Влажный воздух. Состав и свойства - Бурцев С.И.
ISBN 5-89565-005-8
Скачать (прямая ссылка):
cv =0,6566 кДжДкг-К);
при h = 50°С
Cv^ =0,6584 кДжДкг-К).
Согласно закону Шарля, давление кислорода в баллоне повысится до значения
» =Il» =HMl 500 = 542кПа. И2 Т\ 1 298,15
28 ********** 1,4. Термодинамические процессы идеальных газов **********
По формуле (1.4) найдём массу кислорода
P1V 500 000 0,2 t„nt
mn, = —-— =-— = 1,291 кг.
02 R02Ti 259,75-298,15
Изменения удельной энтальпии и энтропии соответственно будут равны
M = A2-A1 =Cv^2-Cvj =0,6584-50-0,6566-25 = 16,51 кДж/кг ;
- 5о°с і Ti 0,6584-50-0,6566-25 . 323,15 „ ,, „ч
As = s7-si =cv рIti^la = -----In-— = 0,053 кДж/(кг • К).
2 1 vl25C Т\ 50-25 298,15 >
1.4.2. Изобарный процесс (р = const)
Из уравнения состояния идеального газа будем иметь
V R
— = — = const.
T P
Это соотношение называют законом Гей-Люссака. В изобарном процессе объёмы одного и того же количества газа изменяются прямо пропорционально абсолютным температурам
v2 Т2 Pl '
Количество теплоты, участвующее в процессе, определяется из уравнения
?1-2 = CpftHh-H)' 0-36)
а изменение энтальпии по формуле
AV2= h- h =^pflHh-H)- 0-37)
Следовательно,
^1-2 =^1-2-
Изменение энтропии
^1-2 =S2-^i=Cp (; In^ = Cp InX (1.38)
Для определения изменения эксергии в изобарном процессе следует использовать формулу (1.35).
29 ************** 1 .Термодинамика идеальных газов и смесей **************
Пример
Пример 1.13. Массовый расход воздуха в подогревателе т- 10 кг/с при t\ = - 25°С. Температура воздуха на выходе из подогревателя t2 = 60°С. Определить изменение энтальпии, энтропии и скорости воздуха, если принять, что процесс нагревания является изобарным, а живые сечения на входе и выходе аппарата одинаковы. Для расчёта принимаем плотность воздуха P1 = 1,29 кг/м3 при t\ = - 25°С, а удельную теплоёмкость постоянной и равной ср = 1,005 кДж/(кг-К).
Удельный объём воздуха при t\ = - 25°С
1 3 /
V1 = — = 0,7752 м /кг;
Pl
объёмный расход
т 10 _„ з /
Vx=- =-= 7,752 м /с.
1 P1 1,29 '
Согласно закону Гей-Люссака, удельный объём воздуха на выходе при *, = 60°С
v2 =V1 — = 0,7752= 1,0407 м3/кг, 2 1 П 248,15 '
а плотность
1 / 3
р, = — = 0,9609 кг/м .
v2
Объёмный расход воздуха на выходе из подогревателя
F2 = — = ——— = 10,407 м3/с. 2 р2 0,9609 '
Так как скорость воздуха в живом сечении пропорциональна объёмно-wo Vo
му расходу, то — = — = 1,342 и скорость воздуха на выходе будет в 1,342 Wi Vi
раза больше, чем на входе: w2 = 1,342 • W1. Изменение энтальпии
Ah = A2 - A1 = ср O2 - J1) = 84,425 кДж/кг.
Изменение энтропии
As = S7-S, =сп In^ = сп = 0,296 кДж/(кг-К). ziP T1 P V1
1.4.3. Изотермический процесс (Т = constj
Для изотермического процесса
pv = RT = const.
30 ********** 1,4. Термодинамические процессы идеальных газов **********
Тогда
K = vI>
P2 v1 '
т. е. при постоянной температуре объём газа изменяется обратно пропорционально его давлению (закон Бойля-Мариотта). Количество теплоты
q{_2 = PlVlIn^. (1.39)
vI
Изменение энтальпии при T = const А/г1—2 = 0, а изменение энтропии будет определяться из выражения
As{_2 =S2-S1 =RlnvI-= Rln^. (1.40)
vI Pl
Изменение эксергии, учитывая, что AA1 _2 = 0,
tel-2=e2-el = ToAs\-s2)- (1-41)
JSS Пример
Пример 1.14. Процесс транспортирования воздуха по воздуховодам обычно считают изотермическим. Определить изменение энтропии и аэродинамическое сопротивление сети, если давление воздуха на входе р\ = 103,87 кПа, а удельный объём воздуха изменился от V1 = 0,83 м3/кг до v2 = 0,845 м3/кг (RB = = 287 Дж/(кг-К)).
Согласно закону Бойля-Мариотта, давление воздуха на выходе
р = р ^L = 103,87 • = 102,026 кПа. И2 n V2 0,845
Аэродинамическое сопротивление сети
Др = Px-P2 = 1,844 кПа. Изменение удельной энтропии определяется по формуле
As = S2-S1 = Rb)*^ = Rb In^- = 2871п-^^ = 5,141 Дж/(кг • К). р 2 V| I Uz,Uzo
31 ************** 1 .Термодинамика идеальных газов и смесей **************
1.4.4. Адиабатный процесс (dq = О и q = 0)
Адиабатный процесс протекает при отсутствии теплообмена между термодинамической системой и окружающей средой. Уравнение адиабаты имеет вид
pvk = const.
При адиабатном процессе произведение давления на удельный объём газа в степени к есть величина постоянная. Величину к называют показателем адиабаты и для идеального газа к = cpjcv .
Так как ср > cv, то к >1.
Связь параметров р и v для адиабаты имеет вид
Для уи T
Для р и T
к к
PlvI = PlvI = const • (1-42)
T1V* 1 = T2V2 1S=Const. (1.43)
EiJT1
Pl ITi
к к-1 ^2V
Jfc-I
, или
\Р\
Il Ti
(1.44)
Так как в адиабатном процессе q = 0, то энтропия системы не изменяется и s = const.
1.4.5. Политропный процесс
Всякий процесс идеального газа, в котором теплоёмкость является постоянной величиной, называют политропным.
Уравнением политропного процесса является выражение
pvn = const. (1.45)
32 ********** 1,4. Термодинамические процессы идеальных газов **********
