125516 (598621), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

lp=R(T2-T1) (8.18)

Кількістьтегтотнв ізобащомупроцесі може бути обчислена за(8.5)

Рис 8.2.1. Зображення ізобарного процесу в РV і ТS-діаграмах.

qp=∆h=(h2-h1) (8.19)

тобто кількість теплоти в ізобарному процесі рівна зміні ентальпії.

Однач є, згідно (8.6):

qp=cpm(t2-t1)

тобто

∆h=cpm(t2-t1) (8.20)

А оскільки ентальпія є параметром стану, то в любому термодинамічному процесі ∆h можна визначитиза формулою (8.20).

Зміну ентропії в ізобарному процесі можна визначити із загального виразу (8.12),прийнявши р1 = р2,

(8.21)

чи, враховуючи (8.16):

(8.22)

Отже, в Т-s -координатах ізобара - логарифмічна крива (рис.8.2.1, б. пунктиром нанесена ізохора). Оскільки ср >сv, то з порівняння (8.14) та (82.1)

видно, що ізобара розташована більш полого, ніжізохора.

8.3 Ізотермічний проце с (Т = сопst)

Рівняння процесу отримаємо із рівняння стану рv = RT

рv = сопst (8.23)

В р-v - координатах ізотерма зобразиться рівнобокою гіперболою (рис. 8.3.1,а). Зв'язок мі ж параметрами встановлюється з рівняння процесу(8.23).

p1v1= p2v2

Зміна внутрішньої енергії та ентальпії для ідеального газу в ізотермічному процесі рівна нулю (du = 0 та dh = 0)9 оскільки dТ = 0. Отже, вся підведена в процесі теплота витрачається тільки на роботу. Робота в процесі визначається за (4.4) шляхом заміни

з рівняння стану.

Рис 8.3.1. Зображення ізотермічного процесу в РV і ТS-діаграмах

Після інтегрування

dlT=pdv

одержимо:

(8.23)

Теплота, необхідна для здійснення процесу, згідно (4 3)

(8.24)

чи на основі (6.1)

δq=Tds

qT=T(s2-s1) (8.25)

Вираз для зміни ентропії в ізотермічно му процесі може бути отриманий із (8.24) та (825)

(8.26)

Графік ізотермічного процесу в Т-s-координатах приведений на рис. 8.3.1,6.

8.4 Адіабатний процес

Адіабатним називається такий процес, при якому робоче тіло не обмінюється теплотою з навколишнім середовищем (q = 0; dq = 0).

Рівняння адіабатного процесу в р-v- координатах може бути отримано, якщо використовувати вирази першого закону термодинаміки (4.3) і (4.5) та врахувати особливості ідеального газу:

dU=cvdT dh=cpdT

Тоді:

dq=cvdT+pdv=0 або cvdT=-pdv

dq=cpdT+vdp=0 або cpdT=vdp

Звідки

або

Проінтегрувавши останній вираз, отримаємо рівняння процесу k∙lnv+lnp=0:

рvk =сопst,(8.27)

де к - показник адіабати.

В р-v- координатах адіабата зображується нерівнобокою гіперболою (рис.8.4.1,а ), що проходить трохи крутіше ізотерми. Зв'язок між параметрами р і v виходить з рівняння процесу (8.27):

(8.28)

Для двох точок процесу напишемо рівняння стану:

p1v1=RT1 p2v2 =RT2

звідки

(8.29)

Підставивши відношення тисків з (8.28), отримаємо залежність між Т і v

(8.30)

Розв'язавши спільно рівняння (8.30) і (8.29) отримаємозапежність між р і Т

(8.31)

Зміна внутрішньої енергії визначається за загальним виразом (8.2); формула для роботи в процесі може бути отримана з (43):

δlq=-du або lq=-(u2-u1) (8.32)

тобто в адіабатному процесі робота здійснюється за рахунок зміни внутрішньої енергії.

З врахуванням (8.2) вираз (8.32) прийме вигляд

lq=-cvm(T2-T1)= cvm(T1-T2) (8.33)

чи з врахуванням (5.4) і

(8.34)

За мінивши з рівнянь стану Т1 і Т2 отримаємо

(8.35)

Рис. 8.4.1. Зображення адіабатного гроцесу в РV і ТS-координатах.

