49. Jaka przemiana odwzorowuje proces dławienia? Podać i zobrazować na przykładach.

Dławienie (rozprężanie izentalpowe) – przemiana nieodwracalna.
Przemiana zachodząca w układzie otwartym, nie wymienia ciepła z otoczeniem (jest również przemianą adiabatyczną (dQ=0)), nie jest wykonywana praca (L=0). Ze względu na straty związane z tarciem, dławienie zawsze związane jest ze spadkiem ciśnienia w trakcie przemiany. Jeżeli energia kinetyczna nie ulega zmianie to przemiana zachodzi przy stałej entalpii. Jako, że przemiana jest nieodwracalna, spadkowi ciśnienia towarzyszy wzrost entropii.

Jak wynika z procesu dławienia izentalpowego parametry termodynamiczne part w czasie dławienia mogą się zmieniać w różny sposób, zależnie od tego, czy entalpia pary jest wyższa, czy niższa od entalpii punktu krytycznego.

• i₁>i₂ – wraz ze spadkiem ciśnienia stopień suchości pary x najpierw maleje, a następnie może wzrosnąć aż do linii x=1. Jeżeli początkowy x jest dostatecznie wysoki, może nastąpić przegrzanie pary.

• i₁=i₂<i_k – wraz ze spadkiem ciśnienia x wzrasta w czasie całej przemiany.

50. Objaśnić podstawowe przemiany wody i pary wodnej, w jakich urządzeniach są one realizowane?

Przemiana izochoryczna

Objętość jest stała. Jeśli ciepło dostarczane jest do pary, to jej ciśnienie i temperatura wzrasta (i odwrotnie). Zmiana stopnie suchości jest nieco bardziej skomplikowana:

• v>v_k – dostarczanie ciepła powoduje wzrost stopnia suchości, a po przekroczeniu x=1- przegrzanie pary

• v<v_k- dostarczanie ciepła powoduje wzrost stopnia suchości, a po przekroczeniu pewnego ciśnienia zaczyna maleć, co może doprowadzić do skroplenia pary

Ponieważ objętość czynnika się nie zmienia:


Na podstawie pierwszej zasady termodynamiki:

Przemiana izobaryczna

Przemiana izobaryczna występuje m.in. w: kotłach parowych, nagrzewnicach parowych i skraplaczach.

Jednostkowa praca bezwzględna: [J/kg]
Jednostkowa praca techniczna:
[J/kg]
Ponieważ , na podstawie pierwszej zasady termodynamiki ciepło dostarczone parze idzie w całości na zmianę entalpii pary, zatem:
[J/kg]
Wartość entalpii właściwej i najczęściej odczytujemy z wykresu i-s lub z tablic parowych.

Przemiana izotermiczna

W przemianie izotermicznej w miarę dostarczania ciepła do pary, jej stopień suchości zawsze rośnie, a po przekroczeniu x=1 wzrasta stopień przegrzania pary. W obszarze pary przegrzanej ekspansja izotermiczna powoduje spadek ciśnienia.

Praca bezwzględna:

Praca techniczna:

Dla stałej temperatury czynnika jednostkowe ciepło przemiany można obliczyć z zależności

W odróżnieniu od gazów doskonałych w przemianie izotermicznej zmiana energii wewnętrznej jest różna od zera, ponieważ energia rośnie wraz ze wzrostem objętości właściwej pary.

Przemiana izentropowa w turbinach siłowni cieplnych

W przemianie izentropowej stała pozostaje entropia. Rozprężanie pary powoduje jej ekspansję (dv>0) oraz obniżanie temperatury (dT<0) i odwrotnie- sprężanie jest powodem kompresji i wzrostu temperatury. Związana z ekspansją (lub kompresją) zmiana stopnia suchości pary wodnej zależy stosunku wartości entropii pary na początku procesu do punktu krytycznego.
Jeżeli dla ekspandującej pary jej entropia początkowa:

• s₁>s_k­- w miarę ekspansji x maleje

• s₁<s_k- w miarę ekspansji x rośnie

Jeżeli proces ekspansji zaczyna się w obszarze pary przegrzanej, to przed przekroczeniem linii granicznej x=1 następuje zmniejszanie stopnia przegrzania pary, a dopiero po przekroczeniu tej linii zachodzi zmiana stopnia suchości.

Praca bezwzględna:


Praca techniczna:

Przemiana adiabatyczna nieodwracalna turbiny parowe

W przemianie adiabatycznej pomimo braku wymiany ciepła pomiędzy parą i otoczeniem entropia pary rośnie. Zarówno podczas ekspansji pary jak i kompresji entropia pary w tej przemianie zawsze rośnie, co wynika z uwzględnienia nieodwracalności przemiany. Rozprężając parę od tych samych parametrów początkowych uzyskujemy mniejszą pracę, niż uzyskalibyśmy rozprężając parę na drodze izentropy. Natomiast kompresując parę adiabatycznie, musimy włożyć większą pracę, aniżeli byłaby konieczna do przeprowadzenia kompresji izentropowej. Wynika stąd również, że podczas ekspansji adiabatycznej od tego samego punktu początkowego do tego samego ciśnienia końcowego, temperatura pary przegrzanej ma na końcu przemiany wartość większą niż po ekspansji izentropowej. Tak samo, po kompresji adiabatycznej od tego samego punktu początkowego do tego samego ciśnienia końcowego, końcowy stopień suchości albo końcowa temperatura mają zawsze wartość większą niż po kompresji izentropowej.

Przemiana adiatermiczna występuje m.in. w turbinach parowych.

Sprawność wewnętrzna maszyny przepływowej

• rozprężanie

• sprężanie

i DŁAWIENIE.. w poprzednim pytaniu.

51.Co to jest „gaz wilgotny”?- Podać przykłady oraz wielkości charakteryzujące tą mieszaninę.

Gazem wilgotnym nazywamy roztwór gazów w którym jakiś składnik może ulegać przemianom fazowym podczas procesów termodynamicznych. Jest roztworem gazu suchego i pary innej substancji w stanie bliskim stanowi nasycenia.

Przykłady:

• Gaz wilgotny nasycony- roztwór pary przegrzanej i gazu suchego.

• Gaz wilgotny przesycony- roztwór pary wilgotnej, mgły ciekłej lub lodowej i gazu suchego.

Wielkości charakteryzujące mieszaninę:

• Wilgotność bezwzględna (wilgoć) ρ_p - stosunek masy pary do objętości V gazu wilgotnego

• Wilgotność względna gazu φ- stosunek wilgotności bezwzględnej ρ_p do max wilgotności bezwzględnej ρ_p’’ przy tej samej temperaturze.

• Stopień zwilżenia gazu X- stosunek ilości wilgoci do ilości gazu suchego.

• Molowy stopień zawilżenia X_z – stosunek ilości kmoli wilgoci do ilości kmoli gazu suchego.