3.2. Методика расчета теплофизических характеристик продуктов сгорания топлив во влажном воздухе при 1

Расчет термодинамических и теплофизических характеристик продуктов сгорания заданной топливной композиции удобнее производить по объемным (молярным) долям составляющих компонентов. В то же время, учет влияния на состав продуктов сгорания паросодержания и коэффициента избытка воздуха целесообразно вести по массовым долям составляющих компонентов. Поэтому одним из вариантов методики расчета может быть следующий.

По температуре влажного воздуха, подводимого к топливу, из таблиц свойств водяного пара (см. таблицу А.3) определяют давление насыщенного пара ,.

По заданным относительной влажности и давлениювоздуха, подводимого к топливу, и определенному давлению насыщенного паравычисляют по (9) паросодержание,.

Из таблицы 3 определяют коэффициент для заданной топливной композиции и массовые доли,икомпонентов продуктов сгорания заданного топлива в сухом воздухе при1.

Вычисляют массовые доли ,икомпонентов продуктов сгорания во влажном воздухе при1:

где

Вычисляют массовые доли ,,ивлажного воздуха по следующим соотношениям с учетом (5):

где

Вычисляют массовые доли ,,ипродуктов сгорания заданной топливной композиции во влажном воздухе при:

Определяют кажущуюся (среднюю) молярную массу продуктов сгорания (газовой смеси):

.

Вычисляют объемные (молярные) доли компонентов в продуктах сгорания:

Вычисляют парциальные давления компонентов продуктов сгорания:

По заданной абсолютной температуре и при найденных парциальных давленияхпродуктов сгорания определяют теплофизические характеристики азота, диоксида углерода, водяного параи кислородав последовательности, указанной в разделе 1 пособия.

По методике, описанной в разделе 2 пособия, определяют необходимые теплофизические характеристики продуктов сгорания.

3.3 Методика расчета теплофизических характеристик влажного воздуха

Для решения ряда задач, например, расчета теплообмена в воздухе при атмосферном или повышенном давлении, необходимо определение теплофизических характеристик влажного воздуха по известной температуре, давлению и относительной влажности. При этом при проведении расчетов необходимо обязательно проверять правильность задания параметров влажного воздуха по диаграмме водяного пара или же по таблице для насыщенного водяного пара (см. таблицу А.3). А именно, проверяется условие нахождение водяного пара в перегретом состоянии при вычисленном значении парциального давления.

Рекомендуется следующая последовательность расчета.

Считается, что влажный воздух является газовой смесью из двух компонентов – сухого воздуха и водяного пара.

Определяют давление насыщенного пара из таблиц свойств водяного пара при заданной температуреввлажного воздуха (см. таблицу А.3).

Вычисляют паросодержание по (9).

Определяют массовые доли компонентов во влажном воздухе:

где

Определяют кажущуюся (среднюю) молярную массу влажного воздуха:

.

Вычисляют объемные (молярные) доли компонентов во влажном воздухе:

Вычисляют парциальные давления компонентов влажного воздуха:

По диаграмме водяного пара или же по таблице для насыщенного водяного пара (см. таблицу А.3) для заданной температурыпроверяется условие. При невыполнении этого условия дальнейшие вычисления не проводятся.

По заданной температуре и найденным парциальным давлениям компонентов влажного воздуха из таблиц, например [17, 19, 24], определяют необходимые теплофизические характеристики сухого воздуха и водяного пара.

Вычисляют фактор сжимаемости влажного воздуха:

Вычисляют плотность влажного воздуха при :

Вычисляют динамическую вязкость влажного воздуха по формуле (3) при = 2:

,

где

Здесь

Вычисляют кинематическую вязкость влажного воздуха:

.

Вычисляют коэффициент теплопроводности влажного воздуха по формуле (7) при = 2:

,

где

Здесь

Вычисляют удельные теплоемкости влажного воздуха:

Вычисляют коэффициент температуропроводности влажного воздуха:

.

Вычисляют число Прандтля влажного воздуха:

Вычисляют показатель адиабаты влажного воздуха:

Вычисляют скорость звука во влажном воздухе:

.

Данная формула справедлива для вычисления скорости звука в неподвижном влажном воздухе.

В работе [25, с. 268] приводятся формулы для расчета некоторых ТФХ перегретого водяного пара, которые можно успешно применять при определении ТФХ влажного воздуха без обращения к таблицам термодинамических свойств водяного пара.

Так, к примеру, коэффициент динамической вязкости перегретого водяного пара вычисляется по формуле

где - приведенная температура перегретого водяного пара;

- температура перегретого водяного пара в ;

- приведенное давление перегретого водяного пара;

- абсолютное давление перегретого водяного пара в

.

Среднеквадратическая оценка относительной погрешности на диапазоне определения коэффициента динамической вязкости водяного пара по приведенной формуле не выходит за пределы 0,05 %, а максимальное значение относительной погрешности – за пределы0,5 %.

Показатель адиабаты перегретого водяного пара вычисляется по формуле

Среднеквадратическая оценка относительной погрешности на диапазоне определения показателя адиабаты перегретого водяного пара не выходит за пределы 0,05 % , а максимальное значение относительной погрешности – за пределы0,3 %.

Плотность перегретого водяного пара вычисляется по формуле

где - коэффициент сжимаемости перегретого водяного пара,

Среднеквадратическая оценка относительной погрешности на диапазоне определения плотности перегретого водяного пара не выходит за пределы 0,02 %, а максимальное значение относительной погрешности – за пределы0,1 %.