写|热力学代写thermodynamics代考|Moving energy with heat exchangers

物理代写|热力学代写thermodynamics代考|Moving energy with heat exchangers

Heat exchangers are devices that exchange heat between two different fluids. They’re used in a variety of applications. The radiator in a car circulates hot fluid (usually a mix of ethylene or propylene glycol and water) through tubes and air passing over the tubes removes heat from the fluid. A furnace exchanges heat between the burners and the air circulating in a house. An air-conditioning system uses two heat exchangers: one to remove heat from inside the house and another to dump the heat outside. Power plants use heat exchangers to condense steam into liquid water so it can be pressurized and circulated through the boiler with a pump.

Figure 6-5 shows a diagram of one type of heat exchanger. Hot fluid A runs through the center of the heat exchanger giving up heat to cold fluid $B$, which flows over the outside of fluid A. In this process, the temperature of fluid A decreases while the temperature of fluid B increases. Because heat transfer requires a temperature difference between fluids, the outlet temperature of fluid $\mathrm{A}$ is warmer than the outlet temperature of fluid $\mathrm{B}$. In a heat exchanger, the fluids are kept separate from each other.

Making assumptions for heat exchangers
When you apply the first law of thermodynamics to a heat exchanger system, you usually make the following assumptions:

No work is performed because the device is designed only to transfer heat, not to perform work.
$\sim$ Changes in kinetic and potential energy are small, so they can be ignored.
The energy released by one fluid stream is absorbed by the other fluid stream.
A heat exchanger that doesn’t transfer heat to the environment is insulated to minimize heat exchange with the environment. This maximizes heat transfer between the two fluids inside the heat exchanger.

物理代写|热力学代写thermodynamics代考|Writing the energy balance for heat exchangers

Following these assumptions, you can write the energy equation for a heat exchanger as follows:
$$
\dot{m}A\left(h{\mathrm{in}}-h_{\text {out }}\right)=\dot{m}B\left(h{\text {oun }}-h_{\mathrm{in}}\right)
$$
The mass flow rates of the different fluid streams can be different, especially if one fluid stream is a gas and the other is a liquid. The difference in specific heat or difference in temperature change of the two fluids in a heat exchanger often accounts for different mass flow rates.
Analyzing a heat exchanger
Here’s an example using the energy equation for a heat exchanger. A steam condenser operates at a pressure of 10 kilopascals. The quality of the steam entering the condenser is 0.90 . Quality is a thermodynamic property that describes the fraction of vapor in a liquid-vapor mixture. I introduce you to quality in Chapter 3 . At the exit of the condenser, the water is saturated liquid. The mass flow rate of the steam is 6 kilograms per second. Air at 25 degrees Celsius is used to condense the steam. The air temperature leaving the heat exchanger is at 40 degrees Celsius. Follow these steps to find the mass flow rate of air required to condense the steam:

Write the energy balance equation for the steam condenser heat exchanger.
For the air side of the equation, you can use either the enthalpy of the air, which you can look up in Table A-1 of the appendix and interpolate, or the constant-pressure specific heat $\left(c_\rho\right)$ and the air temperatures $\left(T_{\text {in }}\right.$ and $T_{\text {out }}$ ). The constant-pressure specific heat of air $\left(c_\rho\right)$ is $1.005 \mathrm{~kJ} / \mathrm{kg} \cdot \mathrm{K}$. Both methods are shown in the following equation.
$$
\dot{m}{N \mathrm{r}}=\dot{m}{\text {Water }} \frac{\left(h_{\mathrm{in}}-h_{\text {eut }}\right){\text {Wuter }}}{\left(h{\text {ost }}-h_{\mathrm{in}}\right){N r}}=\dot{m}{\text {Wate }} \frac{\left(h_{\mathrm{in}}-h_{\text {cat }}\right){\text {Winer }}}{c_p\left(T{\text {out }}-T_{\mathrm{in}}\right)_{\text {Mir }}}
$$
Find the enthalpy of the saturated liquid water $\left(h_f\right)$, using the saturated pressure table for water at $10 \mathrm{kPa}$ in Table $\mathrm{A}-4$ of the appendix. $h$, is also the enthalpy of the water leaving the condenser $\left(h_{\text {out }}\right)$. The value is $h_f=h_{\text {out }}=192 \mathrm{~kJ} / \mathrm{kg}$.
Find the enthalpy of the saturated water vapor $\left(h_{\varepsilon}\right)$, using the saturated pressure table for water in Table $A-4$ of the appendix.
The value of $h_{\mathrm{g}}$ is $h_{\mathrm{g}}=2,585 \mathrm{~kJ} / \mathrm{kg}$.
Calculate the enthalpy of the steam at the condenser inlet $\left(h_{10}\right)$, using the steam quality and the enthalpy of the saturated liquid and vapor.
$$
h_{\mathrm{in}}=x\left(h_g-h_f\right)+h_f=0.9(2,585-192) \mathrm{kJ} / \mathrm{kg}+192 \mathrm{~kJ} / \mathrm{kg}=2,346 \mathrm{~kJ} / \mathrm{kg}
$$
Calculate the air mass flow rate using the energy equation from Step 1.
$$
\dot{m}_{N r}=\frac{(6 \mathrm{~kg} / \mathrm{s})(2,346-192) \mathrm{kJ} / \mathrm{kg}}{(1.005 \mathrm{~kJ} / \mathrm{kg} \cdot \mathrm{K})(40-25)^{\circ} \mathrm{C}}=857 \mathrm{~kg} / \mathrm{s}
$$
The air mass flow rate is nearly 15 times more than the water mass flow rate because a tremendous amount of energy is required to condense steam into liquid water. Air-cooled condensers at power plants are very large because so much air is required to condense the steam.

