Влажный воздух. Состав и свойства - Бурцев С.И.
ISBN 5-89565-005-8
Скачать (прямая ссылка):
Так как энтальпия воды Ab = с Рв Tb , а энтальпия перегретого водяного пара при Т0,с > Tb
Anc = Cpe Тв + г + сРп(То.с-Тв),
и при Го.с < Tb
hnc = CpJjs + Г-CpJjb- То.с)> то для обоих случаев можно записать
AAb = Ab- AS c = Срп(Тъ - То.с) - г • (4.48)
Нахождение разности энтропий ASb необходимо рассмотреть отдельно для вариантов Tb > To c и Tb < To c.
116******************* 4.2. Параметры влажного воздуха *******************
На рис. 4.5 в Г-5-диаграмме показана последовательность процессов при Tb > Т0.с: фазовый переход 1-2 (перепад энтропий г!Тъ)\ изотермическое расширение 2-3 до парциального давления
водяных паров в окружающей среде (перепад энтропий
дп1п—-); изобарное охлаждение 3-4 до температуры водяного
Pn
T
пара в среде To c (перепад энтропий минус ср In—^).
О.С
О.С
.О.С
Рис. 4.5. Соотношение между энтропиями перегретого водяного пара
о.с
в окружающей среде Sn и воды Sb
Следовательно,
г
Гв
sSc = sB + — + ЛпЬ
„О.С ^P п т
Pn Г°с
Так как Asb = sb~ Sn0» то
__
T О.С
(4.49)
(4.50)
117************************* 4. Влажный воздух *************************
Последовательность процессов при Tb < Т0.с показана на рис. 4.6: фазовый переход 1-2 (перепад энтропий г/Tr); изобарный нагрев
T
2-3 до температуры Т0Л (перепад энтропий с v In——); изотерми-
'U rP
1 в
ческий процесс до парциального давления водяного пара в окру-
Рис. 4.6. Соотношение между энтропиями перегретого водяного пара
о.с
в окружающей среде Sn и воды Sb
Если рн > рп°, то это процесс расширения 3-4 (перепад эн-р
тропии і?п если рн < рп - процесс сжатия 3-4' (перепад
Pn0
Pn0
энтропий RnIn-V-).
Phb
Таким образом, при рн > р°'с
= + y + + R п1п% (4.51)
Tb T в рп
118******************* 4.2. Параметры влажного воздуха *******************
При Ph^ <р°ис
Sn
О.С _ „ I
-Sb +
- + Cp 1п^-Лп1п
т rT "
і B і в
Pn
Hb
(4.52)
Формулы (4.51) и (4.52) адекватны формуле (4.49), поэтому выражение (4.50) определяет перепад энтропий при любой температуре воды Тъ и окружающей среды Гох .
Таким образом, эксергия воды определяется по формуле
ев - Tо.с
Pu
То,
-I-In
То.
+ г
Cj
Гв
1
То.
^ P
Pn .
С J
(4.53)
При выводе формулы (4.53) было сделано допущение, что изобары в области воды не отклоняются от линии кипения, т. е. не учитывается величина
е'в = (Ав ~h' в) - To.c{sn - s' в), (4.54)
связанная с изменением энтальпии и энтропии при уменьшении давления воды до давления насыщенного водяного пара при той же температуре.
Значения Ab начинают заметно отклоняться от значений h'b
при давлениях, превышающих 230 кПа, а значения Jb - от sB при
больших давлениях. Таким образом, если вода представляет собой взвешенные в воздухе мелкодисперсные капли с радиусом менее 1 мкм (см. табл. 3.14), то расчёт эксергии воды следует производить по формуле (4.47), прибавляя к ней величину ев.
JSf Примеры
Пример 4.10. Определить эксергию воды при температуре /в = 5°С, если температура окружающей среды toc = 40°С, а влагосодержание d0х = 0,008 кг вл/кг с. в (р = 100 кПа).
Парциальное давление насыщенного водяного пара при температуре воды ґв = 5°С определяем по формуле (3.12)
р =0,6112 ехр
Hb
'17,504-54
= 0,872 кПа.
.241,2 + 5,
Парциальное давление водяного пара в воздухе окружающей среды можно определить из выражения (4.13)
0,008
р™ = 110
0,6221 + 0,008
= 1,397 кПа.
119************************* 4. Влажный воздух *************************
Удельная теплота парообразования
г = 2500,64 - 2,369 • 5 = 2488,79 кДж/кг. Эксергия воды, согласно (4.63),
ев = 313,15
1,86
278,15
313,15
ґ
+ 2488,79
-I-In 1
278,15 313,15 1
+
278,15 313,15.
+ 0,46151л
0,872 1,397
= 249,1 кДж/кг.
4.7.4. Эксергия льда
Эксергия льда определяется по зависимости
ел = Л/2л-Го.сЛ?л> (4.55)
где Ahn и Asji - разность энтальпий и энтропий между параметрами льда (Tsi, рл, Iiji и Sji) и параметрами водяного пара в окружающей среде (Toc, Poc, doc, h%c и s° c).
На рис. 4.7 в Г-й-диаграмме показана последовательность процессов перехода из одного состояния в другое: фазовый переход - сублимация 1-2, нагрев водяного пара до температуры окружающей среды 2-3 при Tji < Toc или охлаждение водяного пара
2-3' при Tjl > Тол.
Энтальпия льда
hn~ с PjiTji" Г IUIq •
Энтальпия перегретого водяного пара:
- при To c > Tji
hnC = CpJsi- Гпл0 + Гсуб + с Рп (То.с - Tj1) ,
- при To c < Tji
hnC = с рлТп~ у ПЛ0 + >"суб — С Pn {Тп — То.с) •
Поэтому для обоих случаев
Ahп = hn - Anc = CpJjл - То.с) - гсуб ¦ (4-56)
Для определения разности энтропий Asjl рассмотрим два варианта, когда Tji > To c и при Tjl < To c.
120******************* 4.2. Параметры влажного воздуха *******************
Рис. 4.7. Соотношение между энтальпиями перегретого водяного пара
Loc г.
в окружающей среде Л„ и льда /Ijl