Крутов В.И. - Техническая термодинамика (1062533), страница 49
Текст из файла (страница 49)
Отклопения первого вида с ростом температуры уменьшаются, а ьторор,' ~ - го — возрастают. Однако многие .; Г Рв. ' ", растворы ведут себя практически гвквв ' как идеальные. Учитывая простоту ..г' рэрв 7 рьэ, закономерностей длл идеальных растворов ь( сложность реальных р 1 систем, часто сознательно допускают некоторую неточность, считая реальный раствор идеальным: .такал Гэнрв - Ответ на вопрос, до каких концен-к траций и с какой степенью точно- сти поведение данного раствора Рис. 64. Зависимость парниальных и ,обптего давления пара.от состава для подчиняется законам идеального идеального и реального растворов раствора, может дать только экс- перимент. Растворы, для которых зависимость парциальных и общего давления от состава выражается прямыми линиями '(закон Рауля (552) на рис, 64), представляют тот предел, к которому приближаются реальные растворы.
Исходя из этого, реальные растворы н соответствующие им графики классифицируют по характеру отклонений от закона ',Рауля. Кривые, построенные по.экспериментальным данным при г, -ь 1 и гв — 1, должны быть касательными к прямйм, выражающим закон 'Рауля (разоавлениый рвстщф, и при гт-+ й к г,=ь О вэгеть касатель- иые прямые, соответствующие .ззксгяу !Генри (555). Обычно оба компонента:имеют отклонения винного знака от закона РауляХ увеличением отклонений от этого закона а»рямолииейные отрезки изотерм на диаграмме состеяиий вдазлеиие — состав» сокращаются и может появиться экстремум.
В. точках сгксяремума растворы:обладают предельными отклонениями от закона Рауля. Для всех резльных растворов сохраняются законы Коновалова. Трех- и многокомпонентные растворы являются более сложнтями юистемамн. При изучении таких систем основное значение имеет экспе- !г Т,я' й) Т« тиг 'т'г гй!! «% О УР«% Рис йй.-хт.диагравгв!а кипения раствора: а — Хне в вове; и — КО!! в вове римент. Состав трехкомпонентных растворов изображается о помощью точек, расположенных на плрскости равностороннего треугольника,' вершины которого отвечают индивидуальным веществам.
Диаграммы строят по эксперихгеитарьным точкам. Так же как для бинарных сис-, тем, здесь применимо правило рычага. Для изображения состава четырехкомпонентных систем применяет-1 ся правильный тетраэдр. Реальные растворы часто используются в качестве рабочих тел в ,' таких теплотехнических установках, как парогенераторы, коцднпионеры, абсорбционные холодильные машины и др. Так, например,! в абсорбционных холодильных машинах применяются растворы Ни50„.' !(ОН, ИаОН в воде. Так как аммиак лучше других веществ растворя- ' ется в воде (1 объем воды при 0'С растворяет (000 объемов )!)На), он, используется наиболее часто.
В генераторе такой машины за счет под» зеленной извне теплоты испаряется водоаммиачный раствор, тем-; пература кипения которого на ЬТ (554) ниже температуры кипения, чистого растворителя при том же давлении (рис. 55, а). Согласно (563), ' состав полученного пара отличается пт состава раствора и содержит в! большем количестве аммиак, который имеет- меньшую температуру1 гз! кипения при данном, давлении (рис.
65, а). Так как согласно (556) дав. ление чистого растворителя больше. давления растворителя' в растворе. то при одинаковом внешнем давлении пар из раствора имеет: большук температуру, чем пар, полученный при испарении чистого МНм т. е. пар из раствора будет перегретым. Как и любой процесс парообразования, процесс получения пара йз раствора связан с затратой теплоты, т. е. зндотермичен, а процесс поглощения пара (конденсации)— зкзотермичен. Таким образом; указанные свойства растворов создают возможность замены компрессора генератором и абсорбером, не имеющим подвижных деталей, что повышает надежность такой машины. Раздел пятый ИСТЕЧЕНИЕ И ДРОССЕЛИРОВАНКЕ Глава ХУ! ИСТЕЧЕНИЕ ГАЗОВ И ПАРОВ Е Рт.
Установившееся одномерное течение газов В современной технике широко используются процессы тистечеиия газов-иэ каналов различной" формы. Такие процессы-приходится рассчитывать при проектировании реактивных двигателей, ракет, газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания, компрессоров, холодильных машин, технологических процессов с использованием газовых струй и т.
и. У с т а н о в н в ш и м с я называется такое течение, при котором в каждой точке потока параметры газа не изменяются во времени. Течение называется о д н о м е р н.ы м, если параметры газа изменяются только вдоль одной оси (вдоль потока). В действительности течение газа в канале не одномерное. Скорость в канале не одинакова по его сечению.
