Параметры состояния идеального газа

Параметры, характеризующие состояние рабочего тела

ПАРАМЕТРЫ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ СОСТОЯНИЕ РАБОЧЕГО ТЕЛА

Состояние рабочего тела определяется величинами, называемыми параметрами состояния. Основными параметрами состояния являются температура, давление и удельный объем или плотность. Отметим, что рассматриваемые параметры состояния находятся в определенной связи между собой и поэтому лишь два из них могут быть независимыми.1. ТемператураТемпература характеризует тепловое состояние тела, степень его нагретости и является одной из важнейших величин. По ГОСТу 8550-61 определение температуры можно производить в градусах Кельвина (Т° К) и градусах Цельсия (t° С).Во всех термодинамических расчетах пользуются абсолютной термодинамической температурой, а измерения производят в градусах Цельсия.Связь между температурой, выраженной в градусах Кельвина Т (абсолютная термодинамическая температура) и в градусах Цельсия t определяется следующим соотношениемT = t + 2130 К*. (1)Температуру измеряют градуированными ртутными термометрами или специальными предварительно протарированными приборами, называемыми термопарами. Применяются также и другие приборы для измерения температуры.2. Удельный объем и плотностьУдельным объемом v называется объем, занимаемый единицей массы вещества. В системе СИ удельный объем выражается в м31кг.Плотностью р называется масса единицы объема. Из определения следует, что$=

,кг1м (2)3. ДавлениеРассматриваемый в качестве рабочего тела идеальный газ состоит из бесконечно большого количества молекул, которые находятся в хаотическом движении. В результате этого движения газ оказывает давление на стенки сосуда, в котором он заключен. Движение молекул в объеме не имеет преимущественного направления, и это приводит к тому, что газ создает равномерное давление на стенки сосуда.Давление газа измеряют силой F, приходящейся на единицу поверхности S.Для измерения небольших давлений пользуются U-образной трубкой, наполненной жидкостью. Одним концом трубка присоединена к сосуду, в котором необходимо определить давление (рис. 1).Если давление р в сосуде равно атмосферному р0*, то жидкость в обоих коленах трубки будет находиться на одинаковом уровне. При p 0 уровень жидкости в левом колене будет ниже чем в правом (рис. 1.6), разница рабс = рп — h представляет собой абсолютное давление газа на стенки сосуда. Величину h называют вакуумом, или разрежением. Если давление газа в сосуде больше атмосферного, то уровень жидкости в правом колене трубки будет ниже, чем в левом. Разность между давлением в сосуде и атмосферным определяется высотой столба Н (рис. 1, е), а абсолютное давление газа рабс = р0 -f H.Если в качестве жидкости в U-образной трубке применяют ртуть, плотность которой ррт, то столб ртути высотой И действует на основание площадью S с силой, равной весу столба ртути. Следовательно,pS = Vppmg, (4)где V — объем столба ртути.* Атмосферное давление измеряется специальным прибором, называемым барометром. Поэтому часто атмосферное давление называют бар

Проектирование, подбор, поставка, монтаж холодильного и кондиционирующего оборудования

Физические свойства влажного газа

Физические свойства влажного газа характеризуются пара­метрами его состояния, которыми являются: температура t (по сухому термометру), влагосодержание d, абсолютная γп и отно­сительная φ влажность, плотность γ, температура tм по мокрому (влажному) термометру, температура tрос точки росы, степень насыщения ψ, парциальное давление pп водяного пара, энталь­пия I. Для определения всех величин, характеризующих состояние влажного газа, как правило, достаточно знать хотя бы два параметра.

Читайте также:  Как варить каши пропорции крупы и жидкости

Термодинамические свойства сухого газа и пара различны, поэтому свойства влажного газа зависят от его количественного состава.

Влажный газ можно рассматривать как смесь идеальных газов, каждый компонент которой занимает весь объем V смеси, имеет температуру T смеси и находится под своим парциальным давле­нием pi. Согласно закону Дальтона давление смеси (влажного газа) равно сумме парциальных давлений pс и pп сухого газа и водяного пара:

Уравнения состояния для сухого газа, водяного пара и влаж­ного газа как идеальных газов могут быть записаны в виде:

Здесь Gс, Gп и G – количество (по массе в килограммах) сухого газа, водяных паров и влажного газа, находящихся в объеме V, G = Gс + Gп; γс и γп – плотность соответственно сухого газа и водяного пара, кг/м 3 , при парциальных давлениях и темпера­туре T, К; γ – плотность влажного газа при его давлении p и температуре T, кг/м 3 ; Rс, Rп и R – газовая постоянная соответ­ственно сухого газа, водяного пара и влажного газа, Дж/(кг·К).

