Slično važi i za bilo koje druge kombinacije nekondenzujućih ( O

Transcript

1 8. Vlažni gasovi 8.1 Uvod - smeše realnog i idealnog gasa - smeše kondenzujućeg i nekondenzujućeg gasa - arno gasne smeše - najoznatiji redstavnik ažan vazduh - smeša (suvog) vazduha idealnog gasa i age realnog fluida Na rimeru ažnog vazduha - Jedna od komonenti, u običajenom osegu radnih ritisaka i temeratura, ne menja agregatno stanje - (suv) vazduh je i sam smeša (idealnih) gasova = N 0,78, O = 0, 1, Ar = 1%, O =..., ( v ) vaz= 140,5, ( ) vaz= 37,71bar - aga (voda vodena ara), - druga komonenta lako menja agregatno stanje u kondenzacionom osegu radnihtem. i ritisaka v = 0,01 v = 374,09 tr = 0, bar = 1,15 bar tr Slično važi i za bilo koje druge kombinacije nekondenzujućih ( O, N, O )rodukte sagorevanja,...) i kondenzujućih (alkohol, amonijak, freon,...) gasova Ako je kondenzujući gas aga (voda-vodena ara), takav gas nazivamo ažnim, nr. ažan kiseonik, ažan azot,

2 Dvokomonentna mešavina 3 steena slobode - otrebno je definisati 3 veličine stanja da bi stanje ažnog gasa bilo određeno - trodimenzionalni rikaz - dvodimenzionalni rikaz (obično = idem ) 8. Veličine stanja ažnih gasova Posmatra se neki ažan gas koji se nalazi u rezervoaru Masa ažnog gasa ( m vg ) jednaka je zbiru mase suvog gasa ( m sg ) i mase age ( m ) mvg = msg + m Po Daltonovom zakonu, ritisak smeše gasova - ažnog gasa ( vg arcijalnih ritisaka komonenti ( sg ) suvog gasa i age ( vg = sg + = sg + ) are ( ), jednak je zbiru ) Svaka od komonenti, a i sama smeša rasrostiru se o čitavoj zaremini rezervora ( V r ). Zato je zaremina ažnog gasa ( V vg ) ista je kao i zareminna suvog gasa ( V sg ), odnosno zaremina are ( V ). Vr = Vvg = Vsg = V Gasna smeša se nalazi u termičkoj ravnoteži, a sve komonente ( T sg = T ), kao i sama smeša imaju istu temeraturu ( T vg ). Takođe, ukoliko usled romene temerature dođe do 117

3 izdvajanja kondenzata - tečne faze ( T t ), ili ak ojave leda čvrste faze ( T č ), i dalje će sve komonente (faze) imati istu temeraturu. Definisanje sastav ažnog gasa Asolutna ažnost gasa m T = T = T ( = T = T ) vg sg t č m + m + m t c = = = + t + c msg msr mvg = msv (1 + ) Relativna ažnost (samo za nezasićeno odručje) udobnost, subjektivan osećaj ažnosti V m m RT,sat ϕ = ( ) T = ( ) T = = ( ) T ( m) ma ( m ) ma,sat V,sat RT,sat = f( T) samo od T!!! Između asolutna i relativne ažnosti ažnog gasa u nezasićenom odručju ostoji medusobna zavisnost. Predostavka onašanje i kondenzujućeg i ne kondenzujućeg gas može se oisati jednačinom stanja idealnoog gasa V = mrt i sv V = msg Rsg T Asolutna ažnost ažnog gasa V m R T M M ϕ = = = = m M M R T HO,sat sg sg V sg sg sg ϕ,sat sg Molarna masa vode i molarana masa najčešćeg suvog gasa suvog vazduha 3 3 M HO = 18, kg/mol i M sv = 8, kg/mol a je za ažan vazduh ϕ,sat ( T) = 0,6 ϕ ( T),sat 118

4 Gustina nezasićenog ažnog gasa ρ m m + m = = = ρ + ρ ili vg sg vg sv Vvg Vvg ρ m sg vg = + = ρsg + Vsg (1 ) (1 ) Entalija ažnog gasa Hvg = Hsg + H /:m sg Hvg msg hsg m h = + = hsg + h msg msg msg { Secifična entalija ažnog gasa (svedena na 1 kg suvog gasa ili ažnog gasa) h = h + h 1+ sg kg kgsg ili kj (1 + )kgvg 8.3 Vlažan vazduh Važe sve relacije kao i za svaki drugi ažan gas Indeksi suv gas (sg) relazi u suv vazduh (sv), ažan gas (vg) u ažan vazduh (vv), nr. m m m + m sg sv vg vv Masa ažnog vazduha mvv = (1 + ) m Pritisak ažnog ažnog = + vv sv Zaremima ažnog vazduha, suvog vazduha i are V = V = V vv sv Temeratura ažnog vazduha, suvog vazduha i are T = T = T vv sv Asolutna ažnost ažnog vazduha ϕ,sat = 0,6 ϕ sv,sat 119

