Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров

Нажмите для полного просмотра!

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №2

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №3

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №4

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №5

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №6

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №7

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №8

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №9

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №10

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №11

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №12

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №13

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №14

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №15

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №16

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №17

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №18

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №19

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №20

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №21

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №22

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №23

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №24

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №25

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №26

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №27

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №28

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №29

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №30

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №31

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №32

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №33

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №34

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №35

Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров, слайд №36

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Влажный воздух. I закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров. Доклад-сообщение содержит 36 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

ТНиС 06 ● Влажный воздух ● I закон термодинамики для потока ● Истечение газов и паров

Слайд 2

Описание слайда:

Влажный воздух Влажный воздух – это смесь сухого воздуха и водяного пара. По закону Дальтона для смеси газов B=pв+pп, где В – барометрическое (атмосферное) давление, рв и рп – соответственно парциальные давления сухого воздуха и водяного пара. При: рп<рн – воздух влажный, ненасыщенный; рп=рн – воздух влажный насыщенный водяным паром.

Слайд 3

Описание слайда:

Абсолютная и относительная влажности воздуха Абсолютная влажность воздуха – это масса пара в 1 м³ влажного воздуха, что совпадает с определением плотности пара при его парциальном давлении ρп, кг/м³. Относительная влажность воздуха – это отношение его абсолютной влажности к максимально возможной в состоянии насыщения φ=ρп/ρн. С учетом того, что ρп/ρн=vн/vп, а по закону Бойля-Мариотта рпvп=рнvн, имеем: . (1)

Слайд 4

Описание слайда:

Влагосодержание влажного воздуха Влагосодержание воздуха – это масса водяного пара, приходящаяся на 1 кг сухого воздуха d=mп/mв. Запишем уравнение Клапейрона для водяного пара и сухого воздуха: pпV=mпRпT; pвV=mвRвT. Поделив уравнения Клапейрона и разрешив относительно влагосодержания, имеем: .

Слайд 5

Описание слайда:

Hd-диаграмма влажного воздуха С учетом газовых постоянных воздуха Rв=287 и водяного пара Rп=461 Дж/(кг·К). По закону Дальтона рв=В-Рп; рп=φрн: .

Слайд 6

Описание слайда:

К Hd-диаграмме Hd-диаграмма была предложена профессором Л.К. Рамзиным в 1918 году. Она удобна для исследования процессов влажного воздуха в кондиционерах, сушильных установках и т.д. Оси ординат и абсцисс в ней находятся под углом 135. Но значения влагосодержаний d, г. пара/(кг сух. возд.), для удобства, сносятся на горизонталь.

Слайд 7

Описание слайда:

Процессы в Hd-диаграмме Цифры на оси ординат – это температуры сухого воздуха, С и энтальпии влажного воздуха Н=hв+dhп, кДж/(кг сух. возд.) Относительная влажность влажного воздуха: ● на оси ординат φ=0 % – сухой воздух, ● на линии φ=100 % – влажный, насыщенный воздух. Процессы: 1-2 нагрев воздуха в калорифере при d=сonst, 2-3 сушка материала воздухом при H=сonst.

Слайд 8

Описание слайда:

I закон термодинамики для потока 1 кг/с газа в сечениях I и II перемещается на расстояние s1 и s2. К газу подведена теплота qвн. По I закону термодинамики q=qвн+qтр=Δu+l, (1) где qтр – потери на трение, перешедшие в теплоту.

Слайд 9

Описание слайда:

Работа проталкивания Для ввода 1 кг/с в сечение I, надо совершить работу lI=-p1f1s1=-p1v1. В сечении II газ совершит работу lII=p2f2s2=p2v2. Их разность – работа проталкивания: l1=lII-lI=p2v2-p1v1. (2)

Слайд 10

Описание слайда:

Составляющие работы Работа на изменение кинетической энергии потока: l2=с22/2-с12/2, (3) где с1 и с2 – скорости газа в сечениях I и II, м/с. Работа на изменение потенциальной энергии газа: l3=g(z2-z1), (4) где z1 и z2 – высота осей канала над горизонталью, м.

Слайд 11

Описание слайда:

Последние составляющие работы В общем случае, между сечениями I и II газ может совершать техническую работу lт; (5) для реального газа надо учесть и потери на трение lтр. (6) После подстановки выражений (2)-(6) в (1) имеем:

Слайд 12

Описание слайда:

Уравнение I закона термодинамики для потока Так как lтр=qтр, то они сокращаются. Перегруппируем члены полученного уравнения; учтем, что u2+p2v2=h2 и u1+p1v1=h1: . Запишем это выражение в дифференциальной форме для потока, не совершающего техническую работу: dq=dh+cdc+gdz.

