Крутов В.И. - Техническая термодинамика (1062533), страница 34
Текст из файла (страница 34)
После этого числовые значения всех тепловых величин находятся непосредственно по з!-диаграмме по положению начальной и конечной точек графика процесса. Изменение удельной внутренней энергии пара в процессе определяется по формуле Ьи = и, — и, = 1, — !, — (рава — р,о,) (396) при всех термодииамических процессах. Теплота, сообщаемая пару в процессе, может определяться по формулам: (397) (398) (399) для изохорного процесса д = /, — !, — и (р, — р,); для изобарного процесса д = !, — !,; для изотермного процесса д = Т (з, — з,).
Удельная работа пара для этих процессов, согласно первому закону термодинамики, есть разность Е = д — Ьи (400) 461 с учетом алгебраического знака входящих в нее величий. При расчете изоэнтропного изменения состояния можно использовать уравнение изоэнтропы рпь = сопз(, которое дает лишь приближенное значение искомой величины. Связано это с тем, что для паров й ~ о„/су (й — эмпирическая величина, соответствующая данному веществу и данному давлению).
Например, для влажного водяного пара во многих (но не во всех!) случаях справедливо соотношение Цейнера й = 1,036 + О,!х; для перегретого водяного пара й 1,3. Ввиду большой сложности уравнений состояния реальных газов термодинамические параметры состояния обычно сводятся в таблицы. При разработке таких таблиц используются надежные экспериментальные данные, а вычисления проводятся на ЭВМ. Таблицы параметров состояния обычно разбивают на две группы. Первая группа (две таблицы в тексте не приводятся) выявляет тепло- физические свойства жидкости и пара па линии насыщения. Так как давление и температура насыщения связаны между собой однозначно, то в одной таблице в качестве аргумента приводят температуру насыщения, в другой — давление.
В каждой из этих таблиц даны функциональные значения удельных объемов, энтальпии и энтропии на нижней и верхней пограничных кривых, а также удельной теплоты парообразования. По ним можно определить 'все параметры состояния влажного пара. В таблицах для однофазной области (вторая группа) параметры состояния приводятся по изобарам (табл. 6) в зависимости от температуры (/,' С; о, мх/кг; !, Дж/кг; з, Дмг/ (кг ° 1Я!. 'В качестве примера построения таблиц для одиофазиой области (вторая группа) приведе.
па табл. 6 для давления !00 кПа. Под цифрой, указывающей нужную пзобару (в данном случае 100 кПа) показаны значения параметров жидкости (и', !', з') и сухого насыщенного пара (о", /', з"), соответствуя щие температуре насыщения /„= 99,63' для выбранного давления. Таблица 6 «=гав «и« ги — — 99,63 а' 0,0010434; П 417 51; в' 1,3027! а« 1«6946; !' =2675,7,! я' 7,3608 0,9548 1,0752 1,! %5 0,0010228 О,ОО!0292 0,00!0361 293,$ 377,0 70 80 90 1,696 1,745 1,793 2676,5 2676,7 2716,8 7,3628 7,4164 7,4681 100 110 120 .
22,1 Мйи 374,12' С (647,12 К) О, 003147 цз/кр .2095,2 «Дж/кг 4,4237 к Дж7кр Наиболее распространенным рабочим телом в энергетике является вода. Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара, разработанные советскими учеными М. П. Вукаловичем, В.
В. Сычевым, С. Л. Ривкиным, А. А. Александровым, легли в основу рекомендаций Международного комитета по уравнениям для воды и водяного пара во всей области параметров состояния. Глава Х! ВЛАЖНЫЙ ВОЗДУХ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ В И. Параметры аиажного воздуха В атмосферном воздухе всегда содержится то или иное количество влаги в виде водяного пара. Такая смесь сухого воздуха о водяным паром называется влажным воздухом. Кроме водяного пара влажный воздух может содержать мельчайшие капельки воды (в виде тумана) или кристаллы льда (снег, ледяной туман). Водяной пар во влажном воздухе мо!кет быть в насыщенном Далее, в зависимости от температуры (Ю) параметры жидкости находятся над горизонтальной чертой, параметры перегретого пара — под чертой. Данные (табл. 6) по воде от данных по перегретому пару отделяются горизонтальной чертой (первые — над чертой).
Параметры критического состояния воды: Давление Температуре Удельный объем Удельная витяльпия Удельная энтропия или перегретом состоянии. Смесь сухого воздуха и насыщенного водя.- ного пара называют н а е ы щ е н н ы м в л а ж н ы м в о з д у х о м. Смесь сухого воздуха и перегретого водяного пара называют н е н асыщенным влажным воздухом. Температура, до которой необходимо охлаждать ненасыщенный влажный воздух, чтобы содержащийся в нем перегретый пар стал насыщенным, называется температурой точки росы.
Лрн дальнейшем охлаждении влажного воздуха (ниже температуры точки росы) происходит конденсация водяного пара. Обычно влажный воздух имеет низкое давление, а парциальное давление водяного пара во влажном воздухе еще меньше. Вследствие этого его свойства мало отличаются от идеального газа. Расчет процессов с влажным воздухом обычно проводится при условии, что количество сухого воздуха в смеси не изменяется и равно лг, = сопз1 = 1 кг.
