Вопрос 3.26

Что такое относительная влажность влажного воздуха? Чему может быть равно максимальное давление водяного пара в смеси? Какие при этом должны соблюдаться условия?

Ответ

Относительной влажностью (φ, доли либо %) называют отношение абсолютной влажность к плотности сухого насыщенного пара при той же температуре (а при температурах, больших температуры насыщения водяного пара при давлении влажного воздуха, – к плотности перегретого пара той же температуры и давления).

Поскольку для смеси идеальных газов( которой можно считать воздух) отношение плотностей компонентов можно заменить отношением парциальных давлений, имеем

(94)

Как мы видим из предыдущей формулы, относительная влажность прямопропорциональна давлению водяного пара. Т.е. при максимальном давлении относительная влажность также будет максимальной. Максимальное значение φ = 100%. Отсюда или

Задача 4.8

Определить скорость истечения воздуха через сопло. Лаваля, если начальные параметры воздуха p₁ =0,8 МПа и t₁=700° С, а давление среды на выходе из сопла равно атмосферному (p₂=0,1 МПа). Скоростной коэффициент сопла =0,92. Скоростью на входе в сопло пренебречь.

Решение

Будем считать воздух идеальным газом, а режим течения расчетным.

На рРис. 18 дана схема сопла Лаваля.

Рис. 18

Известно, что в устье

(95)

Из этого равенства следует, что теоретическая скорость потока

(96)

Найдем а_кр по формуле

(97)

Также известно, что

(98)

Из этого уравнения можем выразить λ

(99)

Отношение между теоретической и действительной скоростями выражается формулой

(100)

Тогда из (96), (97), (100) можем найти действительную скорость потока

(101)

м /с

Ответ:862 м/с

Вопрос 4.8

Изобразите в pv-диаграмме адиабатный процесс повышения давления воды в насосе, считая ее несжимаемой? На что расходуется в этом случае техническая работа привода?

Ответ:

Работа на привод насоса изображается заштрихованной площадью на Рис. 19.Техническая работа насоса, сжимающего воду, весьма мала. Техническая работа насоса расходуется в данном случае на изменение энтальпии воды. Т.е. фактически на нагрев воды. Однако данное изменение температуры составляет, как правило, не более 1°С.

Рис. 19

Задача 4.19

Влажный пар с начальными параметрами p₁=1,6 МПа и x₁=0,98 вытекает через суживающееся сопло с площадью выходного сечения f=40 мм² в атмосферу (p₂=0,1 МПа). Определить секундный расход пара, если скоростной коэффициент сопла =0,92. Скоростью пара на входе в сопло пренебречь.

Решение

Схема процесса изображена на Рис. 20

Рис. 20

Определим удельную энтальпию, удельную энтальпию и удельный объем пара во входном сечении. Зная начальное давление и степень сухости, с помощью программного комплекса получим

Для грубой оценки процесса воспользуемся значением к для влажного пара к=1,135

(102)

(103)

Отсюда сделаем вывод, что параметры устья – это критические параметры.

По (104) найдем давление в критическом сечении считая к=1,135.

(104)

Найдем степень сухости пара в критическом сечении. Рассчитаем ее по формуле (105)

(105)

Найдем удельную энтропию насыщенного пара и насыщенной жидкости по давлению р_кр

Теперь, зная степень сухости и давление, можем определить удельный объем.

Теперь можем уточнить значение к по (106)

(106)

Теперь определим относительную погрешность по (107)

(107)

Поскольку погрешность получилась достаточно большой, повторим процесс уточнения .

Найдем π_кр по (103), подставляя вместо к новое значение

По (104) найдем р_кр

Удельная энтропия насыщенной жидкости и насыщенного пара при данном давлении

По (105) найдем степень сухости

Тогда удельный объем в критическом сесчении

Теперь опять уточним к по (106)

По (107) найдем ошибку

Поскольку ошибка практически отсутствует, продолжим расчет по последним значениям.

По уточненным степени сухости и давлению в критическом сечении найдем энтальпию в критическом сечении.

Тогда, пренебрегая начальной скоростью, можем найти скорость потока на выходе из сопла по (108)

(108)

Найдем энтальпию в минимальном сечении с учетом потерь на трение по (109)

(109)

Найдем степень сухости с учетом потерь на трение

(110)

Теперь по степени сухости и давлению найдем удельный объем на выходе из сопла.

Расход пара определим по формуле (111)

(111)

Ответ:D = 11, 9 м³/ч