Слайд 13

Описание слайда:

Изменения потенциальной и кинетической энергий газа Для газов gdz<<cdc, то есть можно считать gdz≈0, тогда выражение I закона термодинамики для обратимого и необратимого адиабатного потока (dq=0): cdc=-dh. (7) Для обратимого, адиабатного изменения состояния рабочего тела воспользуемся первым законом термодинамики.

Слайд 14

Описание слайда:

I закон термодинамики для обратимого, адиабатного потока Аналитическое выражение I закона термодинамики для обратимого, адиабатного изменения состояния: dq=0 =du+pdv, откуда du=-pdv. Подставим это выражение в (7): cdc=-d(u+pv)=-du-pdv-vdp=pdv-pdv-vdp=-vdp. Итак, выражение I закона термодинамики для обратимого адиабатного потока: cdc=-vdp. (8)

Слайд 15

Описание слайда:

Истечение газов и паров через суживающиеся сопла Рассмотрим обратимое, адиабатное истечение газа через суживающееся сопло. Для этого случая применимо выра- жение (8) I закона термодинамики: cdc=-vdp. (1) или в интегральной форме: . Так как c1<<c2, то примем: c1≈0; c2=c – скорость истечения газа.

Слайд 16

Описание слайда:

Соотношения между параметрами Для адиабатного процесса: p1v1k=pvk, или p11/kv1=p1/kv. Выразим удельный объем из уравнения адиабаты и подставим под знак интеграла: .

Слайд 17

Описание слайда:

Скорость истечения газа Вынесем за скобки первый член и найдем скорость обратимого истечения газа: . (2) Для установившегося течения массовый расход газа является постоянным, то есть его уравнение неразрывности для выходного сечения сопла, кг/с: m=cf/v2=const. (3)

Слайд 18

Описание слайда:

Массовый расход газа При адиабатном истечении p1v1k=p2v2k, откуда v2=v1(p1/p2)1/k. (4) Подставляем (4) и (2) в (3): ; (5) . (6)

Слайд 19

Описание слайда:

К гипотезе Сен-Венана и Вентцеля В формуле расхода газа (6) переменным является выражение в квадратных скобках. Обозначим p2/p1=β, тогда [β2/k-β(k+1)/k]=var. При β=0 и β=1 m=0.

Слайд 20

Описание слайда:

Исследование на экстремум Чтобы найти mmax , надо исследовать функцию на экстремум, то есть: . Поделим выражение на β(2-k)/k(k+1)/k, получим 2/(k+1)=βкр(k-1)/k, откуда . (7)

Слайд 21

Описание слайда:

Критическое отношение давлений Если в выражение (7) для βкр подставить значения показателей адиабаты k газов, то получим: ● 1-атомные газы k=1,67; βкр=0,49; ● 2-атомные газы k=1,41; βкр=0,528; ● 3-атомные газы k=1,29; βкр=0,546.

Слайд 22

Описание слайда:

Критическая скорость истечения Подставив βкр в формулу (2), получим критическую скорость истечения: . (8) Если в (8) подставить р1=ркр/βкр; v1=vкрβкр1/k, то: . (9)

Слайд 23

Описание слайда:

Гипотеза Сен-Венана и Вентцеля ● с<cкр Из формулы (9) следует, что критическая скорость истечения – это местная скорость звука (при критических параметрах). Гипотеза Сен-Венана и Вентцеля: ● с<cкр: импульс понижения давления среды приближается к соплу с относительной скоростью (a-c)>0. Через некоторое время устанавливается скорость истечения c’>c;

Слайд 24

Описание слайда:

Гипотеза Сен-Венана и Вентцеля ● c=cкр ● c=cкр: относительная скорость (a-cкр)=0; импульс разряжения никогда не дойдет до выходного сечения сопла; скорость истечения остается критической. Если подставить (7) в (6), получим максимальный расход газа через сопло: . (10)

Слайд 25

Описание слайда:

Комбинированное сопло (Лаваля) Комбинированное из сужающейся и расширяющейся частей сопло впервые применил шведский инженер Лаваль для получения сверхзвуковых скоростей истечения водяного пара. Угол φ расширяющейся части сопла не должен превышать 12, чтобы получить сверхзвуковые скорости истечения. Длина расширяющейся части сопла lр=(d2-dmin)/2tg(φ/2).

