teplotekhnika (Учебник по теплотехнике. Ерофеев, Семенов, Пряхин), страница 11

2.19.24-/ЖІо//-я.І-г\1гЅЅРис. 2.18. Изотермический процесс55`ТАрА1_/ргІпЧ,лК,ІЫ»2+\\з= сопЅҐ:2$=соп$ІІІ>Рис. 2.19. Изоэнтропный (адиабатный) процессДля адиабатного (без теплообмена) процесса (14 = О и сіІ = -сіи, следовательно,І= -Аи = іІ - і2 - (рІуІ - р2у2).(2.44)Адиабатный процесс изменения состояния пара может быть приближенно описан эмпирическим уравнением ру* = сопзї.

Для влажного парас начальным паросодержанием хІ показатель адиабаты /< = 1,035 + О, Іх'.Таким образом, для сухого пара (х = І) показатель адиабаты /< = 1,135.Для перегретого пара опытным путем установлено значение /< = І,3. Этозначение достаточно близко к действительному лишь при давлении пара невыше 4 МПа.Следует иметь в виду, что этот показатель не равен отношениюсус,(что справедливо для идеального газа), а является только эмпирическимпоказателем степени.Процесс дросселирования - это термодинамический процесс неравновесного расширения газа, пара или жидкости, происходяший без производства работы над внешней средой._Если пренебречь изменением кинетической энергии потока пара до ипосле прохождения его через дросселируюшее устройство, то процессадиабатного дросселирования выразится уравнением сіі = О или 12 = іІ,что означает, что конечная удельная энтальпия равна начальной.

Этоследует из уравнения первого начала термодинамики для потока: (14 = оі ++ оіпот, где (14 = 0 при адиабатном дросселировании; (НПОТ = 0, так как нетни работы истечения, ни отдачи вовне технической работы.Следовательно, процесс адиабатного дросселирования - это процесспри постоянной удельной энтальпии (изоэнтальпный).Наиболее просто и наглядно этот процесс иллюстрируется в диаграмме із (рис. 2.20). В области низких давлений (правая часть диаграммы)изоэнтальпа практически совпадает с изотермой. В области высоких давлений линия і= сопзї пересекает изотермы, и в процессе дросселирования пара температура перегретого пара значительно снижается (охлаждающий эффект Джоуля-Томсона).56130281 (є:Рис.

2.20. Процесс дросселирования'ІІ`.2д24%]ьувПроцесс дросселирования принадлежит к ярко выраженным неравновесным процессам, так как течение потока пара в этом случае можетпроисходить только в область пониженного давления. При прохождениичерез дроссельный орган скорость струи резко возрастает, а затем в свободном сечении трубопровода за дросселем вновь принимает прежнеезначение. Кинетическая энергия потока тратится на вихри и внутреннеетрение, т.е. переходит вновь в теплоту с восстановлением прежнего значения удельной энтальпии. Как во всяком необратимом процессе, удельная энтропия возрастает (хотя 4 = 0).

Горизонтальная прямая процессадросселирования І-а-2 в диаграмме із не может рассматриваться какизображение, верное для всех последовательных равновесных состояний. Промежуточные точки не характеризуют действительных состояний пара в процессе; только начальная и конечная точки определяютравновесные состояния до и после необратимого процесса дросселирования.2.4.

Влажный воздухОсновные свойства влажного воздуха. Атмосферный воздух всегда содержит то или иное количество водяного пара. Смесь сухого воздуха с водяным паром называется влажным воздухом. Кроме водяного пара влажный воздух может содержать мельчайшие капельки воды (в виде тумана)или кристаллы льда (снег, ледяной туман).В связи с возможностью перехода воды влажного воздуха в различныеагрегатные состояния при изменении параметров атмосферного воздуханеобходимо учитывать его специфические свойства.Давление влажного воздуха равно сумме парциальных давлений сухого воздуха рв и водяного пара рп: р = рв + р".

Плотность влажного воздухаможет быть определена как сумма плотностей сухого воздуха рВ и водяного пара р", взятых при парциальных давлениях и температуре смеси:=РРВ + РППри заданных параметрах влажного воздуха всегда существует такоесостояние, когда в нем находится максимальное количество водяного57пара. Такой влажный воздух называется насыщенным. Он состоит из сухого воздуха и сухого насыщенного пара.Для насыщенного воздуха парциальное давление водяного пара рПравно давлению его насыщения при температуре воздуха р", т.е. рп = рН.Если рп < рн, то водяной пар в воздухе будет в перегретом состоянии,а такой воздух называется ненасыщенным.При охлаждении этого воздуха состояние водяного пара, находящегося в нем, можно довести до состояния насыщения.

