Уравнение руша показывает зависимость между температурой

Уравнение руша показывает зависимость между температурой

Как и для других газов, теплоемкость пара возрастает с повышением температуры. В небольшом диапазоне температур 100—150° С при постоянном давлении она может быть в среднем принята 2 кДж/(кг-К)[0,48 ккал/(кг-° С)]. Энтальпия сухого насыщенного пара при давлении 0,1 МПа и температуре 99,6° С составляет 2675 кДж/кг (639,0 ккал/кг) (см. 1).

Для перегретого пара, подчиняющегося уравнению (1), применительно к условиям сушки, в том числе для выявления гигроскопических характеристик материалов, высушиваемых в среде перегретого пара, желательно ввести параметр — степень насыщенности пара или, более кратко, насыщенность пара Ф, получаемую из соотношения

Для перегретого пара барометрического давления, при />99,6° С, применяемого в сушильных камерах, когда рп= 1 бар, формула (3) примет вид: ф=1/рн (здесь рн т.акже в барах).

§ 1. Физические свойства водяного пара. Сушильным агентом называются нагретые водяной пар атмосферного давления, воздух и продукты сгорания (топочные газы).

Эта среда называется агентом сушки или сушильным агентом.
Агентами сушки могут быть атмосферный воздух, топочные газы, водяной пар и их смеси, а в некоторых случаях
С изменением влажности древесины связаны такие ее свойства, как усушка и разбухание.

Рассмотрим наиболее важные свойства водяного пара, имеющие значение при сушке древесины.
В качестве сушильного агента используют перегретый пар, температура которого должна быть выше 100° С.

Свойства пара: высокая подвижность, малая плотность
Подытожим сравнительные достоинства и недостатки теплоносителей — воды, водяного пара и атмосферного воздуха.
В качестве теплоносителя или сушильного агента чаще всего используются топочные газы с.

§ 1. Физические свойства водяного пара. § 2. Параметры воздуха как сушильного агента.
Эффективность использования тепловой энергии топлива. § 20. Классификация и особенности лесосушильных установок.

§ 2. Параметры воздуха как сушильного агента.
Влагоемкость пространства (масса пара в 1 м3) — очень важное свойство пара — увеличивать плотность в результате подогрева; оно положено в основу процесса сушки.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ВОДЯНОЙ ПАР

Основные понятия и определения.

Водяной пар применяется в качестве рабочего тела в паровых турбинах, которые являются в настоящее вре­мя основными тепловыми двигателями на тепловых элек­трических станциях.

Как теплоноситель водяной пар широко используется в технологических процессах многих отраслей народного хозяйства: энергетики, химической технологии, машино­строении и т. д.

Водяной пар применяется в различных состояниях в весьма широком диапазоне давлений и температур и часто переходит в жидкое состояние — конденсируется. В этих условиях нельзя пренебрегать силами взаимо­действия между молекулами и объемом самих молекул и, следовательно, к водяному пару нельзя применять законы идеальных газов и уравнение Менделеева — Клапейрона.

При различных расчетах и изучении процессов, про­текающих в водяном паре, используются таблицы водя­ного пара, которые составлены на основании большого экспериментального материала и теоретических исследований. Табличный метод расчетов тепловых процессов достаточно сложен, поэтому на практике широко применяется графический метод с ис­пользованием i- s-диаграммы. В нашей стране наиболее широкое практическое применение имеют таблицы, со­ставленные под руководством М. П. Вукаловича.

Разделение вещества на газ и пар условно, так как между ними не существует какой-либо границы. Паром называется всякий реальный газ, который в условиях его применения способен переходить в жидкость. Такие га­зообразные вещества имеют относительно высокие кри­тические температуры. Всякий реальный газ, который в обычных условиях его применения не переходит в жид­кое состояние, сохраняет название газа; такие газооб­разные вещества имеют низкие критические темпера­туры.

Процесс перехода жидкости в пар называется паро­образованием, этот процесс может происходить пу­тем испарения и кипения. При испарении образова­ние пара происходит только со свободной поверхности жидкости; этот процесс протекает при любых темпера­турах жидкости и может сопровождаться понижением ее температуры. Интенсивность испарения зависит от физических свойств жидкости и возрастает с повыше­нием ее температуры. Бурный процесс парообразования, сопровождающий­ся возникновением пузырьков пара по всему объему жидкости, называется кипением. Кипение жидкости происходит при постоянном давлении и при соответст­вующей ему постоянной температуре, которая называ­ется температурой кипения или насыщения и обозначается t_s. Для всех жидкостей температура ки­пения повышается с увеличением давления, зависи­мость между ними находится из опыта и в общем слу­чае выражается уравнением t_s=f(p). Для различных жидкостей и воды имеется большое количество эмпири­ческих уравнений, позволяющих приближенно устано­вить зависимость t_s=f(p). В качестве примера для во­ды можно привести уравнение Руша:

где: Р- абсолютное давление, кгс/см 2 .

