ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основные обозначения из "Термодинамические расчеты процессов парогазовых смесей " В природе, строго говоря, не существует сухих газов. Такие широко применяющиеся газы, как атмосферный воздух или продукты сгорания топлива всегда содержат, как известно, некоторое количество водяного пара. Но даже небольшое количество пара при определенных условиях может оказать весьма существенное влияние на термодинамические свойства газа и результаты изменения его состояния. Если же содержание пара оказывается более значительным или изменение состояния смеси происходит в такой области параметров, когда пар в течение всего процесса или некоторой его части претерпевает фазовый переход, то парогазовая смесь должна рассматриваться как особое тело, обладающее необычными для пара или газа термодинамическими свойствами. Изхорная и изобарная теплоемкости получают значения от О до оо и находятся в большой зависимости от давления и температуры, показатель адиабаты приближается к единице, количественный состав смеси влияет на параметры состояния и на их приращение и т. п. Термодинамический расчет такого процесса во многом усложняется. [c.6] Наиболее простым и надежным методом термодинамического расчета тепловых процессов является, как известно, графический метод с помощью диаграммы i-s. Но применительно к парогазовым смесям диаграмма i-s должна иметь еще третью координатную ось, определяющую количественный состав смеси. Стремление избежать применения трехмерных диаграмм привело к появлению диаграмм, построенных при упрощающих условиях на плоскости и позволяющих графическим способом решать отдельные частные задачи. Лучшими из них являются предложенные Ф. Бошняковичем совмещенные диаграммы I-K и S-K, где К — концентрация влаги в парогазовой смеси. Однако эти диаграммы оказались очень сложными в применении. Поэтому возникла необходимость разработать другие принципы построения энтропийных диаграмм для парогазовых смесей П2], позволяющие строить их в прямоугольной системе координат на плоскости. [c.6] Изложение термодинамических основ построения энтропийных диаграмм для парогазовых смесей и методики применения их, иллюстрируемое числовыми примерами, составляет содержание второй части книги. Диаграммы, выполненные в таком масштабе, который позволяет применять их в инженерных расчетах, помещены в конце книги. [c.7] В книге уделено внимание разработке и аналитических методов расчета. Прилагаемые диаграммы для расчета наиболее сложных процессов, протекающих с фазовым переходом, построены для смеси воздуха с водяным паром. Для других газов, увлажненных водяным паром, а также для газов, увлажненных паром иной жидкости, могут быть построены аналогичные диаграммы, основывающиеся на тех же термодинамических принципах, но учитывающие иные термодинамические свойства компонентов. Но пока такие диаграммы еще не построены, аналитические методы расчета сохраняют свое значение. [c.7] Укажем на некоторые особенности метода исследования процессов, использованного также при построении диаграмм. [c.7] В общем случае состояние парогазовой смеси определяется тремя независимыми параметрами, а изменение состояния сопровождается фазовым переходом. В реальных условиях такой процесс изменения состояния связан с явлениями перегрева или переохлаждения пара или жидкости. [c.7] Термодинамически строгое исследование такого сложного процесса с учетом упомянутых явлений и действительных свойств пара и газа является задачей необычайно трудной. Поэтому, во-первых, парогазовая смесь рассматривается как идеальная газовая смесь, т. е. смесь, в которой как компоненты, так и фазы находятся в со сто я н и и равновесия, и, во-вторых, один или оба компонента смеси рассматриваются как идеальные газы. (В ряде случаев учитываются реальные свойства пара). Кроме того, признано целесообразным рассматривать свойства смеси в целом, т. е. рассматривать смесь как некоторое рабочее тело, обладающее высокой теплоемкостью, учитывающей теплоту фазового перехода. [c.7] Следует заметить, что энтропийные диаграммы отражают состояние или изменение состояния только парогазовой составляющей смеси с учетом фазового перехода, но без учета возможного содержания жидкости. [c.7] В силу изложенного рассматриваемые аналитические методы исследования процессов и разработанные на их основе графические расчеты не всегда являются достаточно строгими, но вполне обеспечивают удовлетворительную степень точности для технических расчетов. Возникающая погрешность расчета в каждом случае, где это необходимо, анализируется. [c.7] Отметим некоторые особенности изложения материала. При классификации процессов по характеру изменения влажности, они разделяются на три группы (п. 7, ч. I) в зависимости от того, изменяются или остаются постоянными величины концентрации и относительной влажности. Причем процессы каждой следующей группы отличаются от процессов предыдущей группы большей сложностью и меньшей изученностью. [c.8] Первая группа содержит такие процессы, при протекании которых концентрация смеси не меняется и, следовательно, фазовые переходы не имеют места. Закономерности этих процессов и методы их расчета остаются в сущности такими же, как и для процессов простых тел. Процессы второй группы усложняются наличием фазового перехода, но условие постоянства относительной влажности ф (в особенности, если ф = 1) несколько ограничивает и этим облегчает задачу исследования и упрощает расчеты процессов. Наиболее сложными являются процессы третьей группы, протекающие при переменных значениях концентрации и относительной влажности. Эти процессы наименее изучены, хотя они и представляют значительный познавательный интерес, а некоторые из них имеют также большое прикладное значение (например, адиабатно-изобарный процесс). [c.8] Чтобы сохранить тот же принцип постепенного усложнения рассматриваемых вопросов, во второй части книги оказалось необходимым изменить последовательность рассмотрения процессов. [c.8] Парогазовой смесью принято называть смесь сухого газа с паром какой-либо жидкости. Под сухим газом понимается газ, в котором не содержится молекул увлажняющей жидкости. Сухой газ, в свою очередь, может быть смесью различных сухих газов, как например, сухой воздух, сухие продукты сгорания и пр. Такая смесь сухих газов в дальнейшем рассматривается как единая (газовая) составляющая парогазовой смеси. [c.9] В качестве увлажняющей жидкости чаще всего встречается вода, но газ может находиться в смеси с паром и других жидкостей, например жидких горючих, аммиака и т. п. В общем случае всякое вещество, являющееся газовой составляющей в одних условиях, может оказаться увлажняющим паром в других условиях. [c.9] Под паром обычно понимается газ, находящийся в состоянии, близком к сжижению. С повышением температуры и понижением давления пар, в нашем представлении, переходит в газ, а парогазовая смесь —в простую газовую смесь. Но для воды в газообразном состоянии термин пар применяется при любых температурах, поэтому парогазовая смесь в этом случае сохраняет свое название независимо от температуры смеси. [c.9] Парогазовую смесь (с водяным паром) при высоких температурах можно рассматривать как частный случай ненасыщенного газа, хотя она и обладает одной существенной особенностью ее состояние не может характеризоваться рассматриваемой ниже величиной относительной-влажности, которая теряет свой смысл при температурах выше критической температуры для пара (п. 2). [c.9] Объектом проводимого в дальнейшем исследования является термодинамическая система, представляющая собой смесь газа и пара. Влага в жидкой (или твердой) фазе, содержащаяся в смеси или вводимая в нее извне, не включается в рассматриваемую систему. [c.9] Необходимо обратить внимание в связи с этим на приемы изучения изменения состояния пересыщенного газа. Объектом изучения и в этом случае является только парогазовая составляющая смеси, а содержащаяся в ней влага в жидкой или твердой фазе рассматривается как часть внешней среды. [c.9] Газовая составляющая парогазовой смеси всегда будет рассматриваться как идеальный газ, а для паровой составляющей в ряде случаев встречается необходимость учитывать реальные свойства. [c.9] Вернуться к основной статье