Перетворимо рівняння (8.34)з врахуванням (8.31)

(8.36)

Зміна ентаттьпії в адіабатному процесі підраховується по (8.7). Зміна ентропії рівна нулю, такяк за визначенням процесу q = 0 і

ds= = 0.

Відповідно, s = сопst. Тому адіабатний процес називають ізоентропійним процесом.

В Т-s-координатах адіабата зображується вертикальною прямою (рис.8.4.1,б).

8.5 Політропнийі процесс

Любий самовільний процес зміни стану робочого тіла, що проходить при постійнійтеплоємності, називається політропним.

Рівняння політропното процесу може бути одержано з рівняння першого закону термодинаміки для ідеального газу:

dq=cvdT+pdv

dq=cрdT-vdp

Кількість підведоіої теплоти для політропного процесу

dq=cпdT (8.37)

де сп- теплоємністьполітропногопроцесу. Тоді рівняння першого закону термодинаміки для політропного процесу:

cпdT=cvdT+pdv

cпdT=cрdT-vdp

або

(cп-cv)dT=pdv

(cп-cp)dT=-vdp

Розділивши другерівняння на перше, одержимо:

Позначимо величину - постійну для даного процесу, через n

Тобто = п. (8.38)

Одержима

(8.39)

а після розділ ення змінних:

інтегрування отримаємо рівняння політропного процесу

Величина п, залежна від теплоємності процесу сп, називається показником політропи. Будучи постійним для конкретного процесу, показник політропи визначає його характер.

Політропний процес є узагальнюючим; розглянуті вище процеси є його частковими випадками.

Дійсно, зрівняння рvп = сопst при різних пмаємо:

n=0 рv0=p= сопst- ізобаричний процес;

n = ±∞ v=сопst - ізохоричний процес;

n=1 рv=сопst -ізотермічний процес;

n=k рvk=сопst - адіабатичний процес.

Зв'язок між параметрами р,v,Т і вирази для роботи в політропному

процесі аналогічні таким же в адіабатному процесі, так як рівняння попітропного процесу співпадає по формі з рівнянням адіабатного гроцесу, в якому показник к за мінений показником п :

; ; (8.40)

Це ж відноситься і до виразів для визначення роботи в політропному процесі:

Зміна внутрішньої енергії в політропному процесі визначається по загальному виразу для ідеальних газів (8.2). Кількість тепла в процесі може бути обчислена на підставі математичного виразу першого закону термодинаміки (43)

(8.41)

або,виходячи зуявленняпро теплоємність в процесі

(8.42)

Вираз для теплоємності в політропному процесі отримаємо з (8.38)

(8.43)

Показник політропн п може бути обчислений, якщо відомі р і v в двох точках процесу. Тоді з рівняння (8.40) одержуємо:

або

Звідки

(8.44)

Зміну ентропії в політропному процесі може бути знайдено на основі (5.9) і (8.42):

(8.45)

Інтегруючи цей вир аз отримаємо

Рис 8.5.1 Зображення процесів в РV і TS координатах.

Щоб прослідкувати за розміщенням політропних процесів прн різних значеннях п в р-v і Т - s-координатах, на діаграми наносять криві окремих процесів, за якими можна визначити відносне розміщення політроп при різннх п а також знайти знак для q і ∆и в цих процесах (рис 8.5.1). Наприклад, графік паштропного процесу з показником попітрспн к>п>1 проходить між n=1 і п = к, причому при розширенні в цьому процесі теплота підводить ся (так як Д? >0), температура і внутрішня енергія зменшуються.

Характерно, що всі політропні процеси розширення (∆s>0) можна розбити натри типові групи, кожна з яких має спільну схему енергобалансу. В кожній групі процесів особливості перетворення енергії являються загальними, але кількісний розподіл трьох складових балансу енергії змінюється. В табл. 1.1 приведені особливості трьох груп політропних процесів розширення (∆и>0 ). Аналогічно можна розбити на три групи всі політропні процеси стиску (∆и <0).

Таблиця 8.5.1. Групи політропних процесів.

Обмін енергією в термодинамічному процесі.

9. Реальні гази

Реальні гази відрізняються від ідеальних тим, що молекули щх газів мають кінцеві власні об'єми і зв'язані між собою силами взаємодії, які мають електромагнітну і квантову природу. Рівняння стану РV= RТ для реальних газів не виконується

.

