28. Энтальпия и теплоемкость газа

Энтальпия (теплосодержание насыщенного газа) — количество теплоты, необходимое для повышения температуры 1 кг вещества от абсолютного нуля до пара заданной температуры. В общем случае энтальпия является функцией температуры и давления.

Как и в случае с внутренней энергией, чаще надо знать изменение энтальпии ΔI, а не ее абсолютное значение:

ΔI = срМ (t2 – t1) , где срМ — средняя удельная массовая темплоемкость при постоянном давлении в пределах от t1 до t2, кДж/(кг.°С). Следовательно, изменение энтальпии идеального газа равно произведению средней теплоемкости при постоянном давлении на разность температур газа. Энтальпию реального газа можно рассматривать как сумму энтальпии в идеальном состоянии и соответствующего корректирующего члена:

I = Iид + ΔI. Корректирующий член ΔI может быть определен по графику зависимости энтальпии газов от приведенных температуры и давления.

Истинная теплоемкость рабочего тела определяется отношением количества подведенной (отведенной) к рабочему телу теплоты в данном т/д процессе к вызванному этим изменениям температуры тела.С = dQ / dT , [Дж /К] ;Теплоемкость зависит от внешних условий или характера процесса, при котором происходит подвот или отвод теплоты. Различают следующие удельные теплоемкости:

массовую – с = С / m , [Дж/кг] ; молярную - сμ = С / ν , [Дж/моль], где ν - количества вещества [моль] ; объемную - с/ = С / V = с·ρ , [Дж/м3] , где - ρ = m / V - плотность вещества.

Связь между этими теплоемкостями:с = с/ · υ = сμ / μ ,

где - υ = V/m - удельный объем вещества, [м3/кг];

μ = m /ν – молярная (молекулярная) масса, [кг/моль].

Теплоемкость газов в большой степени зависит от тех условий, при которых происходит процесс их нагревания или охлаждения. Различают теплоемкости при постоянном давлении (изобарный) и при постоянном объеме (изохорный).

Таким образом различают следующие удельные теплоемкости:

ср , сv – массовые изобарные и изохорные теплоемкости;

сpμ , сvμ – молярные изобарные и изохорные теплоемкости;

с/p , с/v – объемные изобарные и изохорные теплоемкости.

Между изобарными и изохорными теплоемкостями существует следующая зависимость:ср - сv = R - уравнение Майера; сpμ - сvμ = Rμ . Теплоемкость зависит от температуры, которые даются в справочных литературах в виде таблицы как средние теплоемкости в интервале температур от 0 до tх. Для определения средней теплоемкости в интервале температур от t1 до t2 можно использовать следующую формулу:

с|t2t1 = (с|t20 t2 - с|t10 t1) / (t2 - t1) .

29. Инжекционные устройства и вентиляторы

Перемещение газов в тепловых установках производится под действием дутьевых или вытяжных устройств. Различают два вида тяги: естественную и исскуственную. Есстественная создается дымовыми трубами, исскуственная –вентиляторами, дымососами, эжекторами. Эжекционные устройства применяют в сушильных установках и печах, для циркуляции, подачи и отора теплоносителя, при температуре выше 250⁰С, там где затрудняется работа вентиляторов. Эжекторы- устройства в которых за счет смешения 2х потоков с разными энергиями и давлениями образуется общий поток с промежуточным значениями энергий и давлений.

Из сопла 1 с определенной скоростью ω₁ и давлением Р₁ вытекает струя теплоносителя или воздуха, которая через патрубки 2 засасывает (эжектирует) определенное количество другого теплоносителя, эжектируемого со скоростью ω в патрубках. В камере 3 в следствии ее сужения у выходного конца смешиваются два теплоносителя и смесь выбрасывается через диффузор 4. В тепловых установках обычно средние плотности эжектирующих и эжектируемых теплоносителей неодинаковы, но при небольших скоростях, ист ечение теплоносителя из сопла 1 (порядка 10-20 м/с) можно считать что объем смеси, вытекающей из диффузора 4 будет определяться суммой объемов эжектирующего эжектируемого теплоносителя. Чтобы эжектируюемый теплоноситель проник в патрубки 2, ему нужно преодолеть определенное сопротивление, определяемое разностью давлений внутри камеры смешения Рк и давлений окружающей среды Рос( пренебрегаем давлением расходываемых на сопротивление патрубков 2). Разность давлений представим в виде:ΔР=Рк-Рос. Эта разность преодолевается струей эжектирующего теплоносителя и уменьшает силу давления которую газы могли бы развить внутри диффузора. В результате чего в диффузоре создается результирующая кинетическая энергия движения смеси теплоносителей, равная ω²р/2. Эжекторы используют в сушилках для создания замкнутой циркуляции теплоносителя. Если эжектор подает теплоноситель и служит нагнетательным приспособлением, то его называют инжектором.

Вентиляторы делятся на осевые и центробежные.Осевые состоят из корпуса 1 , рабочего колеса2, снабженного лопастями 3 и электродвигателем 4. При вращении рабочего колеса лопасти захватыватывают и перемещают его вдоль оси корпуса. Вследствии низкого сопротивления, оказываемого вентиляторомпотоку теплоносителя и незначительных потерь на трение о лопасти, коэффициент полезного действия осевых вентиляторов высок и достигает 0,7-0,75. Максимально развиваемый напор-250-250Па. Изготовляются диаметром 400-1200мм, расчитаны на расход теплоносителя 1200-4000м3/ч. Осевые вентиляторы используют для создания циркулирующих потоков теплоносителя в печах и сушилках. Недостаток- низкая температура применения ( около 100⁰С), поэтому их устанавливают в специальных карманах.

Центробежные вентиляторы расчитываются на высокое, среднее и низкое давление в 1000-10000 Па и имеют различную производительность по воздуху или теплоносителю. Вентиляторы низкого и среднего давления расчитаны на производительность от 3000 до 100000м3/ч, высокого давления- 5000-20000м3/ч.центробежный вентилятор состоит из кожуха спиральной формы1, внутри которого вращается колесо 2 с лопатками3. Колесо укреплено на валу 4, через которое приводится во вращение от электропривода. Вентилятор имеет всасывающий патрубок 6 и патрубок для подачи или выброса теплоносителя 5. Теплоноситель при вращении колеса с лопатками под действием центробежной силы отбрасывается от центра к поверхности кожуха и через отверстие 5 выбрасывается. Внутри вентилятора создается разрежение вследствии чего новые порции свежего теплоносителя засасываются через патрубок 6.

Подбор вентиляторов. Он ведется по каталогам пользуясь их размерными характеристиками, которые подбираются при нормальных условиях t=20, относительная влажность φ=50% и барометрическом давлении 0,01 МПа.

Все характеристики вентиляторов отражают на размерных диаграммах, где по оси абцисс отложен объем транспортируемого воздуха V-м3/ч, по ординате –полное давлене Рп(Па), развиваемое вентилятором.

1.По заданному объему теплоносителя находим точку на диаграмме.

2. От нее поднимаемся ввех, выбирая более высокую частоту вращения и выгодное к.п.д

3. Заданное давление откладываем на графике, если оно не подходит ведем пересчет по формуле:

4. Откладываем данные значения на диаграмме и получаем точку, характеризующую работу вентилятилятора. По которым выбираем марку данного устройства.