Termodinamika vlažnega zraka. stanja in spremembe

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Termodinamika vlažnega zraka. stanja in spremembe"

Νικόδημος Αθανασιάδης
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Termodinamika vlažnega zraka stanja in spremembe

2 Termodinamika vlažnega zraka Najpogostejši medij v sušilnih procesih konvektivnega sušenja je VLAŽEN ZRAK Obravnavamo ga kot dvokomponentno zmes Suhi zrak Vodna para Termodinamska stanja in spremembe obravnavamo kot idealni plin

3 Termodinamika vlažnega zraka Vsebnost vlage v zraku izražamo z: delnim tlakom vodne pare absolutno vlažnostjo p vp [Pa] [kg/kg](x[g/kg] relativno zračno vlažnostjo ϕ [%] odstotno vlažnostjo a [%]

4 Termodinamika vlažnega zraka Absolutna vlažnost je razmerje med maso vlage (vodne pare) v zraku in maso (1 kg) suhega zraka m m v z [ kg / kg, g / kg] (1 + ) vlažnega zraka 1 suhega zraka + vodne pare m vz m z (1 + ) 1 vlažnega zraka 1/(1 + ) suhega zraka + /(1 + ) vodne pare Relativna zračna vlažnost izraža stopnjo zasičenosti z vlago ϕ p 1[%] pvp 1[%] p vp ps vp

5 Termodinamika vlažnega zraka Delni tlak vodne pare se po Daltonovem zakonu izraža kot razlika med celotnim tlakom in suhim zrakom, ki predstavlja zmesi vseh plinov razen vodne pare Daltonov zakon P i p i Delni tlak vodne pare p vp P p zr Največji delni tlak vodne pare imenujemo tlak nasičenja Temperaturno odvisnost tlaka nasičenja podaja Kirchoffova enačba p s e lnt T [ kpa]

6 Termodinamika vlažnega zraka Tlaka nasičenja vodne pare v odvisnosti od temperature 12 Tlak nasičenja [Pa] Temperatura [C]

7 Termodinamika vlažnega zraka Za idealno zmes vodne pare in suhega zraka velja m p ϕ.p ϕ.p vp v vp v v v,622 mz z P p vp z P ϕ.pv P ϕ.pv v 18,16 kg/kmol z 28,966 kg/kmol. p P vp, ϕ (.P v + z ).p v Gostota zraka se s povečevanjem vlažnosti zmanjšuje ρ vz ρ + ρ z vp P z p vp ( RT z v )

8 Termodinamika vlažnega zraka Entalpija veličina stanja je enaka vsoti notranje energije in dela proti tlaku H U + P V U ( ) T P V + P( ) T P H ( ) T P Specifična toplota je toplota, ki je potrebna za segrevanje snovi [kj/kg] c Q ( T p ) P Entalpija vlažnega zraka je enaka vsoti entalpij suhega zraka in vodne pare zanemarljive entalpije H vz c Pz ϑ + ( c Pvp ϑ + H v ) H vz c Pz ϑ + [c v ϑ s +c Pvp (ϑ - ϑ s )+ H vs ]

9 Srednje vrednosti specifične toplote suhega zraka in vodne različnih agregatnih stanj pri različnih temperaturah Temperatura ϑ C Spec, toplota suhega zraka c Pz kj/kg K 1,55 1,56 1,64 1,78 1,99 vodne pare c Pvp kj/kg K 1,855 1,858 1,864 1,872 1,881 Temperatura ϑ C Spec, toplota tekoče vode c v kj/kg K 4,218 4,195 4,187 4,185 4,186 Temperatura ϑ C Spec, toplota ledu c PL kj/kg K 2,18 2,71 2,34 1,997 1,924

10 Hidrotermične lastnosti nasičenega zraka z vodno paro pri normalnem tlaku. Temperatura Vlažnost Nasičen tlak Spec. vol. Izparilna nasičenja vodne pare vodne pare entalpija C kg/kg kpa kg/m 3 kj/kg,3821,618, , 1,7733 1,2271, ,2 2, ,337, ,1 3, ,241, , 4, ,375, ,2 5, ,335, ,1 6, ,92, ,9 7, ,16, ,3 8, ,36, ,3 9 1, ,11, ,8 1 11,325, ,7

11 a b I II odstotna vlažnost potek adiabatnega ohlajanja in nasičevanja specifični volumen nasičeno vlažnega zraka specifični volumen suhega zraka III cp -specifična toplotna kapaciteta vlažnega zraka

12 h [kj/kg] NENASIČENO OBOČJE Tkonst ϕ konst. ϕ krivulja rosišča 1 cpvp ϑ OBOČJE NASIČENJA pf() s hkonst. [kgv/kgszr]

13 [kg v /kgszr ] k c Pvp ϑ + H izp c Pvp ϑ c Pz ϑ h [kj/kg]

