Материал: Теоретические основы теплотехники 1

Скачать

Заказать новую работу

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

81

нента

си

pm

p

i

 

G

i

ri .

(212)

 

 

p

 

G

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из соотношения (212) следует, что парциальное давление i-го компо-

p

i

в смеси идеальных газов определяется через полное давление сме-

 

 

и молярную концентрацию компонента ri

p i

r

 

i

 

pm

.

(213)

После преобразования соотношения (213) получаем, что сумма парци-

альных давлений всех компонентов смеси идеальных газов равна полному давлению смеси

n

p i i 1

n

= ri pm i 1

=

 

 

n

p

m

i

 

r

 

 

i 1

=

pm

.

(214)

Поскольку внутренняя энергия и энтальпия идеального газа - функции только температуры, исходными соотношениями для определения средней температуры смеси идеальных газов Tm служат следующие соотношения:

в схеме смешения при V idem

U

2

U

1

G c

vm

T

 

 

 

 

m

в схеме смешения при

p

 

n

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

G

c

T G c

vm

T

 

 

G

c

T

 

i

vm,i

i

m

 

i

vm,i

i

 

i 1

 

 

 

 

 

 

i 1

 

 

 

idem

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

;

(215)

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

H

2

H

1

G c

pm

T

 

 

G

c

pm ,i

T G c

pm

T

 

 

G

c

pm ,i

T

 

 

 

m

 

i

 

i

m

 

i

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

i 1

 

 

 

 

 

 

 

i 1

 

 

 

 

0

.

(216)

С учетом этих соотношений (215), (216) получаем обобщенное выра-

жение по определению средней температуры смеси идеальных газов Tm для различных схем смешения

82

 

 

1

n

 

 

 

1

n

 

 

 

 

T

 

r

c

 

T

 

m

c

 

T

 

 

zm,i

 

 

zm,i

m

 

с

 

i

 

i

c

 

i

 

i

 

 

zm i 1

 

 

 

zm i 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

(217)

где mi , ri

– массовая и молярная концентрации

сzm,i , czm,i

– средние удельные массовая и молярная

нента смеси в процессах z idem ( z p, v ); сzm , czm

совая и молярная теплоемкости смеси,

n

 

czm mi czm,i

,

i 1

 

n

 

czm ri czm,i .

 

i 1

 

i-го компонента смеси;

теплоемкости i-го компо-

– средние удельные мас-

(218)

(219)

Объемная концентрация каждого компонента в смеси

vi

определяется

как отношение приведенного объема Vi,пр компонента при давлении и темпе-

ратуре смеси к объему всей смеси V при тех же условиях

v

Vi ,пр

.

(220)

 

i

V

 

 

 

Для идеального газа, исходя из уравнения состояния

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vi,пр =

Gi R Tm

, V =

G RTm

.

(221)

 

 

 

 

pm

 

 

pm

 

После подстановки Vi,пр и V в соотношение (220) получаем

v

 

Gi

 

i

 

G

 

 

ri

.

(222)

Отсюда следует, что для смесей идеальных газов объемная и молярная

83

концентрации компонентов численно равны.

Смеси реальных газов

Для расчетов характеристик смесей реальных газов обычно использу-

ется следующее уравнение состояния

pmV

z G R

T

m

m

z G

R

Tm

.

(223)

Определение значений коэффициента сжимаемости z для реальных га-

зовых смесей проводится с использованием закона соответственных состоя-

ний. Однако, в отличие от чистых газов, характеристики соответственных состояний определяются не по фактическим критическим параметрам, а по значениям приведенных критических (псевдокритиеских) давления pпк и

температуры Tпк газовых смесей:

n

n

 

 

pпк ri pк , i ;

Tпк ri Tк , i ,

(224)

i 1

i

1

 

где pк,i и Тк,i критические давление и температура компонентов газовой смеси.

Псевдокритические параметры используются для вычисления значений приведенного давлений и температур смеси:

 

p

p

 

 

пк

;

 

T

T

 

 

пк

.

(225)

Значения критических параметров чистых газов приведены в табл. 2

84

Таблица 2

Критические характеристики газов

Газ

,

Тк, К

pк,

к, кг/м3

zк

кг/кмоль

МПа

 

 

 

 

Метан, СН4

16,04

190,55

4,600

162

0,288

Этан, С2Н6

30,07

305,43

4,876

212

0,285

Пропан, С3Н8

44,09

369,82

4,246

225

0,281

Изобутан, и-С4Н10

58,12

408,13

3,645

221

0,283

Н-бутан, н-С4Н10

58,12

425,16

3,794

228

0,274

Изопентан, и-С5Н12

72,15

460,40

3,381

234

0,268

Н-пентан, н-С5Н12

72,15

469,65

3,366

232

0,262

Азот, N2

28,01

126,26

3,400

304

0,292

Двуокись углерода, СO2

44,01

304,20

7,370

468

0,274

Сероводород, Н2S

34,08

373,60

9,000

346

0,283

9. Пары и парообразование

Процесс парообразования. Основные определения

При анализе режимов работы теплосиловых установок практически всегда приходиться иметь дело с разного рода жидкостями и их парами.

Процесс парообразования и методика определения основных характе-

ристик процесса парообразования для всех жидкостей практически анало-

гичны, что дает возможность рассматривать процесс парообразования на примере воды, как одного из наиболее распространенных веществ в природе.

Рассмотрим изобарный процесс парообразования 1 кг воды в координатах р – v (рис. 19).

В исходном состоянии ( а0 ) вода представляет из себя недогретую жид-

кость, имеет температуру ( t0 ), значение которой ниже температуры насы-

щения (ts1 ), а давление воды в этой точке равно р1. В результате изобарного подвода теплоты в процессе ( а0 - а ) вода нагревается до температуры насы-

щения ts1 и в токе ( а ) начинается процесс кипения.

85

Рис. 19. Диаграмма состояний водяного пара в координатах p-v

Процесс кипения протекает на участке а'- а" при постоянном давлении

р1 и постоянной температуре ts1. В точке (а") вода полностью испаряется. Пар в этом состоянии называется сухим насыщенным. На участке (а'-а") вода находится в двух фазах и состоит из смеси кипящей воды и сухого насыщен-

ного пара. Эта двухфазная равновесная система называется влажным насы-

щенным паром. При дальнейшем изобарном подводе теплоты сухой насы-

щенный пар превращается в перегретый (а). Перегретый пар имеет темпера-

туру выше температуры кипения (насыщения) при данном давлении. В со-

стоянии (а) параметры перегретого пара имеют следующие значения: р1, tа > ts1 , va.

Аналогичные процессы изобарного подвода теплоты к воде можно провести при других давлениях р2, р3, и т. д. Соответствующие процессы изображаются линиями b0 -b'-b"-b и с0- с'-с"-с. Точки, характеризующие со-

Смотрите также:

«ДОХОДЫ, РАСХОДЫ И ПРИБЫЛЬ КОММЕРЧЕСКОГО БАНКА.»
«ДОХОДЫ, РАСХОДЫ И ПРИБЫЛЬ КОММЕРЧЕСКОГО БАНКА.»
Значение, сущность и содержание социально — педагогической деятельности в организации для детей-сирот и детей, оставшихся без попечения родителей
Проактивные методы PR-деятельности российских авиационных компаний «Россия», «Азимут»
__RGR2
__RGR2
_10_Эмиль Золя для эл версии
_11_А. Франс для эл версии
_2 тема-Дефекты (тезисы)