Смешение потоков влажного воздуха

Пусть смешиваются два потока влажного воздуха с параметрами t₁, φ ₁, расходом G₁ и t₂, φ ₂, G₂.

Расход, энтальпия и влагосодержание образовавшейся смеси определя­ются следующим образом:

G = G1 + G₂, (7.24)

h = (G_l/G)h₁+(G₂/G)h₂, (7.25)

d=(G_l/G)d_l+(G₂/G)d₂. (7.26)

Влагосодержание и энтальпия потоков (d₁, d₂, h₁, h₂) рассчитываются по формулам (7.9) и (7.13). По этим же формулам после нахождения h и d смеси рассчитывается температура (t) и относительная влажность (φ ) смеси. Давле­ние смеси устанавливается опытным путем, а в задачах должно быть задано.

Для потоков влажного воздуха при атмосферном давлении p₁ = р₂ = р параметры смеси удобно находить по h-d- диаграмме (рис. 7.8).

Совместное решение (7.24) и (7.26) дает:

Из подобия треугольников следует

= ,

т.е. точка А, изображающая состояние смеси, ле­жит на прямой 1-2 и делит ее на отрезки А-2 и 1-А, обратно пропорциональные расходам потоков.

Методические указания

 

Необходимо усвоить основные определения и понятия, относящиеся к влажному воздуху, уметь рассчитать характетики и параметры влажного воздуха; приобрести навыки пользования h-d- диаграммой; понимать, как изображаются на диаграмме процессы влажного воздуха (нагрев, охлажде­ние, сушка), как изменяются параметры в этих процессах, уметь произвести необходимые расчеты.

Следует внимательно относиться в размерностям при расчетах с влаж­ным воздухом: влагосодержание в h-d-диаграмме может быть в (г пара)/(кг с.в.), или в (кг пара)/(кг с.в.). Относительную влажность φ в расчетные фор­мулы следует подставлять в долях, а не в %, размерность давления в форму­лах для расчета влагосодержания (7.8-7.10) может быть любая, но одинаковая в числителе и знаменателе.

Задачи

1. Известны параметры влажного воздуха: р= 750 мм рт. ст., t = 25 °С,
φ = 80 %. Определите:

. парциальное давление пара в воздухе (р_n);

• абсолютную влажность воздуха (p_n);

• температуру точки росы (t_p);

• влагосодержание (d);

• энтальпию влажного воздуха (h);

• газовую постоянную влажного воздуха (R);

• плотность сухого воздуха (р_{c/ в}.).

Решение

При температуре t = 25 °С из таблиц [8] определяется давление насыще­ния p_s = 0, 031663 бар. Вычисляется парциальное давление пара и абсолютная влажность воздуха:

p_n=φ p_s =0, 8· 0, 031663=0, 02533бар,

Температура точки росы (t_p) равна температуре насыщения (t_s) при дав­лении р_n = 0, 02533 бар и находится из таблиц [8]: t_p = 21, 3 °С.

Влагосодержание определяется по формуле (7.8)

Энтальпия влажного воздуха вычисляется по формуле (7.13)

h = 1, 004 · t+ d(2500 +1, 926 · t)= 1, 004 · 25 + 0, 0599(2500+1, 926 · 25) = 91, 33,

Мольная масса и газовая постоянная влажного воздуха в соответствии с формулой (7.11) равны:

μ = 28, 96-10, 94

Плотность сухого воздуха

Ответы : р_n= 0, 02533 бар, р_n= 0, 0184 кг/м³, t_p = 21, 3 °С, d = 0, 02599 (кг пара)/(кг с.в.), h = 91, 33 кДж/(кг с.в.), R = 289, 9 Дж/(кг· К), p_с.в.= 1, 141 кг/м³.