物理代写|热力学代写thermodynamics代考|Moving energy with heat exchangers

热力学代写

物理代写|热力学代写thermodynamics代考|Moving energy with heat exchangers

热交换器是在两种不同流体之间交换热量的装置。它们被用于各种各样的应用中。汽车的散热器通过管道循环热流体(通常是乙烯或丙二醇和水的混合物),通过管道的空气从流体中带走热量。炉子在燃烧器和房子里循环的空气之间交换热量。空调系统使用两个热交换器:一个将热量从室内排出,另一个将热量排出室外。发电厂使用热交换器将蒸汽冷凝成液态水,这样它就可以加压并通过泵在锅炉中循环。

其中一种换热器的外观如图6-5所示。热流体A流经换热器的中心,将热量传递给冷流体B,冷流体B流经流体A的外部。在这个过程中,流体A的温度降低,而流体B的温度升高。由于传热需要流体之间的温差,流体$\mathrm{a}$的出口温度比流体$\mathrm{B}$的出口温度高。在热交换器中,流体彼此分开。

对热交换器进行假设
当你将热力学第一定律应用于热交换器系统时,你通常会做出以下假设:

没有做功,因为该装置的设计只是为了传递热量,而不是做功。
动能和势能的变化很小,所以可以忽略。
一种流体流释放的能量被另一种流体流吸收。
不向环境传递热量的热交换器是隔热的,以尽量减少与环境的热交换。这最大限度地提高了热交换器内两种流体之间的传热。

物理代写|热力学代写thermodynamics代考|Writing the energy balance for heat exchangers

根据这些假设,可以将换热器的能量方程写为:
$$
\dot{m}A\left(h{\mathrm{in}}-h_{\text {out }}\right)=\dot{m}B\left(h{\text {oun }}-h_{\mathrm{in}}\right)
$$
不同流体流的质量流率可能不同,特别是当一种流体流是气体而另一种是液体时。热交换器中两种流体的比热差或温度变化的差异往往导致不同的质量流量。
分析换热器
这里有一个使用热交换器能量方程的例子。蒸汽冷凝器在10千帕的压力下工作。进入冷凝器的蒸汽质量为0.90。质量是一种热力学性质,描述了液体-蒸汽混合物中蒸汽的比例。我将在第三章向您介绍质量。在冷凝器出口处,水是饱和液体。蒸汽的质量流量是6kg / s。25摄氏度的空气被用来凝结蒸汽。离开热交换器的空气温度是40摄氏度。按照下面的步骤求出冷凝蒸汽所需的空气质量流量:

写出蒸汽凝汽器换热器的能量平衡方程。
对于方程的空气部分,您可以使用空气的焓,您可以在附录的表A-1中查找并插入,或者恒压比热$\left(c_\rho\right)$和空气温度$\left(T_{\text {in }}\right.$和$T_{\text {out }}$)。空气的恒压比热$\left(c_\rho\right)$为$1.005 \mathrm{~kJ} / \mathrm{kg} \cdot \mathrm{K}$。两种方法如下式所示。
$$
\dot{m}{N \mathrm{r}}=\dot{m}{\text {Water }} \frac{\left(h_{\mathrm{in}}-h_{\text {eut }}\right){\text {Wuter }}}{\left(h{\text {ost }}-h_{\mathrm{in}}\right){N r}}=\dot{m}{\text {Wate }} \frac{\left(h_{\mathrm{in}}-h_{\text {cat }}\right){\text {Winer }}}{c_p\left(T{\text {out }}-T_{\mathrm{in}}\right){\text {Mir }}} $$ 利用附录表$\mathrm{A}-4$中$10 \mathrm{kPa}$的水饱和压力表,求出饱和液态水的焓$\left(h_f\right)$。$h$,也是离开冷凝器的水的焓$\left(h{\text {out }}\right)$。取值为$h_f=h_{\text {out }}=192 \mathrm{~kJ} / \mathrm{kg}$。
利用附录表$A-4$中水的饱和压力表,求出饱和水蒸气的焓$\left(h_{\varepsilon}\right)$。
$h_{\mathrm{g}}$的值为$h_{\mathrm{g}}=2,585 \mathrm{~kJ} / \mathrm{kg}$。
利用蒸汽质量和饱和液体和蒸汽的焓,计算冷凝器入口处蒸汽的焓$\left(h_{10}\right)$。
$$
h_{\mathrm{in}}=x\left(h_g-h_f\right)+h_f=0.9(2,585-192) \mathrm{kJ} / \mathrm{kg}+192 \mathrm{~kJ} / \mathrm{kg}=2,346 \mathrm{~kJ} / \mathrm{kg}
$$
使用步骤1中的能量方程计算空气质量流量。
$$
\dot{m}_{N r}=\frac{(6 \mathrm{~kg} / \mathrm{s})(2,346-192) \mathrm{kJ} / \mathrm{kg}}{(1.005 \mathrm{~kJ} / \mathrm{kg} \cdot \mathrm{K})(40-25)^{\circ} \mathrm{C}}=857 \mathrm{~kg} / \mathrm{s}
$$
空气质量流量几乎是水质量流量的15倍,因为将蒸汽凝结成液态水需要巨大的能量。电厂的气冷式冷凝器非常大,因为需要大量的空气来冷凝蒸汽。