де С - коефіцєнт стисливості - виражає відхилення властивостей реального газу від властивостей ідеального газу.

Суттєвою відмінністю реального газу від ідеального є також те, що реальний газ в залежності від зовнішніх умов може знаходитися в газоподібному, рідкому і твердому агрегатному стані.

Згідно правила фаз Гіббса, число інтенсивних параметрів стану N (тиск, температура, концентрація), які можуть незалежно змінюватись без зміни фаз, складає

N=m-r+2

де т -число компонентів,

r - число фаз.

Тому для чистої речовини (т = 1) в однофазному стан (r= 1) може незалежно мінятися два параметри (тиск і температура), в двофазному (r = 2) - один параметр, в трифазному (r = 3) N = 0, тобто три фази можуть знаходитись в рівновазі тільки при визначенійтемпературі і тиску (потрійна точка води).

Ван-Дер-Ваальс ввів дві поправки, які враховують відхилення реального газу від ідеального.

Перша поправка - враховує об'єм, який займають молекули.

З рівняння Кл апейрона одержуємо

При зростанні .Рдонескінченності, впадає до нуля. Для реального газу найменший об'єм рівний об'єму молекул vмол плюс об'єм проміжку між молекулами vгаз

b - найменша величина, до якої можна стиснути газ

b= vмол+ vгаз

Тоді вільний об'єм буде рівний

При Р →∞, v→b або v-b = 0.

Оскільки тиск ідеального газу за рівнянням Клапейрона визначається як

а для реального,

то при однаковій температурі тиск в реальних газах буде більший.

Друга поправка враховуєвплив сил взаємодії між молекулами.

В реальному газі син а ударів об стінку посудини буде менша в результаті того, що всі молекули гритягуються спідніми Поправка ∆Р пропорційна як числу молекул притягуючих, так і тих, що притягуються, тобто пропорційна квадрату густини газу, або обернено пропорційна квадрату його питомого об'єму.

∆p=aρ2=a/v2

де а -коефіцієнт пропорційності, який не залежить від параметрів стану. Враховуючи другу поправку, одержимо

P=RT/(v-b)- ∆p (9.1)

або

(p+ a/v2)(v-b)=RT

- рівняння Ван- Дер-Ваальса.

Вираз a/v2 називають внутрішнім тиском. Для води при t = 295°К

(20 °С) a/v2→1080МПа.

Рівняння можна використовувати длядвофазних станів. .Якщо розкрити дужки і розміститипо степенях v, одержимо:

pv3-(bp+RT)v2+av-ab (9.2)

Можливі випадки:

а)всі трикорені різні ідійсні;

б)всі три корені дійсні і рівні між собою;

в)один корінь дійсний і дв а уявні.

.Якщо в рv - діаграмі побудувати ізотерми, які відповідають рівнянню

Ван-Дер-Ваальса, то вони будуть мати внгляд показаний на рис. 9.1:

Рис. 9.1 Ізотерми, побудовані зарівняннямВан-дер-Ваапьса.

Рівняння Ван-Дер-Ваапьса при великих гу:тннах газу дає значні похибки в зв'язку з тим, що гши його виеедеіні не враховується силова асоціація і дисоціація молекул.

Молекули утворюють комплекси із двох - трьох молекул і така частинка ведесебеяк окремий газ, а реальний газ-як суміш газів, які склад аються із одиночних, подвійних і трійних комплексів. Це дозволяє врахувати рівняїня, запропоноване Вукалович ем і Новиковим.

де с і m -визначаються дослідним шляхом

Розвиток кінетичної теорії газів дозволив встановити точне рівняння стану реальних газівв такомувигляді:

де В, v - варіальні кофіцієнти, які виражаються через потенціальну енергію взаємодії і температуру Т. v = 2, 3, 4 - порядковий номер варіапьного кофіцієнгу. Рівняння для зручності спрощують.

Де А і В -стільки функціями температури.

Суттєвою відмінністю реального газу від ідеального є те, що реальний газ може переходити із одного агрегатного стану в інший.

Криві фазових переходів в РІ координатах мають вигляд пжазаний на рис.9.2:

Рис. 9.2 Р t - діаграма води

Якщо стискати газ при постійній температурі t

Для зображення процесів в реальних газах використовують рv, Тs

Рис. 9.3 рv - діаграма.

