ALKALMAZOTT MŰSZAKI HŐTAN

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "ALKALMAZOTT MŰSZAKI HŐTAN"

Marika Irma Szilágyiné
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 TÁMOP-4...F-4//KONV Duáli é modulári képzéfejlezté ALKALMAZOTT MŰSZAKI HŐTAN Prof. Dr. Kezthelyi-Szabó Gábor

2 TÁMOP-4...F-4//KONV Duáli é modulári képzéfejlezté Többfáziú rendzerek. Többfáziú rendzerek állapotjelzői (folyadékállapot, nedve gőz állapot, záraz telített gőz, túlhevített gőz). A vízgőz fáziváltozái diagramjai, gőztáblázatok. A vízgőz állapotváltozáai. Prof. Dr. Kezthelyi-Szabó Gábor 3. előadá

3 Fáziátalakuláok A fáziátalakulá a termézetben gyakran lejátzódó folyamat. Jellemző vonáa az, hogy a kiindulának tekintett anyagnak zámo fizikai tulajdonága megváltozik a fáziátalakulá orán. Számo fáziátalakulát haználnak föl a mérnöki gyakorlatban a különféle gépi folyamatokban. A legimertebb fáziátalakulá: víz fagyáa, vagy a jég olvadáa, a víz elpárolgáa, vagy a gőz lecapódáa.. A gőz olyan gáz, melynek anyaga légköri nyomáon, zobahőmérékleten jellemzően folyadékként (eetleg zilárd anyagként) vielkedik. A folyékony anyagok valamely mértékben mindig gőzölögnek (párolognak), é egy hőméréklet felett (forrápont) teljeen gőzzé alakulnak. Szárazgőznek nevezzük azt a túlhevített gőzt, mely nem tartalmaz folyadékrézeckéket, ellentétben a köddel, amely átlátzatlanágát apró ceppek okozzák.. Termodinamikai definíciójában a gőz alatt azt a gázfáziú közeget értjük, amely még nem vielkedik ideáli gázként, mert hőméréklete relatív közel van a forrápontjához vagy kritiku állapotához. Ettől a hőméréklettől távolodva ez a közeg egyre inkább az ideáli gáz tulajdonágait vezi fel, é innentől kezdve már gáznak nevezik. 3. Ha a gáz hőméréklete a kritiku hőméréklet alatt van, azt gőznek nevezhetjük. Kritiku hőméréklet fölött azonban a gőz elnevezé helytelen!

4 INDULÓ ÁLLAPOT p=cont. m t 0; v 0 q p folyadék t 0 =0 0 C; m víz =kg; v 0 =0,00m 3 /kg

5 Forrponti folyadék, nedve gőz p = cont. m t ; v m t ; v x q p forrponti folyadék q p nedve gőz

6 Száraz telített gőz, túlhevített gőz p=cont. m m t ; v t t v t q p záraz telített gőz túlhevített gőz

7 Vízgőz p-v fáziváltozái diagramja p [bar] p k t = cont. Permanen gáz K T K Folyadék p=cont. t=cont. t = cont. Túlhevített gőz Folyadék + Gőz v k p K =,5 bar; t K =374, 0 C; v K =0,00347 m 3 /kg h K =095, kj/kg; K =4,44 kj/kgk x v [m 3 /kg]

8 Vízgőz T- fáziváltozái diagramja T [K] T K Folyadék Permanen gáz K v = cont. p = cont. p = cont. p=cont. t=cont. Túlhevített gőz Folyadék + Gőz x p K =,5 bar; t K =374, 0 C h K =095, kj/kg; K =4,44 kj/kgk k [kj/kg K]

10 h [kj/kg] h K Vízgőz h- fáziváltozái diagramja Folyadék t=cont. p=cont. Permanen gáz K v = cont. T krit. Túlhevített gőz p = cont. t = cont. p K =,5 bar; t K =374, 0 C h K =095, kj/kg; K =4,44 kj/kgk Folyadék + Gőz K x [kj/kg K]

11 T=áll. hi (J/kg) A vízgőz h- diagram p=áll. T krit. Kritiku pont x= x=0 A v=áll. görbék a határgörbék között i exponenciáliak é cekély mértékben meredekebbek a p=áll. görbéknél! p=áll. é T=áll. (J/kg K)

12 Az entalpia meghatározáa Száraz telített é túlhevített gőz: a nyomá é a hőméréklet imeretében diagramból vagy táblázatból. Nedve gőz: a nyomá vagy a hőméréklet é a gőztartalom imeretében diagramból vagy a záraz telített gőz é a telített folyadék entalpiájából zámítáal h x h h h x Folyadék: a hőméréklet imeretében zámítáal h c folyadék ahol a hőméréklet o C mértékegyégű! Víz eetén a zámítái hiba 50 o C-ig kiebb mint 4%! t

13 A fajtérfogat meghatározáa Száraz telített é túlhevített gőz: a nyomá é a hőméréklet imeretében táblázatból. Nedve gőz: a nyomá vagy a hőméréklet é a gőztartalom imeretében a záraz telített gőz é a telített folyadék entalpiájából zámítáal. v x v v v x

14 Vízgőz Mollier- h- fáziváltozái diagramja

15 Vízgőz Mollier- h- fáziváltozái diagramja

16 Vízgőz állapotjelzőinek jelölée Telített folyadék Nedve gőz Száraz telített gőz Túlhevített gőz Hőméréklet t t t t t Fajtérfogat v ' v x v " v t Fajlago belő energia u ' u x u " u t Fajlago entalpia h ' h x h " h t Fajlago entrópia ' x " t