Для давлений ниже 50 кгс/см 2 значение t_н, найден­ное по формуле Руша, отличается от действительных значений не более чем на 1%, с повышением давлений расхождение увеличивается. При точном определении температуры кипения необходимо пользоваться табли­цами. Все параметры кипящей жидкости принято обо­значать соответствующей буквой со штрихом, например: удельный объем v’, энтальпия i’, энтропия s’ и т. д.

Насыщенным паром называется пар, находящий­ся в динамическом равновесии со своей жидкостью. Это значит, что в закрытом сосуде число молекул пара, по­ступающих в пространство над кипящей жидкостью, равно числу молекул, возвращающихся обратно в жид­кость. Такое подвижное равновесие обусловливается хаотичностью движения молекул и силами взаимодейст­вия между молекулами пара и жидкостью вблизи ее по­верхности.

Если при постоянном давлении к кипящей жидкости подвести необходимое количество теплоты для испаре­ния всей жидкости, то в момент исчезновения последних капель жидкости (воды) получим сухой насыщен­ный пар при температуре кипения t_н— Сухой насыщен­ный пар является неустойчивым состоянием и получается в парогенераторах как мгновенное состояние при перехо­де в перегретый пар. Состояние сухого насыщенного пара определяется одним параметром: давлением или темпе­ратурой насыщения t_s. Все параметры сухого насыщен­ного пара обозначаются соответствующими буквами с двумя штрихами, например: удельный объем v», эн­тальпия i», энтропия s» и т. д.

При кипении жидкости вместе с пузырьками пара выносятся мельчайшие частицы влаги. Получающаяся смесь пара и жидкости называется влажным насы­щенным паром, причем частицы жидкости равно­мерно распределены по всему объему пара.

Состояние влажного насыщенного пара определяется давлением р и степенью сухости х или температурой кипения t_K и степенью сухости х. Степенью сухо­сти х называется массовая доля сухого пара, содержащегося во влажном паре:

где: m_cyx и т_ж — соответственно масса сухого пара и жидкости, находящихся в 1 кг смеси; т_вл — масса 1 кг влажного пара.

Для сухого пара х=1, для кипящей жидкости х=0. Массовая доля жидкости, содержащейся во влажном паре, называется степенью влажности и обозна­чается y=1—х. Все параметры влажного пара (кроме дав­ления и температуры) обозначаются с индексом х, на­пример: удельный объем v_x, энтальпия i_x, энтропия s_x и т. д.

Перегретым паром называется пар, который при одинаковом давлении с насыщенным, имеет более высо­кую температуру, чем температура кипения i_n. Состоя­ние перегретого пара определяется любыми двумя па­раметрами, наиболее часто — давлением и температурой. Процесс перехода насыщенного пара в жидкость назы­вается конденсацией. Этот процесс является обрат­ным процессу парообразования и также происходит при постоянном давлении и соответствующей ему постоян­ной температуре, равной температуре кипения t_n при том же давлении.

Основные процессы водяного пара

Основными процессами являются: изобарный, изохорный, изотермический и адиабатный. Каждый из этих процессов может протекать целиком в области влажно­го или перегретого пара, т. е. без изменения агрегатного состояния. Но процесс может протекать и таким обра­зом, что, например, в начальном состоянии пар будет влажный, а в конечном состоянии — перегретый (или наоборот). Этот, более общий случай и будет рассматри­ваться ниже.

Так как водяной пар не подчиняется законам идеальных газов, полученные соотношения меж­ду параметрами и уравнения для подсчета теплоты, из­менения внутренней энергии и работы применительно к идеальным газам, для пара непри­менимы.

При решении задач с использованием таблиц необхо­димо сначала установить состояния рабочего тела в на­чале и в конце процесса. Для определения состояния рабочего тела при заданном давлении сравнивают лю­бой известный параметр (р, i, s, t) с соответствующим параметром сухого насыщенного пара.