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金融工程代写

金融工程是使用数学技术来解决金融问题。金融工程使用计算机科学、统计学、经济学和应用数学领域的工具和知识来解决当前的金融问题,以及设计新的和创新的金融产品。

非参数统计代写

非参数统计指的是一种统计方法,其中不假设数据来自于由少数参数决定的规定模型;这种模型的例子包括正态分布模型和线性回归模型。

广义线性模型代考

广义线性模型(GLM)归属统计学领域,是一种应用灵活的线性回归模型。该模型允许因变量的偏差分布有除了正态分布之外的其它分布。

术语 广义线性模型(GLM)通常是指给定连续和/或分类预测因素的连续响应变量的常规线性回归模型。它包括多元线性回归,以及方差分析和方差分析(仅含固定效应)。

有限元方法代写

有限元方法(FEM)是一种流行的方法,用于数值解决工程和数学建模中出现的微分方程。典型的问题领域包括结构分析、传热、流体流动、质量运输和电磁势等传统领域。

有限元是一种通用的数值方法,用于解决两个或三个空间变量的偏微分方程(即一些边界值问题)。为了解决一个问题,有限元将一个大系统细分为更小、更简单的部分,称为有限元。这是通过在空间维度上的特定空间离散化来实现的,它是通过构建对象的网格来实现的:用于求解的数值域,它有有限数量的点。边界值问题的有限元方法表述最终导致一个代数方程组。该方法在域上对未知函数进行逼近。[1] 然后将模拟这些有限元的简单方程组合成一个更大的方程系统,以模拟整个问题。然后,有限元通过变化微积分使相关的误差函数最小化来逼近一个解决方案。

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随机分析代写


随机微积分是数学的一个分支,对随机过程进行操作。它允许为随机过程的积分定义一个关于随机过程的一致的积分理论。这个领域是由日本数学家伊藤清在第二次世界大战期间创建并开始的。

时间序列分析代写

随机过程,是依赖于参数的一组随机变量的全体,参数通常是时间。 随机变量是随机现象的数量表现,其时间序列是一组按照时间发生先后顺序进行排列的数据点序列。通常一组时间序列的时间间隔为一恒定值(如1秒,5分钟,12小时,7天,1年),因此时间序列可以作为离散时间数据进行分析处理。研究时间序列数据的意义在于现实中,往往需要研究某个事物其随时间发展变化的规律。这就需要通过研究该事物过去发展的历史记录,以得到其自身发展的规律。

回归分析代写

多元回归分析渐进(Multiple Regression Analysis Asymptotics)属于计量经济学领域,主要是一种数学上的统计分析方法,可以分析复杂情况下各影响因素的数学关系,在自然科学、社会和经济学等多个领域内应用广泛。

MATLAB代写

MATLAB 是一种用于技术计算的高性能语言。它将计算、可视化和编程集成在一个易于使用的环境中,其中问题和解决方案以熟悉的数学符号表示。典型用途包括:数学和计算算法开发建模、仿真和原型制作数据分析、探索和可视化科学和工程图形应用程序开发,包括图形用户界面构建MATLAB 是一个交互式系统,其基本数据元素是一个不需要维度的数组。这使您可以解决许多技术计算问题,尤其是那些具有矩阵和向量公式的问题,而只需用 C 或 Fortran 等标量非交互式语言编写程序所需的时间的一小部分。MATLAB 名称代表矩阵实验室。MATLAB 最初的编写目的是提供对由 LINPACK 和 EISPACK 项目开发的矩阵软件的轻松访问,这两个项目共同代表了矩阵计算软件的最新技术。MATLAB 经过多年的发展,得到了许多用户的投入。在大学环境中,它是数学、工程和科学入门和高级课程的标准教学工具。在工业领域,MATLAB 是高效研究、开发和分析的首选工具。MATLAB 具有一系列称为工具箱的特定于应用程序的解决方案。对于大多数 MATLAB 用户来说非常重要,工具箱允许您学习应用专业技术。工具箱是 MATLAB 函数(M 文件)的综合集合,可扩展 MATLAB 环境以解决特定类别的问题。可用工具箱的领域包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波、仿真等。

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