2. Влажный воздух с параметрами t₁ = 20 ^оС, φ ₁= 80 % охлаждается при атмосферном давлении до температуры t₂ = 0°С. Определите с помощью h-d- диаграммы d₁, d₂, t_p, ф₂. Найдите относительную влажность воздуха φ ₃, нагретого в изобарном процессе 2-3 до первоначальной температуры t₁. Сравните φ ₃ c φ ₁ сделайте выводы. Представьте процессы в h-d- диаграм­ме.

Уточните значения d₁, d₂, t_p, φ _зрасчетным путем, приняв давление влажного воздуха р = 745 мм рт.ст.

Ответы : По диаграмме: d₁= 12 г/кг св., d₂ = 4 г/кг с.в., t_p = 16, 5 °С, φ ₂= 100 %, φ _з= 27 %.

ПРОЦЕССЫ КОМПРЕССОРОВ

Компрессоры предназначены для сжатия газов. Их можно разделить на 2 группы: статического сжатия (поршневые, ротационные), в которых повы­шение давления происходит за счет уменьшения объема, и динамического сжатия (центробежные, осевые, инжекционные). В компрессорах динамиче­ского сжатия сначала газу сообщается некоторая скорость, затем в процессе торможения потока скорость убывает до нуля и повышается давление газа.

Термодинамический анализ процессов, осуществляемых в компрессоре, не зависит от способа сжатия и может быть рассмотрен на примере поршне­вого компрессора.

Одноступенчатое сжатие

На рис. 8.1 представлены схема и индикаторная диаграмма идеального поршневого компрессора.

Различают следующие стадии:

а-1-. заполнение цилиндра газом при открытом вса­сывающем клапане;

1-2 - сжатие газа от давления p₁до давления р₂ при закрытых клапанах;

2-b - выталкивание сжатого газа при открытом на­гнетательном клапане.

На сжатие и перемещение 1 кг газа в процессах на­полнения и выталкивания затрачивается внешняя работа процесса 1-2.

которую производит двигатель, вращающий вал компрессора (l_k)

l_к = l_1-2 = (8.1)

Работа компрессора (l₄) в p-v- диаграмме изображается площадью кри­волинейной трапеции а12b.

Если уравнение первого закона термодинамики

q_l-2=h₂-h₁+l_l-2

записать в виде

l_k=h₂-h₁+q_отв,

то, учитывая (8.1), его можно представить так

l_k =h₂-.h_l+q_отв (8.2)

Уравнение (8.2) можно рассматривать как уравнение первого закона термодинамики для компрессора, где q_отв = - q_1-2 - отводимая теплота от рабо­чего тела в процессе сжатия.

Работа компрессора зависит от характера процесса сжатия.

На рис. 8.2 и 8.3 в р- v- и T-s- диаграммах представлены изотермический (1-2T), адиабатный (1-2а) и политропный (1-2n) процессы сжатия.

При изотермическом сжатии идеального газа T = const, Δ h = 0. Согласно (8.2) можем записать

(8.3)

Заштрихованные площади в p-v- и T-s- диаграммах изображают l_k и q_отв.

При адиабатном сжатии (неохлаждаемые компрессоры, q_omв = 0) соглас­но (8.2) имеем

l_k=h₂-h₁ (8.4)

или

(8.5)

При политропном сжатии газа показатель политропы 1< n < к, работа, затрачиваемая на компрессор, может быть вычислена по уравнению (8.2) или по формуле (8.6)

(8.6)

Величина отводимой теплоты рассчитывается по уравнению

(8.7)

Из p-v- диаграммы (. 8.2) следует, что минимальная работа затрачи­вается на изотермическое сжатие, максимальная - на адиабатное. Чтобы при­близить процесс сжатия к наиболее выгодному (изотермическому), необхо­димо отводить от сжимаемого газа теплоту (например, охлаждать проточной водой цилиндр поршневого компрессора), в этом случае осуществляется политропное сжатие воздуха с показателем n = 1, 18-1, 2. Достичь значений n = 1 не удается.