Глава 4. Теплопередача в химической аппаратуре, основные зависимости и расчетные формулы (стр. 3 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5

Формулы (4.78) и (4.79) применимы при условии, что в теплообменнике значение коэффициента теплопередачи К и произведение массового расхода на удельную теплоемкость Gc для каждого из теплоносителей можно считать постоянными вдоль всей поверхности теплообмена.

В тех случаях, когда вдоль поверхности теплообмена значительно меняется величина коэффициента теплопередачи К (или произведения Gc), применение средней логарифмической разности температур [уравнение (4.78)] становится недопустимым.

В этих случаях дифференциальное уравнение теплопередачи решают методом графического интегрирования – см. пример 4.26.

б) Для смешанного тока в многоходовых теплообменниках и перекрестного тока:

где ε∆t – поправочный коэффициент к средней разности температур ∆tпр вычисленной для противотока.

В многоходовых теплообменниках с простым смешанным током среднюю разность температур можно рассчитать по формуле:

∆tcp= (4.81)

где ∆tб и ∆tм – большая и меньшая разности температур на концах теплообменника при противотоке с теми же начальными и конечными температурами теплоносителей; А=;δТ=Тнач–Ткон изменение температуры горячего теплоносителя; δt= tкон–tнач – изменение температуры холодного теплоносителя.

22. Определение средних температур теплоносителей.

В большинстве критериальных уравнений теплоотдачи значения физико–химических констант теплоносителя отнесены к его средней температуре, которая находится следующим образом.

Для того теплоносителя, у которого температура изменяется в теплообменнике на меньшее число градусов, средняя температура определяется как средняя арифметическая и конечной:

tcp1=

Для второго теплоносителя среднюю температуру находят по формуле:

tcp2= tcp1∆tcp (4.82)

уравнение справедливо и в том случае, когда температура первого теплоносителя постоянна вдоль поверхности теплообмена.

Теплопередача при непосредственном соприкосновении потоков

23. Обобщенное уравнение для определения коэффициента теплопередачи от охлаждающегося ненасыщенного газа к жидкости в скрубберах с насадками:

Κι = 0,01 Reг0,7 Reж0,7 Prг 0,33 (4.83)

Здесь Ki =Kdэ/λг критерий Кирпичева; Reг=4ωфρг/σμг – критерий Рейнольдса для газа; Reж=4L/σμж – критерий Рейнольдса для жидкости; Prr=сpμг/λг – критерий Прандтля для газа; К – коэффициент теплопередачи от газа к жидкости, Вт/(м2К); dэ=4Vсв/σ – эквивалентный диаметр насадки, м; Vсв – свободный объем насадки, м3/м3; σ – удельная поверхность насадки, м2/м3; ωф – фиктивная скорость газа в скруббере (отнесенная к полному поперечному сечению скруббера), м/с; L – плотность орошения, кг/(м2с); λΓ – коэффициент теплопроводности газа, Вт/(мК); μΓ – динамический коэффициент вязкости газа, Па·с; рг – плотность газа, кг/м3; μж – динамический коэффициент вязкости жидкости, Па·с.

Формула (4.83) получена по экспериментальным данным для охлаждения воздуха от 80 до 2°С при удельном орошении водой, равном 3,5 – 10 м3/(м2ч).

24. Обобщенное уравнение для коэффициента испарения с поверхности жидкости в турбулентный газовый поток при вынужденном его движении:

Nu´г= 0,027Reг0,8 (Ρr´г)0,33 (4.84)

где Nu´г = βd/Dг – диффузионный критерий Нуссельта; Ρr´г = νг /Dг – диффузионный критерий Прандтля для газа; β – коэффициент испарения, м/с; Dг коэффициент диффузии, м2/с; νг – кинематический коэффициент вязкости, м2/с.

Для случая охлаждения воздухом воды, стекающей пленкой внутри каналов, по которым проходит воздух (Ρr´г = 0,63):

Nuг = 0,019Reг0,83 (4.85)

Ориентировочные значения коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи

В табл. 4.7 приведены приближенные значения коэффициентов теплоотдачи (с округлением) для воды и воздуха, вычисленные по вышеприведенным формулам для основных случаев конвективной теплоотдачи, а в табл. 4.8 – ориентировочные значения коэффициентов теплопередачи, полученные практически для различных случаев теплообмена.

Ориентировочные значения коэффициентов теплоотдачи