5 Pelativna ažnost ažnog vazduha ϕ =,sat ϑ Entalija ažnog vazduha o zonama u zavisnosti od stanja age 1. Nezasićen ažan vazduh I zona h1+ = hsv + h idealn gas realan gas - ara Prema dogovoru entalija vode ri ϑ tr = 0,01 0, tr = 611, Pa je jednaka nuli h = 0kJ/kg vode U zoni veoma niskih ritisaka svaki realni gas onaša se kao idealan. To ujedno znači i linearnu vezu između entalije i temerature gasa, a se entalija vodene are ri tako niskim ritiscima može račinati reko izraza h = r + c ϑ sat,v Tolota romene faze na tr 611, Pa ( ϑ tr = 0,01 0 ) iznosi r sat = 501,3 kj/kg 500 kj/kg a ri malim ritiscima, secifični tolotni kaacitet vodene are ribližno stalan, to jest ima ribližno neromenjivu vrednost c,v 1,86 kj/(kg K), a se entalija ažnog vazduha može izračunati iz h1 +,sat = c,sv ϑ+ rsat + c,v entalija vode-vodene are h1+ = 1 ϑ+ ( ,86 ϑ) 10

6 . Linija zasićenja II zasićen ažan vazduh Za vazduh zasićen agom ϕ = 1 ( sat ), entalija se određuje kao h1 +,sat = c,sv ϑ+ rsat + c,v h1 +,sat = 1 ϑ+ sat ( ,86 ϑ) 3. Područje obične magle rezasićen ažan vazduh III zona Vlažan vazduh, temerature veće od ϑ = 0, rezasićen agom. Ona se u njemu nalazi u vidu molekula vode (u maksimalno mogućoj koncetraciji ( = sat )) i u molarnom obliku (sitne lebdeće kaljice vode magla) ( ) h + = c ϑ+ r + c ϑ + c ϑ 1,sv sat sat,v t,t molekule vode - ara kaljice vode - magla = t sat c,t = 4,186 kj/(kg K) h = 1 ϑ+ ( ,86 ϑ) + 4,186 ϑ 1+ sat t 4. Područje susnešne magle rezasićen ažan vazduh IV zona Vlažan vazduh, temerature jednake ϑ = 0, rezasićen agom. Ona se u njemu nalazi u vidu molekula vode (u maksimalno mogućoj koncetraciji ( = sat )) i u molarnom obliku (i sitne lebdeće kaljice vode t, i sitni lebdeći kristali leda ledena magla č ) ( ) ( ) h + = c ϑ+ r + c ϑ + c ϑ + r + c ϑ Kako je ϑ = 0 1,sv sat sat,v t,t č liq,sol 1443 molekule vode - ara kaljice vode - magla kristali leda - ledena magla susnežna magla ( ) t,t ( ) h1 + = c,sv ϑ + sat rsat + c,v ϑ + c ϑ + č rliq + c,sol ϑ Secifični tolotni kaacitet leda h + = r r 1 sat sat liq č c,sol = c,leda =, 04 kj/(kg K) Tolota očvršćavanja (toloenja) leda rliq = rč = 33, 4 kj/kg Secifična entalija ažnog vazduha u odručju susnežne magle h + = , 4 1 sat č = sat + t + č 11

7 5. Područje ledene magle rezasićen ažan vazduh V zona Vlažan vazduh, temerature manje od ϑ < 0, rezasićen agom. Ona se u njemu nalazi u vidu molekula vode (u maksimalno mogućoj koncetraciji ( = sat )) i u molarnom obliku (sitni lebdeći kristali leda ledena magla č ) ( ) ( ) h1 + = c,sv ϑ + sat rsat + c,v ϑ + č rliq + c,sol ϑ molekule vode - ara 1+ sat č kristali leda - ledena magla h = 1 ϑ+ ( ,86 ϑ) + ( 33, 4 +, 04 ϑ) 8.3. Molierov (Mollier) kosougli h1+ ucrtavanje izotermi definisanje zona) dijagram za ažan vazduh 1. Nezasićen ažan vazduh Entalija h1+ = 1 ϑ+ ( ,86 ϑ) Izoterma ϑ = 0 ( h ) Izoterma v = 10 ( h ) h + tgα = 500 ϑ= 0 = ϑ= = ( ) 1 1+ ϑ= 10 Izoterma v = 10 ( h ) 1+ ϑ= tgα = = 518 = + ( ) ϑ tgα = = 481 = + ( ) ϑ 10 ϑ= 0 1

8 Asolutna ažnost ϕ,sat = 0,6 ϕ za ϑ1 > ϑ,sat > > sat1 sat sat1 sat. Linija zasićenja 3. Područje obične magle III zona Entalija h1+ = 1 ϑ+ sat ( ,86 ϑ) + t 4,186 ϑ Izoterma ϑ = 0 h 1+ t ϑ= 0 Izoterma ϑ = 10 h 1+ t ϑ= 10 Izoterma ϑ = 10 h 1+ t ϑ= 10 = 0 = 41,86 = 41,86 uska zona nezasićenog odručja u dijagramu relazi sa ravouglog na kosougli dijagram 13

9 Nezasićeno odručje Područje obične magle Područje susnežne magle Područje ledene magle 14