14 Termodinamske spremembe vlažnega zraka - SEGREVANJE asnih sprememb med segrevanjem ni; m z1 + 1 m z2 + 2 Absolutna vlažnost ostane nespremenjena 1 2 Sprememba entalpije je enaka dovedeni toploti h vz2 h vz1 + q Temperatura med segrevanjem narašča, relativna zračna vlažnost pa pada T 1 < T 2 ϕ 1 > ϕ 2

15 Termodinamske spremembe vlažnega zraka - SEGREVANJE h [kj/kg] S2 S1 [kg v/kgszr]

16 Termodinamske spremembe vlažnega zraka - OHLAJEVANJE asnih sprememb tudi med ohlajevanjem ni; m z1 + 1 m z2 + 2 Absolutna vlažnost ostane nespremenjena 1 2 Sprememba entalpije je enaka odvedeni toploti h vz2 h vz1 -q Temperatura med ohlajevanjem pada, relativna zračna vlažnost pa narašča T 1 > T 2 ϕ 1 < ϕ 2 Če pade temperatura pod rosišče, del vodne pare kondenzira

17 Termodinamske spremembe vlažnega zraka - OHLAJEVANJE h [kj/kg] H1 H2 [kg v/kgszr]

18 Termodinamske spremembe vlažnega zraka EŠANJE ZRAČNIH TOKOV g 2 G2 G + G 1 2 G 2, T 2, 2, h 2, ϕ 2, G, T,, h, ϕ, G 1, T 1, 1, h 1, ϕ 1, g 1 G1 G + G 1 2 G G 1 + G 2

19 Termodinamske spremembe vlažnega zraka EŠANJE ZRAČNIH TOKOV Absolutna vlažnost skupnega toka Entalpija skupnega toka 1 G G 2 G h 1 G 1 + h 2 G 2 h G G 1 G G + G G h 1 1 h G1 + + G2h G 2 2 Vzvodno pravilo g g h h 2 h h 1

20 Termodinamske spremembe vlažnega zraka EŠANJE ZRAČNIH TOKOV h [kj/kg] 1 h1 h 2 h2 g1 g2 2 1 [kg v/kgszr]

21 Termodinamske spremembe vlažnega zraka EŠANJE ZRAČNIH TOKOV h [kj/kg] s 1 h1 h 2 h2 g1 g2 2 1 [kg v/kgszr]

22 Termodinamske spremembe vlažnega zraka EŠANJE, SEGREVANJE IN ADIABATNO SUŠENJE h [kj/kg] s 1 2 g1 g2 [kgv/kgszr]

23 Termodinamske spremembe vlažnega zraka EŠANJE RECIKLIRNO RAZERJE iz v u v u iz asna bilanca kontinuiranega procesa G( iz v ) L(u iz u v )

24 Termodinamske spremembe vlažnega zraka EŠANJE RECIKLIRNO RAZERJE Ekonomičnost sušilnice povečamo z vračanjem zraka v proces z iz iz v u v u iz v r iz + (1-r) z r v iz z z

25 Termodinamske spremembe vlažnega zraka EŠANJE RECIKLIRNO RAZERJE h [kj/kg] 1 h1 h 2 h2 r 1 -r 2 1 [kg v/kgszr]

26 Termodinamske spremembe vlažnega zraka EŠANJE, SEGREVANJE IN ADIABATNO SUŠENJE Toplotne zahteve Q 1 + (1 r) ( TZ T T Z T A ) H izp

27 Termodinamske spremembe vlažnega zraka EŠANJE, SEGREVANJE IN ADIABATNO SUŠENJE Toplotne zahteve Q (1 r) ( TH r + T T Z T A ) H izp

28 Termodinamske spremembe vlažnega zraka NAVLAŽEVANJE Vloga navlaževanja v postopku sušenja med segrevanjem rekondicioniranje sanacija zaskorjenja izenačevanje kondicioniranje obarvanja sterilizacija Načini navlaževanja s toplo vodo z vodno paro + + szr v v kg kg s kg G V V G G + + szr V V kg kj s kj h G V h h h V h G h G h h h h V V V h h h V G 1 1

29 Termodinamske spremembe vlažnega zraka - NAVLAŽEVANJE h [kj/kg] V 1 P 1 P 2 H/ V 2 V/G V/G H V H/ [kg v/kgszr]

30 Termodinamske spremembe vlažnega zraka TEPERATURA VLAŽNEGA TEROETRA Temperatura mokrega termometra je dosežena v stacionarnih pogojih temperature in vlažnosti zraka SUHI TEROETE R OKRI TEROETE R m z h izp d α da (T z T m ) m z k g da OKRA TKANINA ODZRAČEVANJE DOVODNA CEV TESNILO T m T z kg h α izp DESTILIRANA VODA

31 Termodinamske spremembe vlažnega zraka TEPERATURA ADIABATEGA NASIČENJA Adiabaten proces zaprt, nestacionaren - vodi do ravnovesja - temperatura dosežena pri izentalpnem procesu T z, z c Pz T T s, s h izp Energijska bilanca -c Pz T h izp T T s T z h c Pz izp

Σχετικά έγγραφα

ZMESI IDEALNIH PLINOV

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