З'єднуючи точки горизонтальних кривих, одержимо лінії, які сходяться в точці К.

Лівіше лінії МК існує тільки рідка фаза, правіше лінії КN - тільки газ. Між пограничними кривими знаходиться область двофазного стану рідина -газ. Важливе значення в термодинаміці має існування критичної точки і критичних параметрів, які визначаються експериментально.

Можна отримати єдине рівняння стану в вигляді універсальної функції від безрозмірних параметрів

; ;

Які називаютьсяпрнведеним тиском, температурою і об'ємом.

Тоді рівняння Ван-Дер-Ваальса має вигляд

Стани речовин, коли вони мають одинакові приведені пара метри, називаються відповідними станами.

Речовини, які знаходяться в відповідних станах, називаються термодинамі чно подібними.

9.1 Властивості і процеси водяної пари

Найбльш широке викорнстанняв техніці знайшла водяна пара.

Процес переходу рідини в пару починається тоді, коли температура рідини досягне температури кипіння.

Насиченою парою називають пару, яка знаходиться в динамічній рівновазі із своєю рідиною. Насичена пара буває суха і волога.

Суха насичена гвра - це пара, яка не має рідини і має температуру кипіння tk при даному тиску. Двофазна система, яка складається із сухої насиченої парні рідини, називається вологою насиченою парою.

Відношення маси сухої пари тсп до маси вологої пари щ, mвn=тсп+тр називається стелінню сухості вологої пари.

Якщо д о сухої насиченої пари підводити теплоту, то її температура оуде збільшуватись Пара, температура якої при даному тиску більша від темпер атури кипіння (насичення), називається перегрітою парою.

Рис. 9.1.1 рv –діаграма водяної пари.

Процес пароутворення.(рис 9.1.1)

Лінія АА0 - відповідає стану холодної рідини при різних тисках, яса має температуру 0°С. За початок відліку внутрішньої енергії u ентальпії h, ентропії s для в оди прийнято вважати трйнуточку води.

Стан киплячої абонасиченої рідини відповідає лінії АК.

Параметри киплячої рідини позначають буквами зі штрихами (vr, иr, hr, sr,і т.д). Параметри сухої насиченої пари позначаються буквами з двома штрихами (vrr, иrr, hrr, srr,і т.д.). Параметри вологої насиченої пари позначаються буквами з індексом х (vx, иx, hx sx i тд.). Кількість теплоти, яка необхідна для нагріву рідини до кипіння становить:

qр=hr=ср tk.

Зміна внутрішньої енергії при підігріві води:

∆uав=h-pk(vk-v0)

Зміна єнтротїе процесі а-b

де tn Тn -температуранасичення

Процес пароутворення проходить при постійному тиску і постійній температурі, тобто є одночасно ізобарним і ізотермним

Лінія ВК - називається верхньою пограничною кривою. На лінії ВК х = 1, тобто сука насичена пара.

Кількість теплоти, яка витрачається на пароутворення в процесі b - с, називається теплотою пароутворення r.

r=hS-hr=Tn(sS-sr)

Подібний вигляд має Т - s діаграма водяної пари. Процес підігріву води до температури кипіння майже співпадає з лінією АК. Процес кигіння проходить при постійній температурі (лінія b - с). При подальшому підведенні теплоти температура зростає. Із діаграми (рис .9.1.2) видно, що гри підвищенні температури або тискутеплота пароутворення зменшується

Стан насиченої пари може бути визначеним, якщо крім тиску рн і температури tn буде відомий склад суміші киплячої води і сухої пари, яка характеризується степенню сухості х.

Питомий об'єм вологої пари можна визначити за формулою:

vx=xvS+(1-x)vr.

Дня звичайних умов vr<

Тоді

тобто любаточка ділить відрізок між b і с на частини, пропорційні степені сухості і степені вологості.

Очевидно, що енталшія і ентропія вологої пари може бути підрахована так

hx=hr+rx

Рис. 9.1.2 Т s -діаграма водяної парн

Процес перегріву парн характеризується підвищеннями температури (t > tn ) при постійному тиску з а рахунок додаткового підведення теплоти.

Стан перегрітої гари визначається не одним, а двома незалежними параметрами - тиск омі температурою.

