teplotekhnika (Учебник по теплотехнике. Ерофеев, Семенов, Пряхин), страница 12

ст. на рис. 2.21).Линия насыщения (ср = 100%), а другие линии относительной влажности (ср < 100%) при разных барометрических давлениях различны, таккак при различных давлениях в объеме 1 кг воздуха содержится различное количество пара. Несмотря на это, по И диаграмме, построенной длязаданного барометрического давления, можно производить расчеты параметров влажного воздуха и для других давлений. Любая криваяср = сопзс на данной И диаграмме может быть использована для любыхбарометрических давлений, однако, относительная влажность окажетсяразличной и определится отношением р/ср = сопзт. Так, линия насыщения для различных давлений будет соответствовать линиям диаграммыИ для р = 760 мм рт.

ст. по соотношениюр/ср = 760/І = 380/0,5 = 608/0,8 =- і)- _- сопЅІїо- _,Ф7воФ= сопЅІ,(2.53)давлениям р = 380 мм рт. ст. - ср = 0,5; р = 608 мм рт. ст. - ср = 0,8 и т.д.Основные процессы изменения состояния влажного воздуха. Если надиаграмме Іс! известна точка, характеризуюшая состояние воздуха, толегко определить все параметры его состояния (рис. 2.22). Когда состояние влажного воздуха характеризуется точкой А, лежащей выше кривойср = 100%, водяной пар в воздухе будет находиться в перегретом состоянии. Если заданная точка А' находится на кривой насыщения, то водяной пар в воздухе будет в состоянии насыщения.

И наконец, если заданная точка А” лежит ниже кривой насыщения, то температура влажноговоздуха будет ниже температуры насыщения и в нем будет влажный пар,т.е. смесь сухого насыщенного пара и капелек воды.По диаграмме И может быть найдена температура точки росы. Дляэтого необходимо из точки, характеризующей заданное состояние влажного воздуха, провести прямую, параллельную оси ординат до пересечения с кривой ср = 100%.

Изотерма, пересекающая в указанной точке кривую насыщения, будет характеризовать температуру точки росы Ір.61Рис. 2.22. Диаграмма для определения параметров состояния[ииа, ас а,а'ц"Аа, асадуРис. 2.23. Процесс смешения воздуха различных состояний:а - без образования тумана; б - с образованием туманаНа диаграмме Іс! можно построить различные процессы изменениясостояния влажного воздуха.А.

Смешекие воздуха различных состояний. Рассмотрим процесс смешения воздуха, состояние которого характеризуется параметрами в точках Іи 2(рис. 2.23). Воздух с параметрами ІІ и (рІ имеет массу МІ кг, а воздух с параметрами 12 и ср2 -› М2.

Требуется определить его состояние после смешения.Уравнение теплового баланса при смешении воздухаМІІІ + М2І2 = (МІ + М2)Іс,(2.54)а уравнение баланса влагимм, + м2д2 = (м1 + мдас.62(2.55)Из приведенных уравнений можно найти знтальпию и влагосодержание смеси:1с = (м, 1, + м2/2)/(мІ + м2);ас = (мІа, + м2а2)/(м, + м2›.(2.56)(2.57)Преобразуя уравнения, получимМІ/М2 = (1.

- /,›/< 1,. + ы = (а. - ад/ш, - а».Отсюда следует, что процесс смешения изобразится прямой линией,проходящей через три точки І, 2 и с. Точка с может быть найдена либо повычисленным значениям Іс и сіс, либо графически, если расстояние между точками І и 2 разделить обратно пропорционально массам смешиваемого воздуха: МІ/М2 = (с - 2)/(с - І).Б. Охлаждение влажного воздуха. Возможны два случая.І. Когда температура охлаждающей поверхности выше температурыточки росы гр или равна ей.2. Когда температура охлаждающей поверхности ниже Ір.В І-м случае охлаждение влажного воздуха от 10 до І не сопровождается конденсациеи влаги на поверхности охлаждения.

роцесс охлаждения на диаграмме Ісі протекает по линии (1 = сопЅІ. В предельном случаеон заканчивается на линии (р = 100% (рис. 2.24, а). Относительная влажность в данном процессе возрастает от срІ до ср2. Рассмотренный процессназывается сухим охлаждением воздуха. Во 2-м случае (рис. 2.24, б) процесс охлаждения воздуха сопровождается его осушением. На охлаждающей поверхности, имеющей температуру ниже температуры точки росыоаца'оРис. 2.24.

Процессы охлаждения воздуха:а - сухого; 6-«мокрого»63Рис. 2.25. Подогрсв влажного воздуха(!0_п < гр), образуется слой конденсата, и воздух, соприкасающийся с ним,будет находиться в насыщенном состоянии.Вблизи поверхности охлаждения состояние насыщенного воздуха надиаграмме ІсІ определяется точкой 2, в которой его температура равнасредней температуре охлаждающей поверхности (12 = Іол), а относитель-ная влажность ср = 100%.

