Лекции Прикладная аэроэкология 1

41

8.2. Плотность, вязкость и теплоемкость смеси газов

Плотность(ρ), вязкость(μ) и теплоемкость(С) смеси газов, состоящей из n компонентов, концентрации которых известны, находят из соотноше-

ний:

ρсм = r1 ρ1 + r2 ρ2 +... + rn ρn , кг/м3

μсм = ρсм r1μρ11 + r2μρ22 +... + rnμρn n , н*с/м2;

Сg = g1C1 + g2C2 +...gnCn , Дж/кг оК (задача состава массовыми доля-

ми);

Сr = r1C1I + r2C2I +...rnCnI , Дж/м3 оК(задача состава объемными до-

лями)

Теплоемкость (удельная теплоемкость) – количество теплоты, которое необходимо для нагревания единицы количества вещества (1кг, 1м3, 1кмоль) на 1 оК.

Количество газа может быть выражено в кг, м3, молях. Соответственно теплоемкость бывает:

С -массовая, Дж/кг К; СI – объемная, Дж/м3 К;

Cμ - молярная, Дж/кмоль К.

Различают теплоемкость при постоянном давлении (изобарная) – Ср и при постоянном объеме Cv (изохорная). Ср > Cv.

Теплоемкость реальных газов зависит от температуры и давления. На практике при проведении расчетов С можно считать постоянной.

Плотность и вязкость дымовых газов при сжигании топлив с достаточной для практических расчетов точностью могут быть приняты равными плотности и вязкости воздуха при тех же значениях температуры и давления.

Энтальпия(Н) – количество теплоты, необходимое для нагревания 1 кг вещества от 0оС до заданного значения при постоянном давлении:

42

Н = C pt

Количество теплоты, сообщаемое 1 кг газа при постоянном давлении равно разности энтальпий начального и конечного состояний газа:

Q = Н2 −Н1

8.3. Влажность газов и способы ее задания. Связь между параметрами влажного воздуха, «Н-d» диаграмма

Водяной пар практически всегда присутствует в воздухе и дымовых газах. Влажность газов можно задать пятью способами.

1. Концентрация водяных паров, отнесенная к 1м3 газа:

f, г/м3 – сухой газ при нормальных условиях: 0оС, 101,3 кПа;

fI , г/см3 – влажный газ при нормальных условиях: 0оС, 101,3 кПа; fII , г/см3 - влажный газ при фактической температуре и давлении.

2.Парциальное давление водяных паров (Рw)– произведение объем-

ной доли пара (r) на общее давление смеси (P):

Рw = r * P

3. Объемный процент :

r% = PPw 100 , %

4.Абсолютная влажность (d) - количество водяных паров (Gвп), отнесенное к единице массы сухого газа (Gсг):

d = Gвп , кг Н2О/кг сухого газа.

G

сг

5.Относительная влажность(φ) – степень приближения к насыщенному состоянию при данных условиях (отношение количества водяных паров при данных условиях к количеству водяных паров при насыщении для тех же условий).

43

Связь между различными способами задания влажности выражается следующими соотношениями:

В расчетах часто используют понятие «точка росы».

Точка росы - это температура, при которой газ находится в состоянии насыщения парами воды или другой жидкости и при которой начинается выпадение конденсата.

Наиболее распространенной конденсирующейся жидкостью в дымовых газах является серная кислота. Кислота образуется при сжигании угля и других серосодержащих топлив в результате реакции оксидов серы с парами воды.

Если влажность газов задана, то их плотность может быть определена по уравнению:

ρовл = ρосух +f f , кг/м3

1+ 0,804

где ρосух – плотность сухого газа при нормальных условиях; 0,804 – плотность водяного пара при нормальных условиях, кг/м3.

Связь между параметрами влажного воздуха можно определить при помощи «Н-d» диаграммы (рис.7.6.). Данная диаграмма позволяет быстро определять параметры влажного воздуха.

В «Н-d»-диаграмме (рис.7.6) по оси абсцисс откладывается влагосодержание d (г/кг сухого воздуха), а по оси ординат - энтальпия Н (кДж/кг) сухого воздуха. Линии d=соnst располагаются вертикально, а линии Н=соnst – под углом 45° (диаграмма построена в косоугольной системе координат с углом между осями 135°).

Линии φ=соnst представляют собой расходящиеся кривые выпуклостью вверх. Линия насыщения φ=100%, характеризующая со-

44

стояние насыщенного влажного воздуха, делит диаграмму на две части: выше линии расположена область ненасыщенного влажного воздуха, она является основной, рабочей частью диаграммы, ниже - область пересыщенного влажного воздуха (здесь избыточная влага находится в капельном состоянии).

Рис.7.6. «Н-d»-диаграмма влажного воздуха

Любая точка на диаграмме обозначает определенное физическое состояние влажного воздуха.

Диаграмма позволяет по известным температуре (tк) и относительной влажности (φк) найти значения энтальпии (Hк), влагосодержания (dк), парциального давления водяного пара (pКвп) и температуру точки росы (tКр). Определение этих величин для точки К показано на «Н-d»-диаграмме (рис.7.6.).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Экология города: Учебник/Под ред. Ф.В.Стольберга. – К.: Либра, 2000. – 464с.

2.Справочник по пыле- и золоулавливанию./ М.И.Биргер, А.Ю.Вальдберг, Б.И.Мягков и др. Под общ. ред.А.А.Русанова.-2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 312с.

3.Старк С.Б. Пылеулавливание и очистка газов в металлургии. – М.: Металлургия, 1977.- 328с.

4.Алиев Г.М.-А. Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов. Справочное издание.-М.:Металлургия, 1986. – 544с.

46

Конспект лекций по разделу «Атмосфера: основные понятия и определения, физико-химические свойства пылей и газов» дисциплины «Прикладная аэроэкология», (для студентов 2 курса дневной формы обучения спец. 7.070801 «Экология и охрана окружающей среды»). Авт. Бекетов В.Е., Евтухова Г.П., Коваленко Ю.Л.- Харьков: ХНАГХ, 2009.- 46с.

Авторы: В.Е.Бекетов, Г.П. Евтухова, Ю.Л. Коваленко

Рецензент:

Редактор:

План 2004, поз

ХГАГХ, 61002,Харьков, ул.Революции, 12

Сектор оперативной полиграфии ИВЦ ХГАГХ 61002,Харьков, ул. Революции, 12