ZMESI IDEALNIH PLINOV

Transcript

1 ZMESI IDEALNIH PLINOV zmes je sestavljena iz dveh ali več komonent, nr. zrak, zemeljski lin, dimni lini linska zmes suha linska zmes mešanica dveh ali več idealnih linov vlažna linska zmes mešanica več realnih linov ali vsaj enega realnega z idealnimi lini... slošen linski zakon: 1V T 1 1 2V T enačba stanja lina: 2 V = mrt 2 termodinamačno obnašanje zmesi lahko ovsem oišemo s linskimi zakoni, ki veljajo za osamezne line ri sledečih ogojih: i) m = konst. ii) sestavine med seboj kemično ne reagirajo iii) homogeno orazdeljena zmes o celotnem volumnu (gostota in temeratura zmesi ter druge transortne lastnosti iv) enakost tlaka zmesi o celotnem volumnu Atmosferski zrak je mešanica linske zmesi zraka in vodne are. realni lin: le z omejitvami ga lahko Idealni lin (Daltonov zakon) obravnavamo kot IP 251

2 v = R T s, kjkgk 252

3 Vlažen zrak Atmosferski zrak je mešanica linske zmesi zraka in vodne are. Idealni lin (IP) realni lin: le z omejitvami ga lahko obravnavamo kot IP Vlažen zrak : je zmes dveh linov: suhega zraka in vodne are. Psihrometrija : veda, ki se ukvarja s sremembami veličin vlažnega zraka. Veličine stanja vlažnega zraka Skuni tlak vlažnega zraka: = zrak + ara (Pa) Daltonov zakon! Atmosferski tlak: amb = zrak + ara (Pa) v tehniški raksi: = amb 253

4 Tlak nasičenosti vodne are: Vodna ara v zraku redstavlja regreto vodno aro ri ustreznem tlaku amb. Če se vlažni zrak ohlaja, otem v nekem trenutku ustreza temeraturi nasičenosti s, ustrezen tlak imenujemo tlak nasičenosti s. Vlažen zrak je nasičen, ko je delni tlak vodne are enak tlaku nasičenosti: ara = s, ki je funkcija temerature s = ( ). Vrednosti so odane v tabelarični obliki (ali v Mollierovem diagramu za vlažen zrak) 254

5 255

6 Tlak nasičenosti vodne are: Vodna ara v zraku redstavlja regreto vodno aro ri ustreznem tlaku amb. Če se vlažni zrak ohlaja, otem v nekem trenutku ustreza temeraturi nasičenosti s, ustrezen tlak imenujemo tlak nasičenosti s. Vlažen zrak je nasičen, ko je delni tlak vodne are enak tlaku nasičenosti: ara = s, ki je funkcija temerature s = ( ). Vrednosti so odane v tabelarični obliki (ali v Mollierovem diagramu za vlažen zrak) 256

7 257

8 Rosišče: imenujemo temeraturo vlažnega zraka s, ki ri tlaku vodne are ara ustreza tlaku nasičenja Absolutna vlažnost: dejansko omeni gostoto are. r are = m are / V zrak, kjer je V zrak = V ara iz linske enačbe lahko izrazimo relacijo za regreto vodno aro: r ara = ara /( T R ara ) ri čemer je R ara = 461,5 J/kgK Relativna vlažnost: are = ara / s (%) = 100 ( ara / s ) doseženo stanje nasičenosti: ara s 259

9 Vlažnost v vlažnem zraku: x m m V x V ara zraka izrazimo m = V in V ara = V zrak = V r r are zrak 0 suhi zrak, (kg v /kg zr ) X s nasičen zrak - vodna ara (brez zraka) r r are zrak Za suhi zrak: zrak V zrak m zrak R zrak T zrak ; R zrak = 287,1 J/kgK Vodna ara: are V are m are R are T are ; R are = 461,5 J/kgK, ri T ara = T zrak in V ara = V zrak delimo zraka / are in dobimo: zrak are m m zrak are R R zrak are 1 0,622 x uredimo skuni tlak vlažnega zraka: zrak are 260

10 in dobimo: delni tlaki zraka: zrak are 0,622 0,622 x in delni tlak vodne are x x. Merjenje vlažnosti: HIGROMETER: osredne meritev srememba lastnosti materiala srememba vlage (les, naravni materiali ) METODA ROSIŠČA: ri vlažnem zraku se ohlaja zrcalo (meri se temeratura zrcala) dokler se ne ojavijo rve kaljice (rosišče), temeratura je ( s ), tlak are ( are ), tedaj ustreza tlaku nasičenje ( s ). tlak nasičenja ( s ) odčitamo iz tabel za vodno aro ri temeraturi zraka ( zrak ) tako lahko izračunamo relativno vlažnost are s 261

11 UPARJALNI PSIHROMETER: Za določanje relativne vlažnosti. Merimo temeraturo suhega zraka ( suh ) in vlažnega termometra ( vl ). Vlažen zrak vl Z vodo reojena obloga suh Suhi zrak Psihrometrične razlike: Δ = suh - vl Tu je uarjanje največje ri a) suhem zraku in b) najmanjše (oz. ga ni) ri nasičene zraku Δ = 0 oziroma suh = vl! Relativno vlažnost lahko izračunamo: (%) = 100 ( ara / s ) 262

