18 Парогазові суміші (вологе повітря).
Парогазові суміші – це суміші газів з парами, які за певних умов легко конденсуються, наприклад атмосферне повітря, в якому завжди перебувають пари води. Вологим повітрям називають суміш сухого повітря з водяною парою. Пара зазвичай перебуває під невеликим парціальним тиском у перегрітому стані, і тому вологе повітря можна розглядати як суміш ідеальних газів. Відповідно до закону Дальтона, тиск вологого повітря являє собою суму парціальних тисків сухого повітря Рсв і водяної пари Рп, тобто
Якщо при незмінній температурі t повітря збільшувати кількість водяної пари, то його парціальний тиск буде зростати до тиску насичення Рн, що відповідає цій температурі; пара стане сухою насиченою. Суміш сухого повітря із сухою насиченою парою називається насиченим вологим повітрям. Процес подальшого збільшення кількості водяної пари при t=const буде супроводжуватися частковою конденсацією пари. Процес насичення може відбуватися й за рахунок охолодження насиченого вологого повітря, коли його температура стане рівній температурі насичення, що відповідає парціальному тиску пари Рп. Температура, до якої необхідно остудити стиснене повітря при постійному тиску, щоб він став насиченим, називається температурою крапки роси tp.
Про склад вологого повітря
судять по його вологості. Відношення
парціального тиску
повітря до тиску насичення
при його температурі t
називають відносною
вологістю (%), тобто
.
Маса водяної пари, що
приходиться на 1кг сухого повітря,
називається вологовмістом
.
Густина вологого повітря, кг/м3
.
Ентальпію сухого повітря
відносять до 1кг сухого повітря й
визначають як суму ентальпій 1кг сухого
повітря та d
кг водяної пари (
):
.
19 Застосування законів термодинаміки до перетворення енергії в технічних системах.
Для технічних додатків особливе значення мають положення I та II законів термодинаміки, що відносяться до процесів перетворення енергії.
За I законом неможливі процеси, у яких вироблялася б, або знищувалася енергія: можливі тільки перетворення одних форм енергії в інші у вигляді балансових рівнянь I закону.
Другий закон накладає певні обмеження на ці перетворення: не всяка форма енергії може бути перетворена в будь-яку іншу форму енергії. За II законом, є дві групи форм енергії: форми, здатність яких до перетворення не обмежується II законом (всі види енергії спрямованого руху, у тому числі механічної, електричної, хімічної, внутрішньоядерна, потенційні енергії різних фізичних полів) і форми, що перетворюються з однієї в іншу тільки в обмеженій мірі (всі види енергії теплового руху, в тому числі теплова внутрішня енергія тіла (або потоку речовини) і енергія, передана через границі системи у формі тепла).
Зазначені особливості перетворення енергії дозволяють ввести в розгляд два нових поняття з розмірністю енергії - ексергію та анергію.
Ексергія – це енергія, що при участі заданого навколишнього середовища може бути перетворена в будь-яку іншу форму енергії; анергія – це енергія, що не може бути перетворена в ексергію.
Твердження про те, що існують ексергія і анергія, можна розглядати як одне із загальних формулювань II закону: всі форми енергії складаються з ексергії та анергії, причому кожна із цих складових може дорівнювати 0, тобто
.
Частина ексергії, що перетворюється в реальному необоротному процесі в анергію, являє собою втрату ексергії в процесі. Наприклад, для стаціонарного потокового процесу в контрольному просторі баланс ексергії можна представити у вигляді
,
де
− потужність ексергії на вході та виході
контрольного простору, Вт;
− втрати ексергії в потоці речовини,
Вт.