Слайд 26

Описание слайда:

Режимы истечения Отношение β Суживающееся сопло Сопло Лаваля β>βкр c<cкр c<cкр; β=βкр c=cкр с=скр; β<βкр c=cкр c>cкр. Действительная скорость всегда ниже теоретической из-за необратимых потерь на трение и завихрение: сд=φс, где φ – скоростной коэффициент сопла. Для хорошо спрофилированных и чисто обработанных сопел φ=0,92…0,99.

Слайд 27

Описание слайда:

Скорость истечения пара

Слайд 28

Описание слайда:

Истечение газов с учетом трения Из-за потерь части кинетической энергии газа на трение и завихрение действительная скорость истечения ниже теоретической: сд=φс, где φ – скоростной коэффициент сопла; для хорошо спрофилированных и обработанных сопел φ=0,92…0,99. Потери кинетической энергии оцениваются коэффициентом потери энергии ψ:

Слайд 29

Описание слайда:

Дросселирование газов и паров Если при движении газа он встречает местные сужения (вентиль, шайба), то происходит дросселирование. В месте сужения скорость газа возрастает, но затем она восстанавливается; давление падает, но затем возрастает до р2<р1. Дросселирование (мятие) – это процесс понижения давления при прохождении газа через местное сужение. Падение давления зависит от природы газа, скорости движения и величины сужения. Этот эффект используется для измерения скорости газа с помощью дроссельных шайб.

Слайд 30

Описание слайда:

Дросселирование – условно изоэнтальпийный процесс Потери на трение превращаются в теплоту, которая в адиабатном процессе воспринимается газом. По I закону термодинамики для адиабатного процесса: или . Скорости газа с2 и с1 мало отличаются, поэтому можно принять с2~с1, то есть h2~h1. Таким образом можно считать условно дросселирование изоэнтальпийным процессом; на самом деле, в узком сечении энтальпия газа уменьшается, а затем снова восстанавливается.

Слайд 31

Описание слайда:

Дросселирование газов Изменение энтальпии газа: h1-h2=cp(t1-t2). Для условно изоэнтальпийного дросселирования h2=h1, то есть t2=t1. Но это справедливо только для идеальных газов; реальные газы при дросселировании меняют свою температуру (см. hs-диаграмму). Изменение температуры газа при дросселировании называется эффектом Джоуля-Томсона.

Слайд 32

Описание слайда:

Температура инверсии На предыдущем слайде изображено дросселирование воздуха при разных начальных температурах. При достаточно высокой начальной t1 температура воздуха при дросселировании 1-2 возрастает. При некоторой t3 (температуре инверсии) газ ведет себя как идеальный (t4=t3). Большинство газов имеют довольно высокую температуру инверсии (600 °С) и выше. Исключение составляют водород и гелий (для Н2 температура инверсии -80 °С).

Слайд 33

Описание слайда:

Использование дросселирования для ожижения газов Снижение температуры газа при дросселировании, если tнач<tинв, можно использовать для ожижения газов. Для этого газ многократно сжимается с охлаждением и последующим дросселированием.

Слайд 34

Описание слайда:

Дросселирование (мятие) пара Если мятию подвергается перегретый пар 1-2, то давление и температура его уменьшаются, а объем и степень перегрева возрастают. При дросселировании 3-4 пар последовательно переходит в сухой насыщенный, затем во влажный и снова в перегретый. Мятие влажного пара 5-6 приводит к росту его степени сухости. При дросселировании закипающей воды 7-8 она испаряется с увеличением степени сухости пара.

Слайд 35

Описание слайда:

Снижение работоспособности пара при дросселировании Из диаграммы хорошо видно, что работоспособность пара после дросселирования значительно падает (h2-hB)<(h1-hA). Поэтому дросселирования по возможности надо избегать. Но дроссели применяются в холодильных установках. Используется также дроссельное регулирование мощности паровых турбин.

Слайд 36

Описание слайда:

Опыт Джоуля-Томсона В физике дросселирование пара осуществляют в опыте Джоуля-Томсона, пропуская газ или пар через пористую пластину. Реальное мятие пара выглядит в виде зеленой ломаной линии (последовательного дросселирования от поры к поре при малом перепаде давлений). При дросселировании получается процесс, аналогичный истечению: скорость возрастает, затем кинетическая энергия переходит в тепловую, которая усваивается паром при р=const. В пределе получается линия 1-2 (изоэнтальпа).