12 dim.: 250x150x835 mm, o navodilih g. L. Andréeja, tedanjega rofesorja fizike na realki zdelal šolski sluga M. Kos, narejeno v šolskem letu 1913/14. PSIHROMETER Relativno vlažnost odčitamo iz sodnje tabele tako, da v rvem stolcu oiščemo temeraturo suhega termometra s. Nato oiščemo ustrezno razliko temeratur suhega in vlažnega termometra ( s m ) in odčitamo relativno vlažnost, ki je odana v (%). Vmesne vrednosti oiščemo z linearno interolacijo. 44% 263

13 Podatki v realnem času z oceanografske boje red Piranom Datum in ura : 17.december 2007, 11h30 Zrak, Temeratura : 4.9 C Vlažnost : 54 % Hitrost vetra : 16.0 m/s Smer vetra : 67.0 Vetrni sunki do : 20.5 m/s Beaufort : 7 Morje, valovi na morski gladini: Značilna visina : m Maksimalna višina : m Glavna smer : Srednja erioda : 4.08 s Temeratura na ovršini (2 m) : 11.3 C Slanost na ovršini (2 m) : 38.0 PSU Temeratura na dnu (23 m) : 10.7 C 264

14 Delni tlak vodne are lahko izračunamo o Srungu: ara s k suh Parni tlak nasičenja ri ( vl ) (hpa) k - (0,00061 voda/zrak; 0,00057 led/zrak) - skuni tlak vlažnosti zraka ri meritvam amb (hpa) Zanesljivost in natančnost meritev (centrifugalni sihrometer, asirativni sihrometer) je ogojena z minimalno hitrostjo obtekanja zraka, ki mora biti vsaj v =2 m/s vl Iz Srumgove relacije je razvidna odvisnost delnega tlaka vodne are ( are ) od skunega tlaka (); ker je relativna vlažnost odvisna od delnega tlaka ( are ) velja: vse veličine stanja odane v h-x diagramu so odvisne od skunega tlaka. Nadmorska višina(m) Korekcijski faktor 1 φ v r Skuni tlak(mbar) ,931 1, ,831 1,

15 Vliv tlaka 267

16 Entalija vlažnega zraka (zmesi suhega zraka in vodne are) Vlažnost x (absolutna vlažnost) je razmerje mase vodne are m v in mase suhega zraka m z v vlažnem zraku: linski konstanti za zrak in vodno aro: R z = 287 J/kgK in R v = R m /M m = 8314/18 = 462 J/kgK v - delni tlak vodne are, - skuni tlak zmesi, z - delni tlak suhega zraka ( v ). vlažnost ri nasičenosti ( v = s ): x s = 0,622 s / ( s ) Stonja nasičenosti: ψ = x/x s Relativna vlažnost φ je razmerje delnega tlaka vodne are ' in tlaka nasičenosti s s 268

17 Secifična entalija zmesi (J/kg) vlažnega zraka je v nenasičenem odročju vsota entalije suhega zraka in entalije vodne are. Običajno je za izhodiščno entalije vodne are (h = 0) vzeto stanje ri ledišču vode in standardnem tlaku okolice. h c z x V zgornjem izrazu omenijo: c z - secifična tolota ri konstantnem tlaku zraka, 1005 J/kgK, c v - secifična tolota ri konstantnem tlaku vodne are, 1926 J/kgK in r - uarjalna tolota vode (ri ok ), 2500 kj/kg Tako dobimo emirični nastavek: c v r h 1,005 x 1, Pri oolni nasičenosti ( v = s, x = x s ) je entalija vlažnega zraka maksimalna (h s ). Tolotne lastnosti suhega in nasičenega vlažnega zraka ri raznih temeraturah so zbrane v različni literaturi. Vse sremembe stanja vlažnega zraka so najbolj razvidne v Mollierovem diagramu h,x za vlažni zrak. Secifična vrednost se nanaša na 1 kg zraka v vlažni zmesi, oz. na (1 + x) kg vlažne zmesi. 269

18 vir: Strojniški riročnik x m m v z R R z v v z R R z v v v 0,622 ( z ) ( z ) v v v v h c z x( c r ) v ri ok h 1,005 x(1, ) v 270

19 : vir: Strojniški riročnik 271

20 272

21 x = konst. Ogrevanje zraka Ohlajanje zraka x = konst. dodajanje vode 273

22 Primer 1 Zrak zajemamo iz okolice ri temeraturi 35 C in 60% relativni vlažnosti. Koliko tolote je otrebno odvesti in dovesti, da za izvedbo sušenja lesa ridobimo zrak temerature 65 C in 10% vlažnosti x 2 x 1 o =1,01325 bar Primer 1 274

23 Zrak zajemamo iz okolice ri temeraturi 35 C in 60% relativni vlažnosti. Koliko tolote je otrebno odvesti in dovesti, da za izvedbo sušenja lesa v odtlačni sušilni komori (0,5 bar) ridobimo zrak temerature 42 C in 10% vlažnosti o =0,5 bar x 2 x 1 Primer 2 275