Пара, отримана при неповному випаровуванні рідини, називається вологою насиченою парою. Вона являє собою суміш сухої пари з крапельками рідини, які поширені рівномірно у всій його масі й перебувають в ньому в завислому стані.
27 Формула Клапейрона-Клаузіуса.
28 Потрійна точка речовини.
29 Процес пароутворення в рідині.
30 Волога насичена пара.
В атмосферному повітрі завжди є певна кількість вологи у вигляді водяної пари. Суміш сухого повітря з водяною парою називається вологим повітрям.
Водяна парау вологому повітрі може бути в насиченому або перегрітому стані. Суміш сухого повітря і насиченої водяної пари називають насиченим вологим повітрям Суміш сухого повітря і перегрітої водяної пари називають ненасиченим вологим повітрям.
Температура, до якої необхідно охолодити ненасичене вологе повітря, щоб перегріта пара стала насиченою, називається температурою точки роси. При подальшому охолодженні вологого повітря (нижче температури точки роси) відбуваєтьсяковденсаціяводяної пари.
В атмосферному повітрі, як правило, пара знаходиться під невеликим парціальним тиском і в перегрітому стані. Тому вологе повітря можна розглядати як суміш ідеальних газів, за винятком того, що при певних умовах буде проходити конденсація водяної пари. Згідно закону Дальтона, тиск вологого повітря, рівний барометричному Рбар, являє собою суму парціальних тисків сухого повітря Рпов і водяної гари Рп, тобто:
Р= Рпов+ Рп
Стан перегріт ої пари в суміші характеризується на Р-v діаграмі точкою A (рис.10.1.1).
Якщо прн незмінній температурі t=сопst збільшувати кількість водяної пари, то її парціальний тиск буде збільшуватись до величини тиску насичення Рк (процес АВ) і пара стане сухою насиченою парою, а відповідно повітря насиченим волоіим повітрям Процесподальшого збільшення кількості водяної пари при t=сопst (процес В-Е) буде супроводжуватись частковою конденсацією, а кількість водяної пари в вологому повітрі буце запишатись незмінною
Рис. 10.1.1..Р v - діаграма водяної пари в повітрі.
Таким чином, точка В відповідає максимально можливій кількості водяної пари у вологому повітрі при даній температурі, що є границею насичення
Процес насичення може проходити і при незмінній кількості водяної пари, якщо охолоджувати вологе повітря при постійному парціальному тиску водяної пари Рп (процес АС). В точці С пара стає шсиченою і при подальшому незначному зниженню температури створюється туман (випадання роси).
Дня характеристики пароповітряної суміші необхідно знатнії склад. Про склад вологого повітря судять по його вологості і вологовмісгу. Розрізняють абсолютну і відносну вологість.
Абсолютною вологістю повітря називається кількість водяної пари, яка знаходиться в 1м3 вологого повітря, тобто:
(10.2)
Оскільки об'єм вологого повітря vвп рівний об'єму пари vп то абсолютні вологість повітря рівна густині водяної пари ρn яка знаходиться у вологому пoвітрі.
Відношення абсолютної вологості ρn до максимально можливої абсолютної вологості ртaх приданому тиску і температурі повітря називається відносною вологістю.
(10.3)
Значення ф можуть змінюватися в межах від 
= 0 (суке повітря) до =100% (вологе насичене повітря).
Враховуючи, що пара, яка знаходиться в повітрі, розглядається як ідеальний газ, відношення густин по ізотермі АВ можна замінити відношенням тисків
(10.4)
Парціальний тиск в стані насичення Рn визначають із таблиць насиченої пари за температурою рівній температурі насиченого повітря tп =tn.пов. Парціальний тиск Рп знах одять т акож із таблиць за температурою точки роси.
Оскільки в процесах, які проходять з вологим повітрям (підігрів, охолодження), кількість сухого повітря тс.пов не змінюється, то слід всі питомі величини відносити до 1 кг сухого повітря. Маса водяної пари в 1 кг сухого повітря називається вологовмістом.