Количественный состав влажного газа, т. е. концентрацию в нем влаги (пара) при относительно небольшом ее количестве, принято выражать влагосодержанием. Влагосодержанием d называется количество (в килограммах или граммах) влаги в смеси, приходящейся на 1 кг сухого газа. В общем случае влагосодержание складывается из паросодержания и содержания влаги в жидкой (твердой) фазе:

Если влага в жидкой (твердой) фазе не содержится в воздухе (dж = 0), то d = dп. В технике кондиционирования, как правило, приходится иметь дело с ненасыщенным или насыщенным газом (воздухом), а капельная влага, выпавшая из воздуха в процессе его обработки (охлаждения, расширения), отводится. Поэтому в дальнейшем под влагосодержанием газа (воздуха) будем понимать его паросодержание и обозначать d.

Для (1 + d) кг влажного газа, т. е. для смеси, содержащей 1 кг сухого газа, уравнение состояния имеет вид:

где Vсм – объем (1 + d) кг влажного газа, м 3 ; Rсм – газовая постоянная смеси, содержащей 1 кг сухого газа, Rсм = (1 + dR.

В соответствии с законами для смеси газов:

(7)

Влагосодержание можно представить выражением:

(9)

Для сухого воздуха Rс = 287 Дж/(кг·К), для водяного пара Rп = 461 Дж/(кг·К). Поэтому для влажного воздуха:

(10)

(11)

Для влажного воздуха зависимость парциального давления водяных паров от влагосодержания такая:

(10а)

Для влажных топочных газов (молекулярная масса которых составляет приблизительно 31 против 29 для влажного воздуха), применяющихся в судовых системах осушенных инертных газов на танкерах,

(10б)

(10в)

Абсолютной влажностью γп газа называется количество водя­ного пара в килограммах, содержащегося в 1 м 3 влажного газа. Она численно равна плотности γп пара при данной температуре t газа и парциальном давлении pп водяных паров в нем.

Количество водяных паров в газе может увеличиваться до определенного значения. Если газ содержит водяных паров меньше этого значения, он называется ненасыщенным, а влага, находя­щаяся в нем, представляет собой перегретый водяной пар. Когда влажный газ при его заданных температуре t и давлении p со­держит максимально возможное количество водяных паров, он называется влажным насыщенным (или просто насыщенным) газом (воздухом). Абсолютная влажность насыщенного газа (воздуха) равна плотности γ”п кг/м 3 , сухого насыщенного пара, соответ­ствующей температуре t влажного газа. При этом парциальное давление насыщенных водяных паров будет равно pп. Влаго­содержание насыщенного газа:

Читайте также:  Расчет окупаемости ГБО на Ниву (ВАЗ 2131)

(12)

(13)

Относительной влажностью газа φ называют отношение абсолютной влажности γп газа при его данной температуре t к абсо­лютной влажности γ”п насыщенного газа при той же температуре или, с учетом уравнения (3), отношение парциального давле­ния pп водяных паров, содержащихся в газе, к парциальному давлению pп паров в насыщенном газе при той же температуре:

(14)

где vп и vп – удельный объем перегретого и насыщенного водя­ного пара.

Величина φ может изменяться от нуля (сухой газ) до единицы (насыщенный газ). С учетом того, что pп = φ·pп, из уравнений (9), (11) и (14) получим:

(15)

(16)

Степень насыщения газа ψ равна отношению влагосодержания d ненасыщенного газа к влагосодержанию d насыщенного газа при той же температуре:

(17)

Учитывая уравнения (9) и (12), получаем:

(18)

а используя выражение (10а), находим соотношение между φ и ψ для влажного газа:

(19)

Поскольку d всегда меньше d, то и ψ 3 , влажного газа представляет собой сумму плотностей сухой части газа и водяных паров:

Влажный воздух при равных температуре и давлении всегда легче сухого, так как молекулярная масса пара меньше молеку­лярной массы воздуха (а значит, и γп 3 .

Температура точки росы tpoc газа – такая температура, при которой из охлаждаемого, при неизменном влагосодержании d, газа начинает выпадать влага в виде капель (ненасыщенный газ при охлаждении становится насыщенным, а затем туманом – в виде смеси насыщенного газа с мелкокапельной влагой).

Температура по влажному (мокрому) термометру tм газа зависит от его температуры и влагосодержания. Это температура слоя адиабатически насыщенного газа у поверхности воды, уста­навливающаяся в результате тепло- и влагообмена между газом и водой. Ее определяют с помощью термометра с резервуаром, обернутым мокрым батистовым чехлом, нижний конец которого опущен в ванночку с водой.

Для количественной оценки тепловых процессов при обработке влажного газа пользуются понятием его энтальпии, или тепло­содержания I. Кроме того, для расчетов можно применять и дру­гие параметры – внутреннюю энергию U и энтропию S.

Энтальпия I, кДж/кг, влажного газа – количество содержа­щейся в нем тепловой энергии, отнесенной к 1 кг сухого газа или к (1 + d) кг влажного газа. За нулевую точку – начало отсчета энтальпий – принимается энтальпия сухого (d = 0) газа с тем­пературой 0 °C. Значит, энтальпия влажного газа может иметь как положительное, так и отрицательное значения.

В самом общем случае, когда влажный газ находится в состоя­нии смешанного тумана и в нем одновременно содержатся сухой газ (1 кг), насыщенные водяные пары в количестве d кг, взве­шенные капельная влага (dвод, кг) и кристаллы льда (dл, кг), энтальпия, внутренняя энергия и энтропия определяются выра­жениями:

Энтальпия воды iвод = свод·t = 4,19·t, где свод = 4,19 кДж/(кг·К) – теплоемкость воды, а энтальпия льда iл = – (335 – 2,1·t), где 335 кДж/кг – теплота плавления льда, сл = 2,1 кДж/(кг·К) – его теплоемкость.

Читайте также:  Турбодефлектор своими руками чертёж и этапы работы

Состояние смешанного тумана для влажного газа может быть относительно устойчивым лишь при температуре, близкой к 0 °C. При t > 0 °C в газе будет взвешенная капельная влага, а при t

Физические свойства влажного газа : 2 комментария

Качественные статьи у вас, весьма удивило что не копипаст, значит действительно профессионал своего дела.
И я далекий от холодильников и промышленного оборудования даже впервые узнал, что газ в них тоже может быть влажным и в зависимости от процента влажности будет иметь совсем разные свойства

спасибо на добром слове, стараемся!
да, влажность значительно влияет на свойства воздуха.
например, охлаждение влажного тропического воздуха (с учетом коэффициента влаговыпадения равного 4 – как пример) на каждые 10 градусов соответствует понижение температуры на 40 градусов для сухого воздуха.
это при одном и том же значении подведенного холода. и так бывает

Идеальный газ. Параметры состояния газа

Основные понятия идеального газа

Реальные газы хорошо описываются моделью идеального газа при достаточно больших разрежениях, т.е. когда среднее расстояние между молекулами газа во много раз больше размеров самих молекул. В этом случае силами притяжения между молекулами можно пренебречь, а силы отталкивания проявляются только при столкновениях молекул друг с другом в течение очень коротких промежутков времени. например, водород, кислород при нормальных условиях хорошо описываются моделью идеального газа.

Под нормальными условиями понимают состояние газа при температуре T=273 K и давлении p=101325 Па.

Состояние газов, удовлетворяющих модели идеального газа, описывается более простыми уравнениями, чем в случае реальных газов, в уравнениях для которых возникают многочисленные поправки, учитывающие взаимодействие между молекулами и их суммарный собственный объем. По сути, в модели идеального газа молекулы представляются в виде маленьких упругих шариков, которые, не задевая друг друга, летают по всему предоставленному объему и, изменяя свой импульс при ударах о стенки, оказывают на них давление.

Параметры состояния газа. Макро- и микропараметры

Состояние любой термодинамической системы описывается ее макро- и микропараметрами.

Основными макропараметрами или параметрами состояния идеального газа являются давление, температура и объем.

Давление характеризует силу ударов молекул газа о стенки сосуда. Температура является мерой кинетической энергии поступательного движения молекул газа. Объем – это область пространства, занимаемая газом.

К микропараметрам относятся масса молекулы, ее скорость, импульс, кинетическая энергия.

Состояние термодинамической системы, когда все ее параметры при неизменных внешних условиях не изменяются со временем, называютравновесным.

Примеры решения задач

1) размерами молекул можно пренебречь;

2) молекулы при столкновениях взаимодействуют как упругие шары;

3) при любом расстоянии между молекулами между ними действуют силы притяжения.

Какие из этих утверждений можно соотнести с моделью идеального газа?

а) все три утверждения;

б) только первое утверждение;

в) первое и второе утверждения;

г) первое и третье утверждения.

а) молекулы сталкиваются как упругие шарики;

б) размеры молекул пренебрежимо малы;

в) молекулы взаимодействуют с силами притяжения и отталкивания;

г) молекулы сталкиваются со стенками абсолютно упругими ударами.

а) при температурах, близких к абсолютному нулю;

Ссылка на основную публикацию
Параллельная парковка – пошаговая инструкция для начинающих Автофакты
Параллельная парковка на автодроме - пошаговая инструкция в автошколе Крым, Севастополь Параллельная парковка задним ходом – это навык, который вам...
Ошкуривание стен после шпаклевки — техника выполнения
Подготовка автомобиля к покраске исправление дефектов, удаление ржавчины с кузова и этапы проведения Здравствуйте, уважаемые Мастера, которых боится дело! Однажды,...
ПАГЗ передвижной автомобильный газовый заправщик
Передвижные автомобильные газовые заправщики (ПАГЗ) АТС Газ Тольятти Группа компаний «АТС» готова предложить к поставке Передвижной автомобильный газовый заправщик собственной...
Параллельная парковка задним ходом пошаговая инструкция, видео
Способы парковки автомобиля с видеопримерами Мы уже писали о том, как научиться правильно парковаться и какие бывают ошибки при парковке,...
Adblock detector