Теоретические основы теплотехники. Ляшков В.И. - 34 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

∑∑
==
=
n
i
ivii
n
i
vii
TcgcgT
11
см
,
откуда
∑∑
==
=
n
i
vii
n
i
ivii
cgTcgT
11
/
см
.
Давление смеси находим из уравнения стояния идеального газа
смсмсмсмсм
/VTRmp
=
.
Перемешивание газов происходит во многом благодаря диффузии. При этом каждый газ расширяется не совершая
внешней работы, теряя часть своей работоспособности. Смешение газов – процесс необратимый, поэтому особый интерес
представляет энтропийный анализ, позволяющий найти изменение энтропии от необратимости. Представим мысленно, что
образование смеси протекает в два этапа. На первом этапе перегородки между компонентами становятся эластичными и
хорошо теплопроводными. Тогда в результате деформаций и теплообмена, протекающих обратимым способом,
выравниваются температуры и давления компонент (они станут
р
см
и Т
см
) и изменяются объемы газов. Энтропия такого
состояния будет
.lnln
смсм
обр
∑
=
−=
n
i
ipii
p
p
R
T
T
cgs
1
00
На втором этапе перегородки убираются. Тогда в результате диффузии произойдет распространение каждого газа по всему
объему, и каждая компонента будет иметь параметры
Т
см
и р
i
= r
i
p
см
, где r
i
– объемная доля компоненты. При этом энтропия
смеси найдется как сумма энтропий компонент
.lnlnln
lnln
смсм
смсм
см
∑∑
∑
==
=
+
−=
=
−=
n
i
i
ii
n
i
ipii
i
ipi
n
i
i
r
gR
p
p
R
T
T
cg
p
pr
R
T
T
cgs
11
00
00
1
1
Сопоставляя полученные формулы, находим увеличение энтропии от необратимости
∑
=
=−=∆
n
i
i
ii
r
gRsss
1
1
ln
обрсмнеоб
,
что позволяет легко найти потери работоспособности (эксергии)
необр
sTel
∆
=
∆
=
∆
0
.
Если же, например, потребуется разделить смесь на отдельные составляющие, то для этого как минимум потребуется
затратить работу
∆l.
2 Смешивание газовых потоков – это способ непрерывного
получения смесей. Для этого несколько газовых потоков
направляют в один выходной канал (см. рис. 1.49). Пусть через
i-й канал поступает М
i
кг/с газа, параметры которого р
i
и Т
i
.
Тогда объемный расход этого потока будет
G
i
= M
i
R
i
T
i
/ p
i
, а скорость w
i
= G
i
/F
i
. При смешивании потоков скорости газов
бывают невысоки и мало различаются между собой. Поэтому разницей скоростей газов можно пренебрегать и считать, что
давления
р
i
газов практически одинаковы и равны р
см
.
При постоянстве давления и отсутствии внешнего теплообмена будет иметь место следующий баланс энтальпий
.
смсм
∑
=
=
n
i
ii
hMhM
1
Поскольку для идеального газа
()
0
TTch
pm
−=
, приведенную формулу можно записать и так:
() ()
,
смсм рсм 0
1
0
TTcMTTcM
i
n
i
pii
−=−
∑
=
где
∑
=
=
n
i
i
MM
1
см
; с
pi
– средняя изобарная теплоемкость i-й компоненты.
Проводя преобразования, аналогичные предыдущим, получим
∑∑
==
=
n
i
pii
n
i
ipii
cgTcgT
11
/
см
.
Теперь можно найти объемный расход смеси и скорость ее в выходном канале сечением F
вых
.
1.5.3 Влажный воздух и процессы с ним
Рис. 1.49 Смешивание

Страницы