Кількість теплоти, яка необхідна для перегріву 1 кг сухої насиченої пари до необхідної температури при постійному тиску, називається теплотою перегріву qпер:

Або

q=h-hS=cpm(t-tn)

де Срт - середня теплоємність перефітої пари в інтервалі температур від tn до t. Зміна внутрішньої енергії парн буде рівна:

Зміна ентропії в процесі перегріву:

h -s діаграма водяної пари.

Дія практичних розрахунків процесів водяної пари широке застосування одержала h-s діаграма, в якій ентальпія і ентропія вимірюється лінйними відрізками.

На h –s діаграмі нанесені лінії:

- постійного вологовмісту x=const

постійної температури t=const

постійного тиску p=const

- постійного питомого об'єму v=const.

Координатну сітку діаграми утворюють лінії h=const s=const. В області вологої насиченоїпари ізотерми та ізобари співпадають

Рис 9.1.3 h s-діаграма водяної пари

9.2 Термодинамічний процес и у водяній парі

При розгляді різних процесів зміни стануводяної гари можуть зустрітися три випадки:

процес проходить повні стю в області насичення;

процесгроходить повні стю в області перегріву;

процес проходить частково в області насичення і частково в області перегріву.

Розрахунок процесів зміни стану водяної пари, тобто визначення всіх параметрів стану на початку і в кінці процесу, визначення кількості теплоти, роботи і зміни внутрішньої енергії можна визначити аналітично і графічно.

В розрахунках в основному використовується графічний метод, який полягає в знаходженні по hs-діаграмі числових значень пари в початковому і кінцевому станах. Нарис. 9.1.4. Показані термодинамічні процеси в Рv Ts, hs -координатах.

Параметри пари в початковому і кінцевому станах всіх процесів визначаютьпо розміщенні точок 1 i 2.

Рис. 9.1.4 Термоднівлічні процеси у водяній парі: а -ізохорнийпроцес;б -ізобарнийпроцес; в -ізотермічний процес;г - адіабатний процес.

Внутрішню енергію можна визначити за формулою u = h2-рv.

Необхідно відмітити, що перший закон термодинаміки виконується завжди.

Так для ізохорного процесу робота переміщення рівна нулю lv=0, а кількістьпідведеноїтеплотид q=Дu.

В ізобарному процесі qp=h2-h1, а робота розширення 1Р = р(v2-v1).

В ізотермічному процесі водяної пари. Kількість підведеної теплоти можна визначити із рівняння q=T(S2-S1), а робота lт=qт-Дu.

В адіабатичному процесі робота розширення пари чисельно рівна зміні внутрішньої енергії l=u1-u2=- Дu.

10. Вологе повітря

10.1 Параметри вологого повітря

В атмосферному повітрі завжди є певна кількість вологи у вигляді водяної пари. Суміш сухого повітря з водяною парою називається вологим повітрям.

Водяна парау вологому повітрі може бути в насиченому або перегрітому стані. Суміш сухого повітря і насиченої водяної пари називають насиченим вологим повітрям Суміш сухого повітря і перегрітої водяної пари називають ненасиченим вологим повітрям.

Температура, до якої необхідно охолодити ненасичене вологе повітря, щоб перегріта пара стала насиченою, називається температурою точки роси. При подальшому охолодженні вологого повітря (нижче температури точки роси) відбуваєтьсяковденсаціяводяної пари.

В атмосферному повітрі, як правило, пара знаходиться під невеликим парціальним тиском і в перегрітому стані. Тому вологе повітря можна розглядати як суміш ідеальних газів, за винятком того, що при певних умовах буде проходити конденсація водяної пари. Згідно закону Дальтона, тиск вологого повітря, рівний барометричному Рбар, являє собою суму парціальних тисків сухого повітря Рпов і водяної гари Рп , тобто:

Р= Рпов+ Рп

Стан перегріт ої пари в суміші характеризується на Р-v діаграмі точкою A (рис.10.1.1).

Якщо прн незмінній температурі t=сопst збільшувати кількість водяної пари, то її парціальний тиск буде збільшуватись до величини тиску насичення Рк (процес АВ) і пара стане сухою насиченою парою, а відповідно повітря насиченим волоіим повітрям Процесподальшого збільшення кількості водяної пари при t=сопst (процес В-Е) буде супроводжуватись частковою конденсацією, а кількість водяної пари в вологому повітрі буце запишатись незмінною

Рис. 10.1.1. .Р v - діаграма водяної пари в повітрі.

