Amestecurile de gaz și căldura specifică
În practică de inginerie de multe ori trebuie să se ocupe cu materiale gazoase apropiate de proprietățile ideale pentru gaze și care reprezintă componentele individuale ale amestecului mecanic de diferite gaze, reacționând chimic unul cu celălalt. Acest amestec de gaz așa-numitul.
Principala lege care reglementează comportamentul amestecului de gaze este legea lui Dalton. amestec gaz ideal presiunea totală este egală cu suma presiunilor parțiale ale tuturor componentelor incluse în ea
Compoziția amestecului de gaz determinată de cantitatea fiecăruia dintre gazele din amestec, și pot fi specificate prin fracții de greutate sau de volum. fracțiunea de masă este determinată de raportul dintre masa individuală a gazelor care intră în amestec la greutatea amestecului total de
unde Gi - fracția de masă a componentului amestecului;
mi - masa gazelor individuale, în kg;
m - masa din amestecul total, kg.
fracțiune de gaz Volumetric este raportul dintre volumul fiecărei componente incluse în amestec la volumul întregului amestec gazos, cu condiția ca valoarea fiecărei componente este raportată la presiunea și temperatura amestecului
unde ri - fracția volumică a componentei amestecului;
Vi - Valorile date cantitățile de componente de gaz ale amestecului, m 3;
V - volumul total al amestecului gazos de 3 m.
Formula de bază utilizată pentru calculul amestecurilor de gaz sunt prezentate în Tabelul 1.1.1.
Tabelul 1.1.1 - Formulele de calcul al amestecului de gaz
Capacitatea de căldură menționată ca cantitatea de căldură care trebuie să se acorde corpului (gaz) pentru a crește ritmul-tures o unitate cantitativă 1 0 C. În funcție de unitățile cantitative ale materiei se disting mol specific kJ / (kmol · K), masa kJ / ( kg · K) și o kJ vrac / (m 3 · K) căldura specifică.
1 m 3 de gaz în funcție de parametrii de stat au greutate diferite. În acest sens, căldura specifică volumetric este întotdeauna referire la un corp de gaz conținut în 1 m 3, în condiții normale, Fh = 101325 Pa (760 mmHg) și T = 273 K (t = 0 0 C). Pentru a determina valorile căldurilor specifice ale celor de mai sus este suficient pentru a cunoaște valoarea oricăreia dintre ele. Cel mai bine este să aibă o valoare de molară specifică de căldură-os. Apoi, capacitatea de căldură în masă. și capacitatea de căldură volumetrica. Capacitatea termică volumetrică și masa sunt interconectate dependență, în cazul în care - densitatea gazului în condiții normale.
Capacitatea termică a gazului depinde de temperatura acestuia. Pe această bază se facă distincția ridicată și capacitatea de căldură adevărată. Dacă q - cantitatea de căldură transmisă la cantitatea unității de gaz (sau scăzut din) gazul la schimbarea temperaturii de la t1 la t2, atunci temperatura medie vpredelah capacitate de căldură. Limita acestui raport, atunci când diferența de tempera-tur se duce la zero, numit adevăratul specific din urmă de căldură-kostyu.Analiticheski este definit ca. Capacitatea termică a gazelor ideale nu depinde numai de temperatura, ci și asupra naturii procesului și atomicitatea. Capacitatea termică a gazelor reale depinde de proprietățile lor naturale, natura procesului, temperatura și presiunea. Pentru importanță gazele sunt următoarele două cazuri de încălzire (răcire): 1) modificarea stării la un volum constant; 2) schimbarea stării la presiune constantă. Ambele aceste cazuri sunt asociate cu diferite capacități de încălzire ZNA-cheniya. Astfel, distincția adevărat și capacitatea termică medie: a) un mol la volum constant. și presiune constantă. ; b) masa la volum constant. și presiune constantă. ; c) volumul la un volum constant. și presiune constantă. .
Între căldura specifică molară la p = const și v = const următoarea relație există: kJ / (kmol · K).
Pentru calcule aproximative la temperaturi scăzute pot accepta cąldurii valoare molare enumerate în tabelul 1.1.2.
Raportul căldurilor specifice pentru p = const și v = const notate
Tabelul 1.1.2 - Valorile cąldurii molare la p = const și v = const
Cantitatea de căldură care este implicată în procesul de încălzire (răcire) M sau V. kg m 3 de gaz
Capacitatea termică a modificărilor de gaz cu temperatură, cu relația este curbilinie. Dependența neliniară a capacității calorice reală a temperaturii este reprezentat ca
unde a, b, d - valoare constantă pentru un gaz dat.