Производительность компрессора - это количество газа, сжимаемого в компрессоре в единицу времени: G, кг/с - массовая производительность, V, нм³/с - объемная производительность. Связь между ними описывает урав­нение состояния идеального газа при нормальных физических условиях (р =760 мм рт. ст., t = 0^сС)

pV=GRT. (8.8)

Теоретическая мощность привода компрессора вычисляется по формуле
N=G-l_k, Bm. (8.9)

Многоступенчатое сжатие

Для получения газа высокого давления применяют многоступенчатые компрессоры, в которых процесс сжатия осуществляется в нескольких по­следовательно соединенных цилиндрах (ступенях) с промежуточным охлаж­дением газа между ступенями.

На рис. 8.4-8.6 приведены схема двухступенчатого компрессора и про­цессы политропного сжатия с охлаждением газа между ступенями в проме­жуточном охладителе.

Как видно из диаграмм p-v и T-s, при многоступенчатом сжатии процесс в компрессоре приближается к наиболее выгодному процессу, изотермиче­скому. При этом уменьшается работа; затрачиваемая на сжатие, на площадку 2′ 22″ 1′ (. 8.5); уменьшается температура сжатого газа (Т₂ < Т_2″ . 8.6), что повышает надежность работы компрессора.

Здесь I, II - ступени сжатия; ПО - промежуточный охладитель; р'- промежуточное давление; 1 -1', 2'-2- сжатие газа в ступенях; 1′ -2' - охлаждение газа в ПО; 1-2" - одноступенчатое сжатие газа

Пусть β = p₂/p₁ - степень повышения давления в компрессоре, β ₁= p′ /p₁, β ₂=p₂/p' - степени повышения давления в ступенях, тогда

β =β ₁· β ₂. (8.10)

Как выбираются промежуточные давления при многоступенчатом сжа­тии?

Анализ системы уравнений для расчета работы, затрачиваемой на двух­ступенчатое сжатие, имеющей вид

 

показывает, что минимальная работа затрачивается тогда, когда степени повышения давления в ступенях одинаковы (β ₁=β ₂).В этом случае на основании (8.10) имеем

(8.11)

С помощью формулы (8.11) определяется p′.

При многоступенчатом сжатии с числом ступеней z степени повышения давления в ступенях определяются из условия

(8.12)

Если характер процессов сжатия и степени повышения давления в ступенях одинаковы, а охлаждение газа в промежуточных охладителях производится до первоначальной температуры, то можно утверждать следующее:

· работа, затрачиваемая на сжатие в каждой ступени, одинакова;

(8.13)

· теплота, отводимая в промежуточных охладителях, одинакова:

Теплота, отводимая в компрессоре от 1 кг газа, рассчитывается по формуле

(8.14)

Теплота, отводимая в компрессоре в единицу времени

Q_отв = Gq_отв Дж/с. (8.15)

Расход воды (G_в), необходимой для охлаждения газа, рассчитывается из уравнения теплового баланса

(8.16)

где h_вх, t_вх, h_вых, t_вых – энтальпия и температура воды на входе и на выходе из компрессора - теплоемкость воды.

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Аналитический метод расчета параметров разноритмичных потоков
2. Величина давления воздуха в шинах
3. Величина затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха, в ограждающей конструкции
4. Вид наклейки и воздействие потока воздуха при полете стрелы на плоскость пера.
5. Влияние расчетной температуры наружного воздуха на типоразмер кондиционера.
6. Воздушная система с переменным расходом воздуха (VAV).
7. Воздушная система с постоянным расходом воздуха (CAV).
8. ВОПРОС: Метод дисконтированных денежных потоков для оценки недвижимости.
9. Время пребывания на рабочих местах при температуре воздуха ниже допустимых величин
10. Газовый состав атмосферного, альвеолярного и выдыхаемого воздуха. МОД. МВЛ.
11. Глава 1. Метод дисконтированных денежных потоков
12. Глава 3. Построение эконометрической модели дисконтированных денежных потоков.