حجم کنترل به همراه مثال‌ها، توضیحات، نمودارها، انواع، ویژگی‌های زیادی توضیح داده شده است. بیایید کاوش کنیم!
مبانی کنترل صدا
بیایید کنترل صدا را یاد بگیریم!
- آیا در هر زمان چای درست کرده اید؟
- یا مادر یا پدرتان را دیده اید که چای درست می کنند؟
وقتی چای درست می کنیم مقداری آب به همراه مقداری مواد داخل کتری ریخته و داخل فر می گذاریم. بعد از چند دقیقه به دلیل گرمای فر، آب شروع به جوشیدن می کند و بخار از کتری خارج می شود.
کل این کتری دارای حجمی است که در آن آب انرژی گرمایی را از اجاق می گیرد و بخار یا جرم آب از طریق گردن آن به جو آزاد می شود. این حجم به سادگی به عنوان کنترل صدا شناخته می شود .
کنترل صدا چیست؟ تعریف
در ترمودینامیک، حجم کنترل اصطلاحی است که به مطالعه تعادل جرم و انرژی برای سیستم های جاری مربوط می شود. ما انواع مختلفی از سیستم ها را مطالعه می کنیم و برای دانستن تمام جزئیات، ایده ولوم کنترل ضروری است.
بیایید تعریف کنترل صدا را ببینیم! ولوم کنترلی به عنوان حجم ثابتی تعریف می شود که جرم می تواند به داخل و خارج از مرز خود منتقل شود. سطحی که محدود به حجم کنترل است، سطح کنترل نامیده می شود. دانش مفهوم حجم کنترل برای تجزیه و تحلیل ضروری است،
- انواع سیستم های ترمودینامیکی،
- بسیاری از مشکلات ترمودینامیکی،
- ایجاد تعادل انرژی از آنجایی که ردیابی تعادل انرژی به درستی تسهیل می شود.
درک با نمودار
طرحی از حجم کنترل همراه با سطح کنترل نشان داده شده است. این فقط برای یک سیستم باز قابل اجرا است .
- به این طرح نگاه کنید، در اینجا یک فلش قرمز و آبی نشان می دهد که جرم و انرژی به ترتیب می توانند به سیستم و از سیستم منتقل شوند.
- CS یک سطح کنترلی است که حجم کنترل را از اطراف جدا می کند.
در مورد یک سیستم بسته، همه ما می دانیم که هیچ انتقال جرمی از یا به سیستم، جز انتقال انرژی نمی تواند اتفاق بیفتد. در اینجا به جای ولوم کنترل می گوییم جرم کنترل.
به این طرح نگاه کنید، در اینجا هیچ جرم یا انرژی به سیستم یا از سیستم جریان ندارد. مانند حجم کنترل، در اینجا نیز سطح کنترل جرم کنترل را از اطراف جدا می کند.
کنترل انواع صدا
بر اساس تغییر شکل، حجم کنترل به دو دسته طبقه بندی می شود:
- غیر قابل تغییر شکل
- تغییر شکل پذیر.
حجم کنترل غیرقابل تغییر شکل
- این با توجه به یک مختصات خاص ثابت می شود.
- این مختصات مرجع ممکن است با توجه به مختصات دیگری در حرکت باشد.
حجم کنترل قابل تغییر شکل
- در این حالت، مرز در حرکت است.
ویژگی های حجم کنترل
کنترل صدا دارای ویژگی های زیر است:
- این یک حجم مشخص است که در فضا مشخص شده است.
- حجم ثابتی دارد که جرم می تواند از مرز آن به داخل و خارج منتقل شود.
- به آن سیستم باز نیز می گویند.
- توسط Surface کنترل محدود شده است.
- ممکن است واقعی یا خیالی باشد.
- جرم ممکن است در یک حجم کنترل ثابت باشد یا نباشد.
- جرم ممکن است در ولوم کنترل جمع شود یا نباشد. با این حال، ما در مطالعه خود در نظر خواهیم گرفت که هیچ جرمی انباشته نخواهد شد.
- با ورود و خروج ماده به سطح کنترلی، ماده در حجم کنترل می تواند با توجه به زمان تغییر کند.
- می تواند غیر قابل تغییر یا تغییر شکل باشد.
- همچنین می تواند سفت و سخت باشد.
انتخاب ولوم کنترل
حجم کنترل بر اساس موارد زیر انتخاب می شود
- این به سادگی یک حجم دلخواه است که سیال در آن جریان دارد.
- حجم می تواند ثابت، روان، غیرقابل تغییر یا تغییر شکل باشد.
- به منظور حل انواع مشکلات حجم کنترل، ایده تعادل آنتروپی، تجزیه و تحلیل حالت پایدار و تجزیه و تحلیل یک ورودی یک خروجی.
تعادل آنتروپی
می دانیم که حجم کنترل به این معنی است که جرم و انرژی هر دو می توانند از طریق مرز منتقل شوند. بیایید یک حجم کنترلی را بگیریم که تحت فرآیند 1-2 قرار می گیرد، از تعریف آنتروپی،
جایی که،
- من – ورودی
- e – خروج
بنابراین، تغییر آنتروپی در حجم کنترل = انتقال آنتروپی توسط گرما + انتقال آنتروپی خالص بر حسب جرم + تولید آنتروپی در حجم کنترل
تفاوت بین حجم سیستم و کنترل
در یک نگاه، به نظر می رسد حجم سیستم و کنترل یکسان است، با این حال، تفاوت هایی وجود دارد که به شرح زیر است:
| Sl. خیر | شرح | سیستم | کنترل صدا |
| 1 | انتقال جرم و انرژی | سیستم باز همان حجم کنترل است اما در سیستم بسته جرم یا انرژی ثابت است | حجم کنترل همیشه ثابت است و انتقال جرم یا انرژی از سیستم و به سیستم اتفاق می افتد |
| 2 | مثال | آرایش سیلندر پیستونی | یک موتور جت، کمپرسور هوا |
می توانید روی آن مسئله ریاضی را حل کنید.
نمونه ای از کنترل صدا
اجازه دهید یک آرایش پیستون و سیلندر برای یک سیستم بسته و یک مایع جاری در یک سیستم باز را در نظر بگیریم. نمونه های دیگر عبارتند از:
- یک موتور ماشین
- آب جاری یا پایدار در لوله
- دیگ بخار
- توربین
- پمپ
- کندانسور و غیره
توضیح یک کنترل حجم و استفاده از آن برای پاک کردن مفهوم نشان داده شده است. ما از دیگ برای تولید بخار استفاده می کنیم و گرما و انتقال جرم در اینجا اتفاق می افتد. بنابراین دیگ دارای یک ولوم کنترل است. علاوه بر این، برای خروجی انرژی به توربین منتقل می شود. در توربین دارای ولوم کنترل خواهد بود.
مثال با محاسبه حجم کنترل
در نظر بگیرید، یک صفحه ثابت است و یک جریان آب به آن برخورد می کند و در 90 درجه منحرف می شود. زاویه در هر دو طرف
- سرعت آب = 2.5 متر بر ثانیه
- سرعت جریان آب (سرعت جریان جرمی) = 3 m3/s
- هیچ فشار خارجی مرتبط نیست.
چگونه محاسبه کنیم،
- نیروی فشار
- نیروی بدن
- کل نیرو
راه حل
- از آنجایی که فشار در هر دو مورد اتمسفر است، نیروی فشار صفر است.
- حجم کنترل بسیار کم است و نیروی بدن به دلیل وزن گرانش قابل چشم پوشی است.
- نیروی کل = F = ρ x Q x (V1 – V2) = 1000 x 3 x (2.5-0) = 7500 نیوتن
بنابراین، Fx = 7500 نیوتن
Fy = 0
F = (7500، 0)
یادداشت مخصوص
ولوم کنترل برای سیستم باز و جرم کنترل فقط برای سیستم بسته قابل اجرا است. این حجم کنترل و جرم کنترل هر دو یکسان نیستند و مطالعه برای حل مشکل مرتبط با ترمودینامیک ضروری است .
نتیجه
امیدوارم، ایده اصلی در مورد حجم کنترل پاک شود. چند مقاله جالب ما را بررسی کنید،
دیدگاهتان را بنویسید