Таким чином, точка В відповідає максимально можливій кількості водяної пари у вологому повітрі при даній температурі, що є границею насичення

Процес насичення може проходити і при незмінній кількості водяної пари, якщо охолоджувати вологе повітря при постійному парціальному тиску водяної пари Рп (процес АС). В точці С пара стає шсиченою і при подальшому незначному зниженню температури створюється туман (випадання роси).

Дня характеристики пароповітряної суміші необхідно знатнії склад. Про склад вологого повітря судять по його вологості і вологовмісгу. Розрізняють абсолютну і відносну вологість.

Абсолютною вологістю повітря називається кількість водяної пари, яка знаходиться в 1м3 вологого повітря, тобто:

(10.2)

Оскільки об'єм вологого повітря vвп рівний об'єму пари vп то абсолютні вологість повітря рівна густині водяної пари ρn яка знаходиться у вологому пoвітрі.

Відношення абсолютної вологості ρn до максимально можливої абсолютної вологості ртaх приданому тиску і температурі повітря називається відносною вологістю.

(10.3)

Значення ф можуть змінюватися в межах від = 0 (суке повітря) до =100% (вологе насичене повітря).

Враховуючи, що пара, яка знаходиться в повітрі, розглядається як ідеальний газ, відношення густин по ізотермі АВ можна замінити відношенням тисків

(10.4)

Парціальний тиск в стані насичення Рn визначають із таблиць насиченої пари за температурою рівній температурі насиченого повітря tп =tn.пов. Парціальний тиск Рп знах одять т акож із таблиць за температурою точки роси.

Оскільки в процесах, які проходять з вологим повітрям (підігрів, охолодження), кількість сухого повітря тс.пов не змінюється, то слід всі питомі величини відносити до 1 кг сухого повітря. Маса водяної пари в 1 кг сухого повітря називається вологовмістом.

(10.5)

При прийнятому допущенні про ідеальність водяної пари і повітря можна записати:

Pnvn=mnRnTnPповvпов=mповRповTпов

Вважаючи,що vп=vпов; Тп=Tпов, одержимо:

,

Врахуючи, що барометричний тиск

Р= Рпов+ Рп і Рп= Рпов (10.6)

Гостину вологого повітря ρв.пов можна визначити як суму густини пари ρп . і густини сухого повітря ρпов. приїх парціальних тисках. Очевидно,що

Ентальпію вологого повітря відносять до 1 кг сухого повітря або до (1+d) кг вологого повітряі визначають як суму ентальпій 1 кг сухого повітря і d кг водяної пари, тобто

H=hпов+hnd=cp.повt+hnd (10.9)

Дня температур і тисків, які застосовуються в сушильній техніці, приблизно можнавважати cp.пов=1,0кДж/(кг К) ), а для водяної пари

hn=(r+ cp.mt)=(2500+1,9)tk Дж/кг

Тоді:

H=t+(2500+1,9t)dk Дж/кг.сух.пов (10.10)

10.2 Температура мокрого термометра

Коли температура води не рівна температурі повітря, в залежності від вологовмісту повітря, можна спостерігати випаровування води з її поверхні, або конденсацію водяної тири з повітряна поверхню води.

Біля поверхні води повітря завжди насичене, тому його вологовміст визначається парціальним тиском насиченої водяної пари, взятої при температурі води.

При різниці температур між повітрям і водою (tпов >tводи)виникає тепловий потік від повітря до води, температура останньої підвищується, що приводить до збільшення вологовмісту шару повітря, яке прилягає до поверхні води, за рахунок випаровування вологи. Одночасно збільшіться різниця вологовмісту між шаром гювітря, яке грилягає до поверхні води і основною масою повітря, яке знаходиться на деякій віддалі від води, що приводить до збільшення інтенсивності випаровування.

Коли тепгтота, яку одержує вода від повітря, стане рівною теплоті, яка витрачається на випаровування, підвищення температури води не відбувається. Таку незмінну температуру води називають температурою мокрого термометра.