(10.5)
При прийнятому допущенні про ідеальність водяної пари і повітря можна записати:
Pnvn=mnRnTnPповvпов=mповRповTпов
Вважаючи,що vп=vпов; Тп=Tпов, одержимо:
,
Врахуючи, що барометричний тиск
Р= Рпов+ Рп і Рп= Рпов (10.6)
Гостину вологого повітря ρв.пов можна визначити як суму густини пари ρп. і густини сухого повітря ρпов. приїх парціальних тисках. Очевидно,що
Ентальпію вологого повітря відносять до 1 кг сухого повітря або до (1+d) кг вологого повітряі визначають як суму ентальпій 1 кг сухого повітря і d кг водяної пари, тобто
H=hпов+hnd=cp.повt+hnd (10.9)
Дня температур і тисків, які застосовуються в сушильній техніці, приблизно можнавважати cp.пов=1,0кДж/(кг К)), а для водяної пари
hn=(r+ cp.mt)=(2500+1,9)tk Дж/кг
Тоді:
H=t+(2500+1,9t)dk Дж/кг.сух.пов (10.10)
10.2 Температура мокрого термометра
Коли температура води не рівна температурі повітря, в залежності від вологовмісту повітря, можна спостерігати випаровування води з її поверхні, або конденсацію водяної тири з повітряна поверхню води.
Біля поверхні води повітря завжди насичене, тому його вологовміст визначається парціальним тиском насиченої водяної пари, взятої при температурі води.
При різниці температур між повітрям і водою (tпов >tводи)виникає тепловий потік від повітря до води, температура останньої підвищується, що приводить до збільшення вологовмісту шару повітря, яке прилягає до поверхні води, за рахунок випаровування вологи. Одночасно збільшіться різниця вологовмісту між шаром гювітря, яке грилягає до поверхні води і основною масою повітря, яке знаходиться на деякій віддалі від води, що приводить до збільшення інтенсивності випаровування.
Коли тепгтота, яку одержує вода від повітря, стане рівною теплоті, яка витрачається на випаровування, підвищення температури води не відбувається. Таку незмінну температуру води називають температурою мокрого термометра.
10.3. Н-d діаграма вологого повітря
Визначення параметрів і дослідження процесів вологого повітря значно спрощується і стає нагляд ним, якщо використати h-d діаграму волого повітря, запропоновану в 1918 р. професором Л.К. Рамзіннм. На цій діаграмі (рис.10.3.1) по осі ординат відкладають значення ентальпії вологого повітря h кДж/кг сухого повітря, а по осі абсцис - вологовміст d г/кг сух.пов.
На діаграмі вісь абсцис направлена під кутом 135 до осі ординат. Тому лінія h = соnst нахилена під кутом 45 до горизонту. Для скорочення розмірів діаграми значення d з осі абсцис зносять на горизонтальну умовну вісь 0-0.
На діаграму наносять сітку ізотерм Ці ізотерми являють собою прямі з невеликим нахилом вверх. На кожній з них знаходять точки з однаковими значеннями , а з'єднавши їх, одержують сітку кривих = соnst. Крива = 100% зображає стан вологого насиченого повітря і є граничною кривою. Ця крива розподіляє область ненасиченого вологого повітря (зверху) і область туману (знизу), в якій волога частково знаходиться в крапельному стані. Ліня = соnst. піднімається до ізотерми 99,4 ° С (температура насичення р = 745 мм.рт.ст.), після того майже вертикально піднімається вверх, так як при t >tm величина ф залежить тільки від d.
На діаграмі (рис. 10.3) нанесені також лінії (показані пунктирами) постійної температури мокрого термометра, яка відіювідає температурі води, якщо її поверхня оодуваєіься потоком ненасиченого вологого повітря Якщо поверхня води обдувається потоком насиченого повітря ( = 100%) то температура води буде співпадати з температурою повітря. Тому на h-d діаграмі ізотерми вологого повітря (сухого термометра) і мокрого термометра, які відповідають одному і тому ж значенню температур, перетинаються на лінії = 100%.
В нижній частині діаграми побудована по рівнянню (10.7) ліня парці ального тиску Рп = ƒ(d).
Стан вологого повітря на Н - d діаграмі (точка А) можна виїначиги за будь-якими двома параметрами ( і t або Рп і t після цього можна визначати h i d. Дія визначення температури точки роси із відповідної точки гроводягь вертикаль (d=соnst) до перетину з = 100% Ізотерма, що проходить через цю точку, буде відповідати температурі точки роси tp.
На h - d діаграмі показані основні процеси вологого повітря. Так, враховуючи, що в процесі підігріву вологого повітря (нагриклад, в калорифері
сушильної установки) кількість водяної пари не змінюється, процес підігріву буде зображатись вертикальною прямою d=соnst (А - В). При цьому температура повітря збільшується від tА до tВ а відносна вологість зменшується від Aдо B. Різниця ординат hB-hА дає витрати тепла на підігрів (1+d) кг вологого повітря. Теоретичний процес зволоження повітря в сушильній камері проходить по кривій h=соnst, так як частина ентальпії, затраченої на випаровування вологи, повертається в вигляді ентальпії водяної пари. На h - d діаграмі цей процес зображається відрізком ВД. Різницяй dA-dB визнач ає кількість вологи, випар еної 1 кг сухого повітря.
