Теоретические основы теплотехники. Ляшков В.И. - 36 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Важным параметром влажного воздуха является его энтальпия, которая складывается из энтальпии сухого воздуха и
энтальпии пара, содержащихся в смеси:
.)]('[
нп св рпсв
ttcrhdtcHHH
p
−+++=+=
Аналитические связи между t, ϕ, d и H достаточно сложные и часто неалгебраические. Поэтому решение многих задач
затруднительно, требует итеративных методов. Чтобы упростить и облегчить расчеты, используется специальная
Н–d
диаграмма, построенная для давления
B = 745 мм рт. ст. на основании таблиц насыщения и приведенных выше формул. Эта
диаграмма строится в косоугольной сетке координат (см. рис. 1.51). На ней
нанесены сетка линий
ϕ = const, сетка изотерм t = const и линии Н = const,
направленые под углом 45
° к вертикали. Наличие этих сеток позволяет по
любым двум заданным параметрам из перечня
t, ϕ, d и Н найти точку на
диаграмме, а значит и другие два неизвестных параметра.
Рассмотрим, как изображаются
некоторые наиболее
распространенные процессы на
H–d
диаграмме. При охлаждении
ненасыщенного влажного воздуха в
закрытом объеме (при этом величина
d остается постоянной)
относительная влажность его
увеличивается, а энтальпия
уменьшается (см. процесс 1–2 на рис.
1.52). Если продолжить охлаждение,
то величина
ϕ будет возрастать и достигнет значения ϕ = 100 % т.е. воздух станет насыщенным с температурой точки росы
t
p
. Дальнейшее охлаждение приведет к уменьшению влагосодержания в результате выделения влаги. Эти процессы на рис.
1.52 показаны линией 2–2
p
–3. При нагревании влажного воздуха относительная влажность уменьшается (процесс 4–5 на рис.
1.52).
Если в закрытый объем с влажным воздухом поместить влажный материал, то влага из материала будет испаряться и
увеличивать влагосодержание влажного воздуха. При отсутствии внешнего теплообмена такой процесс сушки протекает при
Н =
const (см. рис. 1.53). На
Н–d диаграмме процесс в адиабатической сушилке изобразится линией 1–2. Количество
извлеченной при сушке влаги определяется величиной
d
∆
, которую находят непосредственно по H–d диаграмме.
Если процесс сушки сопровождается подводом тепла извне, то энтальпия воздуха в конце процесса будет больше
первоначальной энтальпии на величину подведенного тепла
H
к
= H
н
+ q. По сравнению с предыдущим теперь процесс
пойдет несколько положе, с увеличением энтальпии. Процесс сушки в реальной сушилке (с подогревом воздуха) показан на
рис. 1.53 линией 3–4.
1.6 ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ
1.6.1 Химический потенциал
Без меры и лаптя не сплетешь
Русская пословица
П
усть система заполнена смесью или раствором из нескольких веществ, между которыми возможны химические
взаимодействия. Тогда она приобретает дополнительную, химическую степень свободы, и если в ней происходит
химическое взаимодействие между компонентами, то это обязательно приводит к изменению массы исходных реагентов
(она уменьшается) и массы результатов реакции (она увеличивается). Таким образом масса
m
i
компоненты (или величины ей
пропорциональные: число киломолей, объемные или массовые концентрации) является координатой химического
взаимодействия. Потенциал такого взаимодействия для
i-й компоненты будем обозначать через µ
i
Величину эту можно
определить.
Первый закон термодинамики для
i-й компоненты химически реагирующей смеси в соответствии с формулой (1.4)
запишется так
iiiii
dmdVpTdsdU µ+
−
=
(1.47)
где U
i
, S
i
, V – внутренняя энергия, энтропия и объем m
i
килограмм i-й компоненты; p
i
– парциальное деление этой
компоненты. Применяя преобразования Лежандра аналогично тому, как делалось это при анализе термомеханической
системы, приведенную формулу можно трансформировать и представить в виде
iiiii
dmVdpTdSdH µ+
+
=
, (1.48)
iiiii
dmdVpdTSdF µ+
+
−
=
, (1.49)
iiiii
dmVdpdTSdZ µ+
+
−
=
. (1.50)
Из приведенных формул видно, что в рассматриваемых системах возможны частные термодинамические процессы при
постоянстве не только одного, но и двух параметров состояния (из перечня
p
i
, V, T, и S
i
). Приведенные формулы позволяют
достаточно легко найти величину химического потенциала
i-й компоненты для таких частных процессов. Так, если процесс
H
d
ϕ
3
= 100 %
ϕ
2
= 80 %
ϕ
1
= 60 %
H
1
H
2
H
3
t
1
t
2
t
3
H
1
< H
2
< H
3
t
1
< t
2
< t
3
ϕ
1
<
ϕ
2
<
ϕ
3
Рис. 1.51 H-d диаграмма
влажного воздуха
Рис. 1.52 Процессы охлаждения и нагревания влажного воздуха

Страницы