10.3. Н-d діаграма вологого повітря

Визначення параметрів і дослідження процесів вологого повітря значно спрощується і стає нагляд ним, якщо використати h-d діаграму волого повітря, запропоновану в 1918 р. професором Л.К. Рамзіннм. На цій діаграмі (рис.10.3.1) по осі ординат відкладають значення ентальпії вологого повітря h кДж/кг сухого повітря, а по осі абсцис - вологовміст d г/кг сух.пов.

На діаграмі вісь абсцис направлена під кутом 135 до осі ординат. Тому лінія h = соnst нахилена під кутом 45 до горизонту. Для скорочення розмірів діаграми значення d з осі абсцис зносять на горизонтальну умовну вісь 0-0.

На діаграму наносять сітку ізотерм Ці ізотерми являють собою прямі з невеликим нахилом вверх. На кожній з них знаходять точки з однаковими значеннями , а з'єднавши їх, одержують сітку кривих = соnst. Крива = 100% зображає стан вологого насиченого повітря і є граничною кривою. Ця крива розподіляє область ненасиченого вологого повітря (зверху) і область туману (знизу), в якій волога частково знаходиться в крапельному стані. Ліня = соnst. піднімається до ізотерми 99,4 ° С (температура насичення р = 745 мм.рт.ст.), після того майже вертикально піднімається вверх, так як при t >tm величина ф залежить тільки від d.

На діаграмі (рис. 10.3) нанесені також лінії (показані пунктирами) постійної температури мокрого термометра, яка відіювідає температурі води, якщо її поверхня оодуваєіься потоком ненасиченого вологого повітря Якщо поверхня води обдувається потоком насиченого повітря ( = 100%) то температура води буде співпадати з температурою повітря. Тому на h-d діаграмі ізотерми вологого повітря (сухого термометра) і мокрого термометра, які відповідають одному і тому ж значенню температур, перетинаються на лінії = 100%.

В нижній частині діаграми побудована по рівнянню (10.7) ліня парці ального тиску Рп = ƒ(d).

Стан вологого повітря на Н - d діаграмі (точка А) можна виїначиги за будь-якими двома параметрами ( і t або Рп і t після цього можна визначати h i d. Дія визначення температури точки роси із відповідної точки гроводягь вертикаль (d=соnst) до перетину з = 100% Ізотерма, що проходить через цю точку, буде відповідати температурі точки роси tp .

На h - d діаграмі показані основні процеси вологого повітря. Так, враховуючи, що в процесі підігріву вологого повітря (нагриклад, в калорифері

сушильної установки) кількість водяної пари не змінюється, процес підігріву буде зображатись вертикальною прямою d=соnst (А - В). При цьому температура повітря збільшується від tА до tВ а відносна вологість зменшується від Aдо B. Різниця ординат hB-hА дає витрати тепла на підігрів (1+d) кг вологого повітря. Теоретичний процес зволоження повітря в сушильній камері проходить по кривій h=соnst, так як частина ентальпії, затраченої на випаровування вологи, повертається в вигляді ентальпії водяної пари. На h - d діаграмі цей процес зображається відрізком ВД. Різницяй dA-dB визнач ає кількість вологи, випар еної 1 кг сухого повітря.

10.4 Визначення вологості повітря з температурою мокрого і сухого термометрів

Прилад для вимірювання відносної вологості повітря називається психрометром. Психрометр складається із двох однакових термометрів. Один з них сухий термометр, а другий термометр обгорнутий мокрою стрічкою

Мокрий термометр показує нижчу температуру, ніж сухий термометр. На h - d - діаграмі на перетині температур сухого tс і мокрого tm термометрів одержимо точку 1, по якій можна визначити відносну вологість і вологовміст d. Відносну вологість можна визначити якщо використовувати психрометричні таблиці.

11. Перший закон термодинаміки для потоку (відкритої термодинамічної системи)

Під відкритими розуміють термодинамічні системи, які крім обміну теплотою і роботою з навколишнім середовищем допускають ще й обмін масою.

Будемо розглядати лише одномірні стаціонарні потоки, в яких параметри залежать тільки від однієї координати, яка співпадає з вектором швидкості і не залежить від часу.

Умова нерозривності потоку полягає в однаковості масової витрати ш робоч ого тіла в будь - якому січенні

(11.1)

Характеристики

Список файлов книги