Calculele dependenței neliniare se înlocuiește cu dependența liniară strâns legate. și capacitatea medie termică a schimbării de temperatură de la T1 la T2
Pentru o căldură specifică medie în intervalul de la 0 -t 0, această formulă devine
Capacitatea termică a amestecului de gaze ideale
În cazul în care amestecul de gaz specificat proporții de masă, masa sa capacitate termică este determinată ca suma fracțiilor masice ale capacității calorice în masă a fiecărei componente. .
Atunci când se specifică amestecuri proporții volumetrice capacitatea calorică volumetrică a amestecului. .
In mod similar, capacitatea termică molară a amestecului este egală cu suma produselor din fracțiunile de volum ale componentelor de capacitate termică molare ale amestecului de gaz. .
Anexele 2-9 arată capacitatea termică a celor mai comune gaze din calcule.
Amestecul de gaz este reglat în masă sau de volum fracțiuni ri Gl compoziția procentuală a componentelor amestecului; presiune amestec RSM. MPa. Volumul amestecului Vb. m3 Temperatura tsm a amestecului, 0 C (Tabelul 1.2.1).
1. Compoziția amestecului (Dacă starea amestecului specificat în proporții ri volumetrice ar trebui să determine apoi în continuare a amestecului în proporții în greutate de Gi și invers.);
2. Componentele de gaz constant amestec Ri. kJ / (kg · K);
3. Amestecul gazos constant RSM. kJ / (kg · K) prin fracțiile volumetrice și de masă;
4. Masa molară medie a amestecului # 956; vezi. kmol / kg și volumetric ri gi fracțiunea de masă;
5. Presiunile parțiale Pi Componente MPa în fracția ri Gi volumetric și masă;
7. Volumele parțiale. Volumele specifice parțiale vi. m3 / kg și densitate # 961; i. kg / m3 componentelor amestecului;
9. Densitățile Componenta # 961; i. kg / m 3 în condiții fizice normale;
10. Densitatea amestecului # 961; vezi. kg / m3 în condiții normale de vrac fizic prin Gi ri și fracțiunii de masă;
11. Adevărat molar # 956; C. kJ / (kmol · K). vrac, kJ / (m 3 · K). și C. o masă kJ / (kg · K), căldură la p = const și v = amestec Temperatura tsm const. 0 C;
12. molara medie # 956; C. kJ / (kmol · K). vrac, kJ / (m 3 · K) și masa C. kJ / (kg · K), căldură la p = const și v = const pentru intervalul de temperatură # 916; tsm ,. 0 C;
13. Cantitatea de căldură necesară pentru încălzire (răcire) în intervalul de temperatură # 916; tsm ,. 0 C pentru p = const și v = numărul const din 2 kmol. 5 m 3 și 7 kg de amestec.
amestec 1.2.1- gaz Parametri Tabelul
1. Se determină compoziția amestecului în proporțiile de greutate
unde # 956; i - masa molară a componentelor amestecului, kg / kmol (Anexa 1).
In mod similar, pentru celelalte componente ale amestecului
12. Se determină capacitatea medie termică a amestecului în intervalul de temperatură
a) capacitate medie căldura molară a amestecului la p = const
unde - capacitatea medie căldura molară a amestecului la p = const în intervalul de temperatură;
molar componenta medie capacitatea termică a amestecului cu p = const într-un interval de temperatură conform instrucțiunilor aplicațiilor 2-9.