17 A következő diákon látható táblázatok az Elner Ficher Klinger Vízgőztáblázatból valók. Vízgőztáblázatok

18 Vízgőztáblázatok A táblázat a forrponti folyadék é a telített vízgőz adatait tartalmazza a hőméréklet függvényében. Példa: ahhoz, hogy a víz 65 C-on forrjon, azt 0,05008 MPa nyomáon kell tartani. Ekkor a forrponti folyadék fajtérfogata 0,00099 m 3 /kg, fajlago entalpiája 7,03 kj/kg, fajlago entrópiája 0,8933 kj/(kgk). A nyomát tartva, további hőközlé hatáára a víz telje egézében gőzzé alakul. A folyamathoz zükége hőmennyiég a párolgáhő: 346, kj/kg. Az így kialakult telített gőz fajtérfogata: 6,04 m 3 /kg, fajlago entalpiája 68, kj/kg, fajlago entrópiája 7,830 kj/(kgk). Mivel a folyamat izoterm-izobár, hőméréklete é nyomáa továbbra i 65 C, illetve 0,05008 MPa.

19 A táblázat a forrponti folyadék é a telített vízgőz adatait tartalmazza a nyomá függvényében. Haználata megegyezik az előzőével. Vízgőztáblázatok

20 Vízgőztáblázatok A Bármely táblázat két a telítetlen állapotjelző, folyadék pl. (t é é h) a alapján túlhevített kikerehetünk gőz jellemzőit egy állapotpontot. tartalmazza. Ha az A egyik folyadék állapotjelző é gőz v, h vagy fázit, a akkor táblázatban interpolációra vízzinte lehet zükég. vonal válaztja el. A telítetlen, illetve a túlhevített mezőben a nyomá é a hőméréklet imeretében a következőképp kerehetünk adatokat: legyen a nyomá 0,09 MPa, a hőméréklet 60 C. (Ez a fáziokat elválaztó vízzinte vonal felett van, tehát a kereett állapotpont a telítetlen folyadék fáziban van.) Az állapotpont jellemzői: fajtérfogat: v = 0,0007 m 3 /kg fajlago entalpia: h = 5, kj/kg fajlago entrópia: = 0,8309 kj/(kgk) Ezen kívül megtalálhatóak adott nyomáon a forrponti folyadékra ( ) é a telített gőzre ( ) jellemző adatok i, pl. 0,085 MPa nyomáon a forrponti folyadék fajtérfogata 0,0004 m 3 /kg, a telített gőzé,973 m 3 /kg, a telítéi hőméréklet: 95,5 C.

21 Izoterm izobár állapotváltozá v v p w h h r x x T q A nedve mezőben, azaz a két határgörbe közt az izobar állapotváltozá egyben izoterm i. A közölt hő é a végzett munka:

22 Izobár állapotváltozá ' ' ' v v p w w w h h q q q h h q h h r x T q Az ábrázolt állapotváltozá a nedve é a túlhevített mezőbe eő zakazait külön vizgáljuk.

23 Izoterm állapotváltozá Az állapotváltozát itt i két zakazra bontjuk. A nedve mezőbe eő zakaz az, a é a túlhevített mezőbe eő zakaz a. ' ' ' T q q q T q h h r x T q 0 ' ' ' u x u u u v v p w w w T q w v v p w

24 Izochor állapotváltozá Az állapotváltozá orán külő munkavégzé ninc, van vizont nyomáváltozá, tehát technikai munka i. w t v q u p u p h h v p p

25 Adiabatiku állapotváltozá Ha nedve gőzt adiabatikuan expandáltatunk, nyomáa é hőméréklete cökken, é attól függően, hogy az állapotváltozá az aló vagy felő határgörbe közelében játzódik le, zárazabb vagy nedveebb lez. A fizikai munka: w u u h h v A technikai munka: w t h h A munka a w ( p v p ) 0,7 x, p 5bar p v p v területen a képlettel i zámítható, ahol Zeuner zerint:,035 0,x

26 Ideáli é valóágo expanzió

27 Fojtá Fojtát akkor alkalmazunk, ha az áramló közeg nyomáát cökkentenünk kell, de ninc lehetőég arra, hogy a nyomácökkené munkát végezzen. Ilyen alkalmazá pl. a térfogatáram zabályozáa zeleppel. A folyamat adiabatiku é izoentalpiku, munkavégzé ninc. A fojtá irreverzibili állapotváltozá, mivel cak a nyomácökkené irányában folyhat le. Ideáli gáz eetén a hőméréklet i állandó. A nem ideáli gázok fojtáánál fellépő hőméréklet-változá a Joule Thomon effektu, melyet gázok ceppfolyóítáára haználnak fel.

28 KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!

Hasonló dokumentumok

A CSOPORT SZEGEDI TUDOMÁNYEGYETEM SZEGEDI ÉLELMISZERIPARI FŐISKOLAI KAR ÉLELMISZERIPARI MŰVELETEK ÉS KÖRNYEZETTECHNIKA TANSZÉK. Név:..

A CSOPORT SZEGEDI TUDOMÁNYEGYETEM SZEGEDI ÉLELMISZERIPARI FŐISKOLAI KAR ÉLELMISZERIPARI MŰVELETEK ÉS KÖRNYEZETTECHNIKA TANSZÉK. Név:.. SZEGEDI TUDOMÁNYEGYETEM SZEGEDI ÉLELMISZERIPARI FŐISKOLAI KAR ÉLELMISZERIPARI MŰVELETEK ÉS KÖRNYEZETTECHNIKA TANSZÉK A CSOPORT Alkalmazott műzaki őtan, Gőzök termodinamikája Név:.. Tankör:. Dátum: 004.04.7...,8