Температура, до которой надо охладить ненасыщенный воздух данного влагосодержания, чтобы он стал насыщенным, называется точкой росы (р. Определяется точкаросы по таблицам насыщенного пара как температура насыщения припарциальном давлении пара. Если температура воздуха ниже точки росы, то произойдет конденсация избытка влаги.Кроме парциального давления и температуры точки росы, состояниевлажного воздуха может характеризоваться абсолютной и относительнойвлажностью, влагосодержанием.Абсолютной влажностью воздуха называют массу водяного пара, содержащуюся в І м3 влажного воздуха. Она равна плотности пара во влажном воздухе:Рп = рп/(КПП,(2.45)(р = рп/р".(2.46)где КП - газовая постоянная водяного пара.Относительной влажностью воздуха (р называют отношение массыпара в І м3 влажного воздуха рп к массе пара в І м3 насыщенного воздухарн при одинаковых давлениях и температурах:Поскольку плотности рп и рн относят к одной и той же температуре;то по закону Бойля-Мариотга их отношение можно заменить отнощеднием давлений:Ф = рп/рн-(2.47)Для насыщенного воздуха ср = І (ф = 100%), а для ненасыщенного (р < І.При обработке воздуха в системах сушки, системах кондиционирования воздуха и прочих изменяется его влажность, а количество сухого воздуха остается постоянным.

Поэтому об изменении состояния воздуха вданных процессах удобней судить по изменению количества влаги в І кгсухого воздуха. Эту величину называют влагосодержанием. Она равна отношению массы пара, содержащегося во влажном воздухе, к массе сухого воздуха, т.е.д= -(МП/Мв) = рп/рв.Величину добычно измеряют в граммах на килограмм.58(2.48а)'Если считать водяной пар идеальным газом, то уравнение состояниядля пара и сухого воздуха, входящего в состав влажного воздуха, при общих Ти Узапищется как рПУ= МпКпТи рвУ= МВКВТ.Разделив почленно одно уравнение на другое, получима = р-"р-В = 622-рд = 622-_рп,'Рв РпРвррп(2.486)где р - давление влажного воздуха, Па.Для насыщенного воздуха(1,, = 622рн/(Р - рН),(249)где дн - максимально возможное влагосодержание влажного воздуха (безналичия конденсированной воды).

~Энтальпию влажного воздуха І определяют как сумму энтальпий сухого воздуха и водяного пара и относят ее к І кг сухого воздуха, кДж/(кгсух. возд.),1= і, + гПа/1000 = 1,0048: + гПа/1000.(2.50)Энтальпию пара іп находят по таблицам водяного пара или по эмпирической формуле1,, = 2500 + 1,80681,(2.51)где 2500 кДж/кг - скрытая теплота парообразования воды; 1,80681- теплота перегрева пара; 1- температура влажного воздуха.Массовая теплоемкость влажного воздухас = св + спа/1000.

\(2.52)При расчетах с влажным воздухом параметры насыщенного воздухаопределяются по психрометрическим таблицам, в которых приводятсяданные по парциальному давлению пара, влагосодержанию, плотности,теплоемкости и энтальпии насыщенного воздуха в зависимости от температуры.Наряду с таблицами насыщенного воздуха в расчетах применяют диаграмму И влажного воздуха, предложенную Л.К. Рамзиным. В координатах И наносят зависимости основных параметров влажного воздуха:температуры, влагосодержания, относительной влажности, парциального давления и энтальпии при заданном барометрическом давлении(рис.

2.21). По оси ординат откладывают энтальпию на І кг сухого воздуха, а по оси абсцисс - влагосодержание воздуха (в граммах на І кг сухого воздуха). Для удобства расположения отдельных линий диаграммустроят в косоугольной системе координат с углом между осями 135°. Линии постоянной энтальпии (І = сопЅІ) проходят под углом 135° к ордина59возд.сух.кгІ/кДжІ,ЭнтальпияДЗВЛСНИСпод”имм.р,ЫюеПарЦИЗЛЬНОЄ0070ст.рт.2050Влагосодержание (І, г/ І кг сух. возд.пара40Рис. 2.21. Диаграмма Ікідля влажного воздуха (при давлении 760 мм рт. ст.)там, а линии постоянного влагосодержания (д = совы) располагаютсяпараллельно оси ординат.Так как область диаграммы, расположенная между горизонталью,проведенной из начала координат, и осью абсцисс, не представляет интереса для расчетов с влажным воздухом, ее в диаграмме обычно не приводят, а значения влагосодержания с! переносят с оси абсцисс на вспомогательную горизонтальную линию.

На диаграмме И наносят линии по60стоянной температуры (І = сопЅІ) и относительной влажности (ср = сопЅІ).Кривую с относительной влажностью ср = 100% строят по даннымтаблиц насыщенного воздуха. Область диаграммы выше этой кривой от-носится к области ненасыщенного влажного воздуха, а область диаграммы ниже кривой насыщения (ср = 100%) характеризует состояние перенасыщенного влажного воздуха, т.е. когда насыщенный воздух содержитвлагу в жидкой или твердой фазе (туман). Поскольку эта часть диаграм-мы не используется в расчетах, то ее не строят. В данной части диаграммы проводят линию парциального давления пара р.Диаграмму М строят для определенного барометрического давления(760 мм рт.