Переменной величиной является количество со. держащегося в смеси пара. Поэтому все удельные величины, характеризующие влажный воэ. дух, относятся к с у х о и у в о з д у х у (а не к смеси). Далее рассматриваются основные параметры влажного воздуха. Абсолютная и относительная влажность воздуха. А 6 с о л юг. иой влажноатью воздуха называют массу водяного пара (кг), содержащегося в 1 м' влажного воздуха. Так как влажный воздух представляет собой газовую смесь, то обьем пара в смеси равен объему всей смеси, следовательно, абсолютная влажность может быть выражена в виде плотности пара р, в смеси при своем парциальном давлении р, и температуре смеси Р. = т„1Р, = щ„(У,ч (401) Относительной влажностью воздуха у, называется отношение абсолютной влажности р„к максимально возможной р„, когда прн данном давлении и температуре воздух насыщен водяным паром (р„„, = (402) гг ра(рч1ах~ Для идеальных газов отношение плотностей компонентов смеси можно заменить отношением парциальных давлений, поэтому р = Р.Фр..., = р*Ъ., (403) где р„, и„„, — парциальное давление водяного пара во влажном воз.
духе и максимально возможное; р, — давление насыщенного водяного пара (р ч, = р„). Можно отметить три характерных состояния влажного воздуха: р, ( р„— воздух ие насыщен влагой, при этом р, < р„и водяной пар перегрет; р„=р„— воздух насыщен влагой, р, = р„и водяной пар сухой; р, ) р„— воздух пересыщен влагой, р„= р„и водяной пар влажный. Если величины ~р„р„,„, и р „„известны, то абсолютная влажность воздУха Р, = <(йчоч,ч, и паРциальное давление водЯного паРа во влаж- 6" 163 ном воздухе р, = «й,р, . В полученных выражениях р „и р „находятся по таблицам водяного пара по температуре влажного зонду.
ха. Влагосодержание и степень насыщения. В л а г о с о де р ж ан и е м г( влажного воздуха называют отношение массы т, водяного пара, содержащегося во влажном воздухе, к массе ят, сухого воздуха: г( = т,/т, = р,/р,. (404) Молярным влагос одержанием называют отноше. ние количества водяного пара, содержащегося во влажном воздухе, к количеству сухого воздуха: х = (тд/Мп) (Мв/тв), (405) где т„и т„— соответственно массы водяного пара и сухого воздуха, кг; М, н ̄— соответственно молярные массы водяного пара н сухого воздуха. Так как М, = 18,0!б кг/моль, а М, = 28,95 кгlмоль, то х = = 1,6!г( моль!моль или г( = 0,622 х кг/кг.
Так как для смеси ндеальйых газов отношение количеств различных газов в молях равно отношению парциальных давлений этих газов, то х= р„/(р — р,) г( = 0,622р,/ (р — р„), (406) илн (407) где р„— нарциальное давление водяного пара; р — давление влажного воздуха; (р — р,) — парцнальное давление сухого воздуха.
Выражение (407) дает возможногть получить парциальные давления пара р„ = др/ (0,622 + г0 (407а) и сухого воздуха р, = 0,622ру (0,622 + 4. (408) Если р, = р„при данной температуре, то влагосодержание при состоянии насыщения на 1 кг сухого воздуха определится выражением дн = 0 622ра/ (р — р ) (409) 164 а молярное влагосодержание х =. р„'/ (р — р„). (410) Давление насыщения ра нри соответствующей температуре определяется по таблицам насыщенного водяного пара. Выражения (409) и (410) показывают, что при рв - р г( -+-оо; а) оо соответствует одному водяному пару, а д = 0 — только сухому воздуху. В некоторых расчетах применяют в качестве относительной меры паросодержания с т е п е н ь н а с ы щ е н и я ф определяемую отношением !р = гИю (411) 'Формулы (403), (407), (409) и (411) показывают, что величины ф и у связаны между собой соотношением ф = Ф (Р— Рп)/ (Р— Рп).
(412) Так как для процессов, происходящих в атмосфере, значения Р, и р„ малы по сравнению со значениями р, а вблизи насыщения значения Р, и Р„мало отличаются друг от друга, то с достаточной степенью точности в таких случаях можно принимать ф ж ~р. Плотность, удельная газовая постоянная и средняя молярная масса вл1жного воздуха. Плотность р влажного воздуха равна сумме плотностей сухого воздуха р, и водяного пара р,: Р— Рп + Рп. (413) Значения р, и р, должны. выбираться при их парциальных давлениях Р, и р„ и температуре влажного воздуха. Согласно уравнению состояния, р, = Р,/, Я,Т ), р„ = Р,/ Я,Т ), поэтому выражение (413) преобразуем: р = Р„/ (й,Т„) + Р,/(Р..Т ), (414) где Т вЂ” температура влажного воздуха. Если учесть, что удельная газовая постоянная сухого воздуха //, = 287 Дж/ (кг К) и пара й, = 462 11ж/ (кг .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