10.4 Визначення вологості повітря з температурою мокрого і сухого термометрів
Прилад для вимірювання відносної вологості повітря називається психрометром. Психрометр складається із двох однакових термометрів. Один з них сухий термометр, а другий термометр обгорнутий мокрою стрічкою
Мокрий термометр показує нижчу температуру, ніж сухий термометр. На h - d - діаграмі на перетині температур сухого tс і мокрого tm термометрів одержимо точку 1, по якій можна визначити відносну вологість і вологовміст d. Відносну вологість можна визначити якщо використовувати психрометричні таблиці.
31 Діаграма I,s водяної пари.
32 Термодинамічні процеси в I,s діаграмі водяної пари.
33 Вологе повітря.
Вологість повітря — вміст водяної пари в повітрі, характеризується пружністю водяної пари, відносною вологістю, дефіцитом вологи, точкою роси, — є одним з найважливіших параметрів атмосфери, що визначає погоду, а також те, наскільки комфортно почуває себе людина в цей момент часу.
Є два способи кількісної оцінки вологості:
Абсолютна вологість — маса водяної пари, що утримується в одиницях об'єму повітря.
Відносна вологість — відношення абсолютної вологості до її максимального значення при даній температурі. При 100% відносній вологості в повітрі може відбутися конденсація водяних пар з утворенням туману, випаданням води. Температура, при якій це трапляється, називається точкою роси.
Оптимальна для людини вологість 40-60%.
В атмосферному повітрі завжди є певна кількість вологи у вигляді водяної пари. Суміш сухого повітря з водяною парою називається вологим повітрям.
Водяна парау вологому повітрі може бути в насиченому або перегрітому стані. Суміш сухого повітря і насиченої водяної пари називають насиченим вологим повітрям Суміш сухого повітря і перегрітої водяної пари називають ненасиченим вологим повітрям.
Температура, до якої необхідно охолодити ненасичене вологе повітря, щоб перегріта пара стала насиченою, називається температурою точки роси. При подальшому охолодженні вологого повітря (нижче температури точки роси) відбуваєтьсяковденсаціяводяної пари.
В атмосферному повітрі, як правило, пара знаходиться під невеликим парціальним тиском і в перегрітому стані. Тому вологе повітря можна розглядати як суміш ідеальних газів, за винятком того, що при певних умовах буде проходити конденсація водяної пари. Згідно закону Дальтона, тиск вологого повітря, рівний барометричному Рбар, являє собою суму парціальних тисків сухого повітря Рпов і водяної гари Рп, тобто:
Р= Рпов+ Рп
Стан перегріт ої пари в суміші характеризується на Р-v діаграмі точкою A (рис.10.1.1).
Якщо прн незмінній температурі t=сопst збільшувати кількість водяної пари, то її парціальний тиск буде збільшуватись до величини тиску насичення Рк (процес АВ) і пара стане сухою насиченою парою, а відповідно повітря насиченим волоіим повітрям Процесподальшого збільшення кількості водяної пари при t=сопst (процес В-Е) буде супроводжуватись частковою конденсацією, а кількість водяної пари в вологому повітрі буце запишатись незмінною
34 Основні параметри стану вологого повітря.
35 Діаграма I,d вологого повітря.
Сітку і-s діаграми складають: горизонтальні лінії і =const, кДж/кг та вертикальні лінії s = const кДж/(кг×К). На сітку наноситься нижня (ліва) погранична крива ОК, яка виходить з початку координат і верхня погранична крива КМ. Обидві криві сходяться у точці К, яка характеризує критичний стан води і називається критичною. Між пограничними кривими розміщаються лінії проміжних значень ступенів сухості х. Ступінь сухості пари являє собою відношення маси сухої насиченої пари mс.н.п. до маси вологої насиченої пари mв.н.п. = mс.н.п. + mр; mр – маса рідини (води)
і-s діаграма водяної пари
Для води нижня погранична крива ОК, х = 0, для сухої насиченої пари, верхня погранична крива КМ, х = 1. Пара, температура якої дорівнює температурі насичення і в якій відсутня рідина, називається сухою насиченою. Суміш сухої насиченої пари і рідини називається вологою насиченою парою. Зліва від нижньої пограничної кривої ОК вода знаходиться у рідинному стані. Будь-яка точка на пограничній кривій відповідає стану рідини, нагрітої до температури кипіння. Між пограничними кривими ОК і КМ вода знаходиться у стані вологої насиченої пари. Будь-яка точка на верхній (правій) пограничній кривій відповідає стану сухої насиченої пари. Поверх кривої КМ вода знаходиться у стані перегрітої пари.