По мере удаления от поверхности охлаждениятемпература воздуха возрастает. Таким образом, процесс охлаждениявоздуха в поверхностном охладителе можно представить как процесссмешения воздуха, поступающего в охладитель (точка І), и насыщенно-го воздуха у поверхности охлаждения (точка 2). На диаграмме И данныйпроцесс условно изображается прямой линией 1-2. Состояние воздухана выходе из охладителя должно определяться точкой с, лежащей на прямой. Положение точки с при прочих равных условиях зависит от площади поверхности охлаждения.Рассмотренный процесс называется «мокрым».

При таком охлаждении воздуха его влагосодержание уменьшается на Аа' = а'І - (Іс.Одновременно с понижением температуры воздуха понижается -егоотносительная влажность. Если задано состояние воздуха на входе в охладитель (точка І), то область мокрого охлаждения на диаграмме Іс! ограничивается линией І-Р ((1 = сопЅІ), характеризующей предельный проЦесс при сухом охлаждении, и линией І-К, касательной к линии насыЩения ср = 100%.В.

Подогрев влажного воздуха. При прохождении через поверхностныйподогреватель влажный воздух подогревается без изменения влагосодержания (д = сопЅІ). Относительная влажность его в данном случае понижается. На диаграмме М(рис. 2.25) изменение состояния воздуха при подогреве изображается вертикальной прямой. Точка [соответствует начальному, а точка 2 - конечному состоянию воздуха. Положение точки 2 надиаграмме можно определить по температуре воздуха на выходе из подогревателя.64ГЛАВА 3РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС ТУРБИНЬІ И КОМПРЕССОРА3.1.

Идеальная газовая турбина и идеальный компрессорРассмотренные ранее политропные процессы совершаются в условияхзамкнутой системы, когда превращаемой энергией тела является еговнутренняя энергия, а механической работой - работа измененияобъема.Вместе с тем в теплоэнергетике широко используются процессы превращения энергии в условиях открытой системы (потока). Для такихпроцессов, совершающихся в турбине или в компрессоре любого конструктивного оформления, характерно то, что разностью кинетическихэнергий на входе и выходе устройств можно пренебречь. В этом случаепервый закон термодинамики:.сіІт=єіє1-о: или2ач=аі+аш7+дітежВ случае адиабатного процесса получимсиТех = -аіилм /тех = і, - і2,(3.1)где іІ и і2 - удельные энтальпии рабочего тела перед входом его в турби-ну (компрессор) и после выхода из нее.Таким образом, независимо от типа турбины и свойств рабочего телаудельная работа, произведенная потоком в турбине, обеспечивается засчет уменьшения удельной энтальпии рабочего тела.

Применительно ккомпрессорам независимо от их типа и конструктивного исполнения затраченная на привод компрессора (отрицательная) техническая работа[Тех преобразуется в увеличение энтальпии рабочего тела. Графически этиработы представлены в диаграммах ру и 'ГЅ на рис. 3. І.Для газовых турбин работу принято вычислять через термические параметры р и у. Для получения такой зависимости из сравнения выражения первого закона термодинамики (см. ранее) получаем2(11Тех = -усір или ІТех = -І мар.1(3.2а)65рІр,Р2р”1Тирл ІР:рдгехТ л2р1_ [тех2р:2Т?Ё2Ірі»їІЁРис.

3.1 . Схемы работы турбины (а) и компрессора (б)Соотношение между работой изменения объема и технической работой найдем из уравнения (2,18) политропного процесса в дифференциальной форме:-усір = прбу или[их = пІ,(3.26)т.е. удельная работа открытой системы (потока) в п раз больше удельнойработы изменения объема.Соотношение (3.2а) позволяет использовать выведенные ранее приисследовании политропных процессов формулы для работы измененияобъема.Машины, предназначенные дляповышения давления газообразныхтел, называются компрессорами. Попринципу работы они подразделяются на поршневые, центробежныеи осевые.Рассмотрим идеальный поршневой компрессор, в котором отсутствуют потери, свойственные реаль-ным машинам (рис.

3.2). При движении поршня вниз через всасывающий клапан в цилиндр поступаетр2Рис. 3.2. Схема работы поршневого, компрессора66газ под давлением р'. Всасывание надиаграмме изображается линиейа-І. При обратном ходе поршня иЗаКРЫТЫХКлапанахПроисходитсжатие газа до требуемого давленияр2 (процесс 1-2). По достижениидавления р2 открывается нагнетательный клапан, и сжатый газ выталкивается из цилиндра (процесс 2-Ь).Приведенная индикаторная диаграмма идеального компрессора неможет быть отождествлена с термодинамическим циклом, посколькупри его работе отсутствует термодинамическая замкнутость процессов.Процессы всасывания и нагнетания протекают с переменным количеством рабочего тела, поэтому не являются термодинамическими изобарами.Площадь индикаторной диаграммы а- І-2-Ь выражает работу, расходуемую компрессором за один оборот его вала.В теории компрессорных машин принято иное правило знаков для работы и тепла, чем в термодинамике тепловых двигателей.