Например, у стенки она обязательно обращается в нуль (эффект «прнлипания»). Между потоком таза в канале и окружающей средой может происходить теплообмен при условии существования поперечного (поперек потока) градиента температуры. Часто (для упрощения) значения параметров в сечении потока текущего газа принимают средними. В этом случае значительно проще описывать процессы течения газа в каналах. Однако применять такое упрощение не всегда допустимо, Например, при исследовании течения газа в каналах с бол>шим расширением илн с большой кривизной оси канала указанное упрощение может привести к существенной ошибке. Прн изучении одномерного потока обычно определяется изменение давления газа вдоль потока р= ( (х), плотности газа вдоль потока р = г (х) и т.
д. Здесь х — координата сечения потока газа. Зля каналов заданной формы дополнительно находится зависимость от координаты х скорости течения газа в, причем сама скорость определяется другими параметрами газа. Поэтому при изучении установившегося рдномерного пвтока газа часто вместо координаты х в качестве аргумента выбираются скорость течения в или другой параметр потока. Произведение рщ обгячно называется и о то к о м, и а с с ы. э т2. Основные уравнения истечения Система уравнений, описывающая течение газа в канале, состоит из уравнений сплошиости, движения, первого закона термодинамики и состояния.
Искомыми величинами могут быть скорость в, давление !газа р. температура Т и плотность р. Основой уравнения сплошности потока газа является закон сохранения массы. Для получения этого уравнения в одномерном потоке газа (вдоль оси х) необходимо выделить параллелепипед обьемом и'$~ = = бх х ! У. ! так, что вход массы внутрь параллелепипеда и выход Из него осуществляются только через две грани, перпендикулярные оси х. 'Величина накопленной или израсходованной массы в объеме за элементарный интервал время ()т определяется произведением: ' бМ = — (рв) бх/4т, (565) дх где рп — поток массы и / — площадь граней параллелепипеда, перпекдикулярных оси х (/ = 1 м1 = 1). Масса в объеме Й)/ может накапливаться или расходоваться (на .
6М) только за счет изменения плотности р, поэтому 7 пМ =' — — втЮ. др (566) дт Знак минус указывает, что плотность газа в объеме 61г уменьшается (производная от потока массы рв по х на участке йх положительная); в этом случае расход газа через сечение х + бх больше, чем его приход в объем б \/ через сечеяие х. Приравнивая правые части уравнений (565) и (566), получаем — + — (рв) — О. (567) дт дх — уравнение сплошности. Для одномерного стационарного потока уравнение сплошностп (567) примет вид — (рв)=0, (568) дх откуда рв = сопз(.
Так как рв = М//, то уравнение сплошности получит вид М = рв/ = сопз! или /в = М/р =-' Мп = сопз1. (569) Уравнение сплошности можно представить в дифференциальной форме: /бв+ вб/ = Мбп. После'деления на /в. имеем б/// = бп/и— — бв/в нлн б//) + б р/р + бв/в = О. (570) Движение газа происходит в одномерном поле давления р = / (х) с градиентом бр/бх, поэтому на выделенный элементарный объем б!/= =' /бх должна действовать сила (бр/бх) х бх/ = (бр/бх) б)г, сообщающая массе газа р/бх = рб)/ в стационарном потоке ускорение бв/пт= 'х34 г (571) =(дв/дх) (дх/дт) = (с/в/бх)в. Такое ускорение приобретает элемен- тарная масса газа, движущаяся со скоростью в в поле скорости в = / (х) а градиентом дв/дх.
Уравнение движения газа для одномер- ного потока в соответствии со вторым законом Ньютона (снла равна массе, умноженной на ускорение) может быть записано в виде (бр/дх) Ю = — в (дв/бх) рЮ, откуда — др = рвбв = рд (в'/2). Так как р = 1(о, то уравнение (571) получает вид — о бр = б (вЧ2). (572) Таким образом, др и бв в потоке газа всегда имеют разные алгеб- раические знаки. Это свидетельствует о том, что скорость одномерного потока газа возрастает только в направлении уменьшения давления.
При выводе уравнения первого закона термодинамики (56) для по- тока газа использовались два наиболее общих закона природы: закон сохранения энергии н второй закон Ньютона,. поэтому уравнение (56) справедливо как для обратимых, так и для необратимых процессов, как для идеальных газов, так и для реальных газов и паров. Из уравнения (56) следует, что теплота дд, подведенная к элемен. ° тарной массе газа в потоке, тратится на увеличение его эитальпни б/ и кинетической энергии д (в'/2), котору|о можно превратить в ме.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
