Теоретические основы теплотехники. Ляшков В.И. - 32 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Из формулы видно, что величина α
д
действительно зависит от состояния (
T, v) и
свойств газа (
∂v/∂T)
p
и с
р
. В зависимо-сти от
соотношения величин, составляющих
числитель, величина
α
д
может принимать
положительные или отрицательные значения,
а при
v = (∂v/∂T)
p
T получаем α
д
= 0. Состояния, при которых α
д
, меняя знак, принимает
значение
α
д
= 0, называют точкой инверсии. На
р–t диаграмме такие точки дают линию
инверсии (на рис. 1.47 приведена кривая инверсии для азота).
Отметим, что при дросселировании идеального газа изменения температуры не
происходит. Записав
pv = RT, находим v = RT/p и
(
∂v/∂T)
p
= R/p. Тогда
0=−=−=α
pp
cvvcvpRT /)(/)/(
д
.
Поэтому кривую инверсии называют еще линией идеальногазовых состояний.
При дросселировании водяного пара интегральный дроссель-эффект легко находится с помощью
h–s диаграммы. Для
этого по известным параметрам
р
1
и Т
1
находят точку на диаграмме. Далее проводят горизонталь (при дросселировании h =
const) до пересечения с изобарой, соответствующей давлению р
2
, определяя тем самым положение точки 2
дp
, что позволяет
найти и температуру
Т
2
. В результате дросселирования эксергия пара уменьшается.
1.5 СМЕСИ И СМЕШИВАНИЕ ГАЗОВ
1.5.1 Газовые смеси
В
качестве рабочего тела во многих случаях используются не чистые газы, а их механические смеси, такие как воздух,
продукты сгорания и др. В таких смесях химические реакции между составляющими смесь газами отсутствуют, а каждый
газ ведет себя так, как будто он один занимает весь объем сосуда: молекулы его рассеиваются равномерно в пространстве и
создают свое, его называют парциальным, давление
p
i
на стенки сосуда. Если смесь находится в равновесном состоянии, то
температура всех газов одинакова и равна температуре смеси
T
см
. Масса смеси равна сумме масс компонентов; давление
смеси по закону Дальтона равно сумме парциальных давлений:
∑
=
=
n
i
i
mm
1
см
;
∑
=
=
n
i
i
pp
1
см
.
Здесь n – число компонент, составляющих смесь.
Свойства смеси зависят от ее состава, который можно задавать различными способами. Наиболее простой и удобный –
это задание массового состава, т.е. для каждого газа задается его массовая доля в смеси
∑
=
=
n
i
iii
mmg
1
; .1
1
=
∑
=
n
i
i
g
Мольной долей называют отношение числа киломолей данного газа к числу киломолей всей смеси
,
∑
=
=
n
i
iii
ZZy
1
где
iii
mZ µ= ,
i
µ – молекулярная масса i-й компоненты.
Величину
∑∑
==
=µ
n
i
i
n
i
i
Zm
11
см
называют кажущейся молекулярной массой смеси. Часто состав смеси задают объемными долями
,
∑
=
=
n
i
iii
VVr
1
где
V
i
– парциальный объем i-й компоненты – это такой объем, который занимал бы данный газ, если бы его давление было
не
p
i
, а p
см
(при той же температуре T
см
)
см
VV
n
i
i
=
∑
=1
.
Для действительного состояния связь между параметрами определяется уравнением
p
i
V
см
= m
i
R
i
T
см
, а для условного –
p
см
V
i
= m
i
R
i
T
см
. Из равенства правых частей этих уравнений следует p
i
V
см
= p
см
V
i
, откуда находим две важные формулы
смсм
ppVV
ii
= и
iii
rpVVpp
смсмсм
=
=
.
Важно знать соотношения между величинами g
i
, y
i
и r
i
. Чтобы найти эти соотношения, проведем следующие простые
преобразования, не требующие дополнительных пояснений:
.
,
,
смсмсмсмсмну см
ну
смсм
R
R
g
R
R
m
m
TRmp
pTRm
V
V
Z
Z
Z
Z
y
i
i
iiii
i
ii
i
====
⋅
⋅
==
00
00
422
422
Здесь 22,4 – объем (в кубометрах) одного киломоля любого газа при нормальных условиях (по закону Авогадро именно
таким объемом обладает большинство газов, хотя бывают и небольшие отклонения). Объемная доля будет
t,
о
С
p, МПа
0
100
-100-200
4
0
20
100
0
α
д
= 0
α
д
< 0
α
д
> 0
α
д
< 0
Рис. 1.47 Кривая
инверсии азота

Страницы