Мухачёв Г.А. Щукин В.К. - Термодинамика и теплопередача (1013614), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Основными характеристиками состояния влажного газа явля. ются: о т н о с и т е л ь н а я в л а ж н о с т ь у, которая определяет сте. пень насыщения газа паром: Ч'=— Рп (8.45) Рп Рп где р и р,— плотности перегретого и насыщенного пара; р и р„ соответствующие парциальные давления. . Соотношение (8.45) справедливо только тогда, когда можно считать; что пар жидкости является идеальным газом вплоть дв состояния насыщения. При атом рп . Рп д„т ' " а„т где М,=)т — газовая постоянная пара; абсолютная влажность Р, кг1мв, определяющая массу пара, содержащегося в 1 м' газа, Р=р,; вл агос оде ржание И вЂ” это масса пара, содержащегося в 1 кг сухого газа, И= — = р„о Рг Рг или, определяя р и р, из уравнения состояния, получим И= — ' (8.46) г»п Рг Рассматривая влажный газ как газовую смесь, выведем соот.
ношения, связывающие параметры влажного газа. Пусть состояние влажного газа определяется его давлением р, температурой 1 плотностью р и относительной влажностью у. По таблицам сухогО насыщенного пара определяем для данной температуры значения Р» и р». Плотность пара в смеси по уравнению (8.45) Рп= Р»9 а плотность сухого газа Рг=Р— Р»=Р 'РР» (8.41) Парциальное давление сухого газа можно определить из урав' пения состояния 120 ()арциальное давление пара в смеси Рн= Р Р" Парциальные давления пара и сухого газа вычислим по формулам Р»=ТР»' Р»=Р— 'РР ° Плотность сухого газа найдем нз уравнения состояния Р трн Л Т (8.48) а плотность влажного газа вычислим по формуле (8.44). Влагосодержание на 1 мз и на 1 кг сухого газа определяют по формулам: 1) .
1 тр»11гг (8.49) Р тР» Если газ насыщен паром, то !Р=1 и Р=р„, а о=— !г'н Р» Кн 1Р Рн) (8.50) Массовые доли сухого газа и пара во влажном газе соответственно равны: (8.51) Используя обычное выражение газовой постоянной для смеси ~азов (см. $1.4), получим К=~Д,+~я„= — 'а„+аК„). (8.58) 'геплоемкость влажного газа можно определить, зная массовый ~о~таз его и теплоемкости сухого газа и пара, с=у„с„+д,с„= (с„+и!с„).
!+Н (8.53) нак же, как и теплоемкость, энтальпия влажного газа равна ""ме энтальпий сухого газа и пара. Следовательно, й =ай+ К.й. = — (й+ !уй.). 1+Н (8.54) 121 Если заданы для влажного газа величины р, 1, ~р, а плотность о неизвестна, то, найдя по таблицам насыщенного пара значения р и р для данной температуры, определим Рн='РР». Энтальпия 1 кг сухого газа /!с=с „1. Энтальпия пара, который находится в перегретом состоянии определяется по формуле Ив=ИВ+С(н+Срм(У Гн) (8.55) где Ив+с(„— энтальпия сухого насыщенного пара в газе ((н — тем.
пература кипения при определенном парциальном давлении); ср,„— средняя теплоемкость перегретого пара. Для пара значение Ь„может быть взято из таблиц. Таким образом, энтальпия влажного насыщенного газа — (сргу+г( !Ив+(с+срт)уч+срмЯ !+д (8.56) Тепловые процессы парогазовой смеси имеют ряд особенностей, их можно разделить на: процессы, идущие без фазовых превращений, в этом случае относительная влажность ср(1, пар в смеси находится в перегретом состоянии и только в крайнем случае достигает состояния на сыщення в=1; процессы, идущие с фазовыми превращениями; насыщенный пар при дальнейшем протекании процесса начинает конденснроваться, при этом значение Ч! остается равным единице.
Процессы, идущие при наличии фазового перехода, сильно усложняют математическое описание этих процессов и требуют специальной методики расчета. й В.а. Из-ДИАГРАММА ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА Для проведения расчетов, связанных с влажным воздухом, пользуются Ьн-диаграммой, предложенной Л, К, Рамзиным. На диаграмме по оси ординат откладываются значения знтальпни влажного воздуха из расчета на ! кг сухого газа, а по оси абсцисс — влагосодержаиие в граммах иа ! кг сухого воздуха. Диаграмма построена только для давления 74б мм рт.