В області вологої насиченої пари ізобари співпадають з ізотермами. Прямі лінії ізобар Р = const виходять віялом з початку координат, причому Р1 > Р2 > Р3 > Р4....В області перегрітої пари ізобари та ізотерми розходяться. Ізобари піднімаються до верху у виді логарифмічних кривих, а ізотерми t = const відхиляються до горизонталі, причому t1 > t2 > t3 > t4..
На сітку діаграми наносяться ізохори, лінії v = const, це пунктирні лінії, причому v1 > v2 > v3..Вони мають вид кривих, які порівняно з ізобарами піднімаються більш крутіше у верх.
Область діаграми, яка лежить нижче ізобари Р=0,611 кПа, відповідає стану суміші пара – лід.
В практичній роботі використовується не вся і-s діаграма, а тільки частина її. На рисунку ця частина діаграми відокремлена штрихпунктирною лінією.
В і-s діаграмі у вигляді ліній наведені шість параметрів водяної пари: Р, v, t, i, s, x.
Термодинамічні процеси в I,d діаграмі вологого повітря.
Прямий і зворотний кругові цикли.
Круговим процесом або циклом називається процес, при якому система, пройшовши через ряд станів, вертається у вихідне. На діаграмі станів цикл зображується замкненою кривою. Цикл, чинений ідеальним газом, можна розбити на процеси розширення (1-2) і стиску (2-1), робота розширення позитивна А 1-2 > 0, тому що V 2 > V 1, робота стиску негативна А 1-2 < 0, тому що V 2 < V 1. Отже, робота чинена газом за цикл, визначається площею, охоплюваної замкненою кривою 1-2-1. Якщо за цикл відбувається позитивна робота 
(цикл за годинниковою стрілкою), то цикл називається прямим, якщо 
-
зворотний цикл (цикл відбувається в напрямку проти годинникової стрілки).
Прямий цикл використовується в теплових двигунах - періодично діючих двигунах, що роблять роботу за рахунок отриманої ззовні теплоти. Зворотний цикл використовується в холодильних машинах - періодично діючих установках, у яких за рахунок роботи зовнішніх сил теплота переноситься до тіла з більш високою температурою.
У результаті кругового процесу система вертається у вихідний стан і, отже, повна зміна внутрішньої енергії дорівнює нулю. Тоді I початок т/д для кругового процесу
Q = ΔU + A = A,
т. т. робота, чинена за цикл дорівнює кількості отриманої ззовні теплоти, але
Q = Q 1 - Q 2
Q 1 - кількість теплоти, отримана системою,
Q 2 - кількість теплоти, віддана системою.
36 Термічний коефіцієнт корисної дії циклу та холодильний коефіцієнт циклу.
37 Цикл Карно.
36.Цикл Карно́ — ідеальний термодинамічний цикл.
Цикл складається з чотирьох стадій:
1. Робоча речовина нагрівається за сталої температури (ізотермічний процес).
2. Робоча речовина розширюється за сталої ентропії (адіабатичний процес).
3. Робоча речовина охолоджується за сталої температури (ізотермічний процес).
4. Робоча речовина стискається за сталої ентропії (адіабатичний процес).
Коефіцієнт корисної дії для двигуна, що працює за циклом Карно, залежить лише від різниці температур нагрівача 
і охолоджувача 
.
Для збільшення коефіцієнта корисної дії циклу Карно необхідно зробити температуру нагрівача якомога більшою, а температуру охолоджувача — якомога меншою.
37. Дру́гий закон термодина́міки — один із основних законів фізики, закон про неспадання ентропії в ізольованій системі. Він накладає обмеження на кількість корисної роботи, яку може здійснити тепловий двигун. На засадничому рівні другий закон термодинаміки визначає напрямок протікання процесів у фізичній системі - від порядку до безпорядку. Існує багато різних формулювань другого закону термодинаміки, загалом еквівалентних між собою.
Дата добавления: 2015-09-11; просмотров: 257 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |