First Law of Thermodynamics for Steady Flow System | हिंदी में विस्तार से

First Law of Thermodynamics for Steady Flow Process

जब हम thermodynamics को open systems (जहां mass enter और exit कर सकता है) पर apply करते हैं, तो उसे Steady Flow Energy Equation (SFEE) कहा जाता है। यह First Law of Thermodynamics का एक विशेष रूप है जो steady-flow conditions के लिए होता है।

Steady Flow System क्या होता है?

Steady flow का मतलब है कि system के अंदर की properties (जैसे pressure, temperature, velocity आदि) time के साथ change नहीं होतीं। Example: turbines, compressors, nozzles, boilers, condensers, etc.

Steady Flow Energy Equation (SFEE)

First Law को per unit mass के लिए steady flow में लिखा जाता है:

Q - W = (h₂ - h₁) + (V₂² - V₁²)/2 + g(z₂ - z₁)

• Q: Heat transfer per unit mass
• W: Work done per unit mass
• h: Enthalpy (h = u + Pv)
• V: Velocity of fluid
• z: Elevation height

यह equation total energy change को show करता है जिसमें internal energy, kinetic energy और potential energy शामिल होती है।

Various Devices में First Law का Application:

1. Nozzle & Diffuser:

Main Purpose: Velocity change

• Q ≈ 0, W ≈ 0, z₂ - z₁ ≈ 0
• Equation: (V₂² - V₁²)/2 = h₁ - h₂

2. Turbine:

Main Purpose: Work output

• Q ≈ 0, z change negligible
• W = h₁ - h₂

3. Compressor & Pump:

Main Purpose: Work input

• W = h₂ - h₁

4. Heat Exchanger:

Main Purpose: Heat transfer without work

• W ≈ 0
• Q = h₂ - h₁ (per fluid stream)

5. Throttling Device:

Main Purpose: Pressure drop (isenthalpic)

• Q = 0, W = 0 ⇒ h₁ = h₂

निष्कर्ष (Conclusion)

Steady flow systems में First Law को Steady Flow Energy Equation के रूप में apply किया जाता है। हर एक device की application में कुछ assumptions होते हैं, जिनके आधार पर energy balance किया जाता है।