Термодинамика

Ркр = 225,65ат(22,5МН / м2 ) tкр = 374,150 С (647,30К) Vкр = 0,00307м3 / кг

Ентропія рідини визначається як ds = dTi′ = CdTT

4. Суха насичена пара при тиску р Ентропія в процесі пароутворення зростає на величину

5. Волога пара.

i-s – діаграма

Визначення стану параметрів пари більш просто здійснювати за допомогою i-s – діаграми. Вона будується в координатах “тепловміст (ентальпія)” та “ентропія.”

Ці діаграми наведені в джерелах [1, 2, 3, 4] повністю або фрагментами.

Користуючись i-s – діаграмою, можна визначити:

1. Процес при T = const ( p = const ) в області насиченої пари .

Із di =Tds можна записати dsdi =T , тобто ізотерми (вони ж ізобари ) на цій діаграмі в області насиченої пари є прямими,

що утворюють з віссю s кут з тангенсом dsdi . В області

перегрітої пари лінії p = const і T = const розбігається. 2. Процес при V = const :

для насиченої пари V =V ′+ x(V ′′−V ′) ix = i′ + rx

3. Процес при х=const (стала ступінь сухості)

При тих самих тиску (або температурі) і-х лінійно зв’язані.

тобто змінам і відповідають однакові зміни s.

5. Процес ∆q = 0 . Адіабата і політропа пройдуть по прямим

лініям: перш а при s = const , ds = 0 ; друга при ds f 0 . В політропному процесі є теплові втрати, тому перепад ентальпії за однакових умов менший, ніж в адіабаті.

При пониженні тиску x2 f x1 , тобто при дроселюванні пара висушується.

3.6. Рух газів

Стаціонарним рухом (течією) газу називають рух, коли витрати маси газу М у всіх перерізах каналу є однаковими, незалежно від часу, крім того, параметри газу в будь-якій точці потоку також не змінюються протягом часу і на вході в канал приймається сталими.

При стаціонарній течії параметри газу можуть змінюватись лише по довжині каналу. Такий потік має назву одномірного.

В дійсності відбуваються зміни швидкості також по поперечному перерізу магістралі, але двомірний потік не можна дослідити методами термодинаміки, тому реальна задача спрощується, і змінні параметри в поперечному перерізі (швидкість, тиск) замінюються середніми значеннями.

Для одномірного потоку розглядається залежність

p = f (x), ρ = f ′(x) та ін., де х – координата уздовж потоку

газу.

На законі збереження маси ґрунтується рівняння нерозривності потоку:

де ρ - густина (кг/м3) газу, ω - швидкість (м/с), f - площа

поперечного перерізу, V – об’єм (м3). Рівняння руху:

Одним із виразів для руху є

Рівняння (195) показує, що dp і dω2 мають різні

алгебраїчні знаки. Це свідчить про те, що швидкість одномірного потоку газу зростає тільки в направленні зменшення тиску.

Рівняння І закону термодинаміки для потоку газів. Підстановка (195) у I = U + ∆pV (70) дає

оточуючим середовищем, то

а якщо газ здійснює технічну роботу lT , то рівняння приймає вигляд

3.7. Вологе повітря

Атмосферне повітря завжди містить деяку кількість вологи у вигляді пари. Така суміш має назву вологого повітря. Крім пари, вологе повітря містить дрібні крапельки води (туман) або кристали льоду.

Водяна пара в повітрі може бути як в насиченому, так і в перегрітому стані. Тоді суміш має назву насиченого вологою повітря або ненасиченого вологою повітря.

Температура, до якої необхідно охолодити ненасичене вологе повітря, щоб перегріта пара в ньому стала насиченою, має назву температури точки роси. Нижче температури точки роси водяна пара конденсується.

Якщо вологе повітря має низький барометричний тиск, разом з тим парціальний тиск водяної пари ще менший, то властивості вологого повітря мало відрізняється від ідеального газу. Тому відносно вологого повітря можна застосувати рівняння стану ідеального газу, а для пароповітряної суміші – рівняння для ідеальних газових сумішей.

В розрахунках з вологим повітрям приймають, що кількість сухого повітря в суміші незмінна і складає

Мпов = const =1кг . Змінною величиною є кількість водяної

пари в суміші.

Всі питомі величини або параметри вологого повітря віднесені до 1 кг сухого повітря.

3.7.1. Абсолютна і відносна вологість

Абсолютною вологістю повітря є кількість водяної пари (кг), яка міститься в 1 м3 вологого повітря. Вологе повітря являє собою газову суміш, тому об’єм пари в суміші дорівнює об’єму всієї суміші, а абсолютна вологість може бути вираженою як густина пари ρп в суміші при власному тиску

тиском і температурою повітря є насиченим водяною парою

( ρmax = ρН ):

де ρН - густина сухої насичено пари.

Можна замінити відношення густини на відношення парціальних тисків, тому

де Рп – парціальний тиск водної пари у вологому повітрі, Рmax

– максимально можливий парціальний тиск водяної пари. Величина Рmax за даною температурою вологого повітря

дорівнює тиску насиченої водяної пари (Рmax = Рнас). У відповідності з формулами (200), (201)

ρп =ϕρmax

Величини ρmax і Pmax табульовані [2 – 4] в залежності від температури вологого повітря.

3.7.2. Вологовміст і ступінь насичення

Вологовміст d вологого повітря – це відношення маси Мп (кг) водяної пари, яку містить вологе повітря, до маси сухого повітря Мпов (кг):

Молярним вологовмістом називається відношення числа молей водяної пари, яку містить вологе повітря, до числа молей сухого повітря:

де Рп, Р – парціальний тиск пари і тиск вологого повітря (Р – Рп = парціальний тиск сухого повітря).

Із (205) і (206) можна записати

де р, ρ , Т – параметри вологого повітря.

Середня молекулярна маса вологого повітря визначається як µв.п. = 8314,4 , а з врахуванням (219)

Rп.в.

Вираз (221) показує, що вологе повітря більш легке, ніж сухе при тих самих значення р і t.

3.7.4. Теплоємність і ентальпія вологого повітря

Ізобарну теплоємність вологого повітря Ср звичайно відносять до 1 кг сухого повітря, тобто до (1 + d) кг вологого повітря. Вона складає

Ср.пов, Ср.п – питома ізобарна теплоємність сухого повітря і водяної пари.

В наближених термодинамічних розрахунках можна приймати

Ср.пов ≈1,00 кДжкг K = const

Ср.п ≈1,96 кДжкг K = const

Ентальпія вологого повітря визначається як ентальпія суміші 1 кг сухого повітря і d кг водяної пари тому

Ентальпія водяної пари іп , яка міститься в повітрі у

перегрітому стані, дорівнює

іп = СрН2О tн +r +Cр.п(t −tн ),

де Срн2О - питома ізобарна теплоємність води, tн - температура насичення за парціальним тиском пари в суміші, r – прихована