In mod similar, găsim o capacitate medie molară termică a amestecului la p = const într-un interval de temperatură
Medie Capacitatea termică molară a amestecului la v = const
b) media căldura specifică volumetric p = media const capacitatea calorică volumetrică atunci când v = const c) căldura specifică medie în masă la p = capacitatea calorică masa const la v = const 11. Se determină cantitatea de căldură necesară pentru încălzire (răcire) amestecul la p = const: și ) amestec 2 kmol de b) 5 m 3 în amestec) 7 kg dintr-un amestec de cantități de căldură necesare pentru încălzirea amestecului la v = const: a) un amestec de 2 kmol b) 5 m 3 în amestec) 7 kg de amestec
proces circular sau ciclu este un set de procese termodinamice, ca urmare a care fluidul de lucru este returnat la starea inițială. De lucru proces ciclic ilustrat în zona Figura Pv, închis într-un circuit în buclă închisă, cu lucru mecanic pozitiv în cazul în care ciclul se face în sens orar (ciclul înainte), și negativ în cazul în care se realizează invers acelor de ceasornic (ciclu invers) .Enclosure excelenta in procesul de transformare a căldurii de lucru într-un proces ciclic se caracterizează prin eficiență termică
Ciclul motor termic ideal este ciclul Carnot. Când se presupune ispol'uet-mations sursa fierbinte la o temperatură constantă, t. E. Capacitatea de căldură practic infinit finit. Ciclul este format din două adiabatică și două izoterme. Număr de căldură însumate
Numărul de căldură alocat
Eficiența termică a ciclului
unde T1 și T2, - superioară și inferioară a surselor de căldură de temperatură.
Ciclul cu sursa de căldură la volum constant este format din două adiabatic și două isochore.
caracteristicile ciclului sunt
- gradul de presiune.
Rezumând numărul de căldură
Numărul de căldură alocat
Cantitatea de căldură per ciclu
Schimbarea internă a energiei, entalpia și entropia per ciclu
Eficiența termică a ciclului
Ciclul cu sursa de căldură la o presiune constantă, este format din două adiabatice un izobar și isochore audio.
caracteristicile ciclului sunt
- gradul de preexpandare.
Rezumând numărul de căldură
Numărul de căldură alocat
Cantitatea de căldură per ciclu
Schimbarea internă a energiei, entalpia și entropia per ciclu
Eficiența termică a ciclului
ciclu combinat cu sursa de căldură este format din două adiabatice două isochors și un izobară.
caracteristicile ciclului sunt
- raport de presiune;
- gradul de preexpandare.
Rezumând numărul de căldură
Numărul de căldură alocat
Cantitatea de căldură per ciclu
Schimbarea internă a energiei, entalpia și entropia per ciclu
Eficiența termică a ciclului
În toate cazurile, o = const.
Turbina cu gaz ciclu cu o sursă de căldură la o presiune constantă, este format din două adiabatic și două isobars.
caracteristicile ciclului sunt
- raport de presiune în compresor;
Eficiența termică a ciclului
un ciclu turbină cu gaz, cu alimentare cu căldură la volum constant este format din două adiabatic unul isochore și unul izobară
caracteristicile ciclului sunt
- gradul de creștere a presiunii incrementale;
Eficiența termică a ciclului
Deoarece produsele de ardere din gazul care părăsește turbina are o temperatură suficient de mare pentru a spori eficiența unității turbină cu gaz este administrată de regenerare, adică preîncălzirea aerului comprimat în compresor datorită căldurii gazelor de ardere. Eficiența termică a ciclului turbinei cu sursa de căldură la p = consts limita completă de regenerare și de compresie adiabatică
Eficiența termică a ciclului turbinei cu sursa de căldură la v = limita de regenerare constc și compresie adiabatică
Eficiența dei Corolar turbină cu gaz ciclu ideală
În acest caz, este adoptat cp căldura specifică pentru simplitate constantă. Una dintre principalele caracteristici ale ciclului este cantitatea de creștere a presiunii-TION în compresor. Apoi, eficiența dei Corolar turbine cu ciclu ideală
Pentru un anumit exemplu de realizare a ciclului motorului termic (2.2.1 - 2.2.5), următoarele calcule teoretice și desene:
1. Furnizați o scurtă descriere a ciclului în ansamblu, și descrierea fiecărui proces;
2. Definiți parametrii p. v. T în toate punctele caracteristice ale ciclului;
3. Se efectuează un calcul complet termodinamic a fiecărui proces;
4. Se calculează caracteristicile ciclului termodinamic;
5. Se calculează randamentul termic ciclu idealizată în care schimbul de căldură în procesele de compresie și expansiune sunt neglijate;
6. Se calculează randamentul termic al ciclului Carnot efectuate în același interval de temperatură și de entropie;
7. Arată ciclul p și T -v -S coordonate;
8. Se determină raportul de umplere al ciclului;
9. Se determină procesul de eliminare a căldurii cu temperatură medie;
10. Pe baza calculului la concluzia și rezultatele tabulare.
În toate cazurile, să ia aerul ca fluidul de lucru. Calculul produce 1 kg de fluid de lucru. Să ia în considerare dependența capacității de căldură.