ст. В осиовнон диаграмма служит для определения параметров процесса во время сушки. Рассмотрим Ьз-диаграмму для влажного воздуха. С помощью этой диаграммы можно определить состояние как влажного насы. щенного, так и ненасыщенного воздуха, т. е, рассчитать процессы, идущие с любыми значениями относительной влажности. На этой диаграмме (рис. 8.10) по оси ординат откладываетси энтальпия насыщенного воздуха Ь=срвг+гзИ", (8.57) где срв — теплоемкость сУхого воздУха; И" — энтальпиЯ сУхого на сыщенного пара при температуре 1, а по оси абсцисс — энтропия паровоздушной смеси: 122 а с~,в1п — — гс!и — +зов+Ы~срп!п — Яп!и — +яоп) э т 273 (8.58) где с,— теплоемкость сухого насыщенного пара; р, и р — соотетственно парциальные давления сухого воздуха и пара; Ро, и р~ — начальные давления сухого воздуха и пара; з„и зо,— начаяьные энтальпии сухого воздуха и пара.
На диаграмме наносятся изобары (р~)рз)р, и т. д.), изохоры (а~>па оз и т. д.), изотермы (1~<!з(гз и т. д.) и линии постоянного влагосодержания (А( (А(с(з и т. д.). Несмотря на то что диаграмма построена для насыщенного влажного воздуха, по =ьим аей можно определить и параметры ненасыщенного влажного воздуха.
Для этого отношение ф=рп/Р, должно быть м заменено отношением У СОП51 (8.59) Р)Р =т где Р— действительное давление влажного воздуха; р'— условное давление, при котором влажный воздух заданного влагосодержания (0 = =сонэ!) становится насыщенным в изотермическом процессе сжатия. При такой замене ф давление р' определяется изобарой, проходящей через данную точку диаграммы, для которой известно действительное значение давления р. Зная действительное давление влажного воздуха, можно определить значение ф по формуле (8.59).
Объем влажного воздуха может быть определен из следующих соотношений: 5, НДФ,/(Н8 К) Рис. 8.!О (т Р 1/ т откуда ъ'= !т'/ф (8.60) На Ьз-диаграмме в связи с тем, что изобары насыщенного воздуха в данной точке не соответствуют действительному давлению, ана атропия в этой точке не будет соответствовать действительному "ачению энтропии. Для определения энтропии насыщенного воз- 123 духа на Ьэ-диаграмме проведены кривые Аз=)(~р). Действитель, нов значение энтропии влажного воздуха э=з'+Ьэ> (8.6!) где з' †значен энтропии в данной точке; Аз — поправка к деи.
ствительному значению энтропии. Погрешность расчетов для не. насыщенного воздуха не превышает 4 ... 57о. Ьэ-Диаграмма позволяет рассчитывать процессы, связанные с расширением и сжатием влажного воздуха, увлажнением его, впрыском в камеру сгорания или компрессор двигателя и т. п. Техническая термодинамика В разделе рассматриваются течение газа через сопла и диффу зары, рабочие процессы в компрессорах и детандерах как составных частях энергетических установок, циклы тепловых машин, включая циклы поршневых двигателей, газотурбинных и паросиловых установок, холодильных машин и тепловых насосов, принципы и анализ эффективного и оптимального преобразования энер. гии в циклах.
ГЛАВА 9 ТЕЧЕНИЕ ГАЗОВ Процессы, совершающиеся в турбинах, центробежных и осевых компрессорах, реактивных двигателях и т. п., сопровождаются различными преобразованиями энергии, которые происходят в движущемся газе. Теория и расчеты этих машин строятся на общих данных и положениях теории газового потока. Эта теория не только дает возможность изучения отдельных процессов в движущемся газе, но и устанавливает условия, которые влияют на протекание этих процессов и их эффективность. Изменение состояния газообразного тела в потоке базируетсз на основных законах термодинамики и ряде допущений (см.
$3.5) Исходя из этих допущений, газ при движении проходит ряд Яо следовательных равновесных состояний. При отсутствии трепах процесс изменения состояния будет обратимым, несмотря на то что он не происходит бесконечно медленно (квазистатически). На основе принятых допущений стационарное течение газа описывается системой уравнений, в которую входят уравнения не разрывности, энергии (первого закона термодинамики) и состоя ния газа, движение которого изучается. Если при теплоизолироваином течении газа отсутствуют силв трения, то течение будет изоэнтропным и состояние движущегос" газа меняется по закону адиабаты. Адиабатное течение газа имг' 124 т важное значение в теории турбин, компрессоров, реактивных Аяигателей, и поэтому настоящая глава посвящена изучению этого течения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
