1.Pojęcia podstawowe Ciepło właściwe - jest to stosunek ciężaru do objętości Kilogram ciepła właściwego - to ilość ciepła potrzebnego do ogrzania 1 kg ciała o 1 stopień. Do ogrzania m kilogramów ciała o 1 stopień potrzeba mc ciepła, natomiast do ogrzania m kg o Δt=t2-t1 stopni potrzeba ciepła w ilości Q1-2=m c(t2-t1) Kilomol ciepła właściwego - ilość ciepła potrzebną do ogrzeania 1kmola ciała o 1 stopień. 1 kmol ma mase M razy większą od 1 kg. Dlatego kilomol ciepła właściwego jest m razy większa od kilogramowego ciepła właściwego. Oznaczane symbolem c lub Mc. Q1-2=m Mc(t2-t1) Ciepło właściwe przy stałej objętości Mc, ciepło właściwe przy stałym ciśnieniu Mcp Dla gazów doskonałych i półdoskonałych R=Cp-Cv, McR=Mcp-Mcv Zerowo zasada termodynamiki - jeżeli dwa ciała są w równowadze cieplnej z trzecim ciałem to znaczy, że maja ta sama temperaturę i są w równowadze termicznej -warunki normalne fizyczne p=101325Pa t=0oC -warunki normalne techniczne p=98066,5Pa t-20oC Gazy doskonałe - zbudowane z identycznych drobin, w ruchu ostentacyjnym, brak oddziaływań zewnętrznych. Gazy doskonałe stosuje się do: prawa Bolye'a i Mariotte'a - jeżeli temp gazu nie zmienia się, to iloczyn jego ciśnienia bezwzględnego i objętości jest wielkością stałą p*v=const prawa Gay-Lussaca - jeżeli cisnienie gazu jest stałe, to jego objętość zmienia się wprost proporcionalne do temp wyrażonej w kelwinach v/T=const prawa Arogadra - jeżeli w kilku zbiornikach o równych objętościach panuje jednakowe ciśnienie i taka sama temp, to w każdym z tych zbiorników znajduje się taka sama ilość cząsteczek gazu, pomimo że w kazdym zbiorniku jest inny gaz. Gazy półdoskonałe - nie wolno stosować tego równania gazy znajdujących się pod wysokim ciśnieniem luz tez w temp, w których można ja skroplić, ani w temp tak wysokiej że dysocjacja odgrywa poważna rolę. Równanie Clapeyrona - równanie stanu opisujące związek pomiędzy temperaturą, ciśnieniem i objętością gazu doskonałego, a w sposób przybliżony opisujący gazy rzeczywiste. pV=RT T- temperatura (bezwzględna), T [K] = t [°C] + 273,15 R - uniwersalna stała gazowa - iloczyn indywidualnej stałej gazowej i masy cząst każdego gazu doskonałego i półdoskonałego ma jedną wartość R=8315J/kmolK Parametry stanu - wielkości fizyczne opisujące stan układu termodynamicznego takie jak: temperatura, ciśnienie, objętość, ilości (np. stężenia) poszczególnych substancji, czasem również inne. Wielkości, które nie zależą od ilości substancji w układzie, to tzw. parametry intensywne, natomiast wielkości zależące od ilości substancji to parametry ekstensywne. -Parametry ekstensywne - proporcjonalne do ilości materii w układzie: masa, objętość -Parametry intensywne - niezależne od ilości materii w układzie: temperatura, ciśnienie, układ molowy Iloraz dwóch wielkości ekstensywnych zawsze jest wielkością intensywną. Objętość właściwa - stosunek objętości ciała do masy V=v/m Gęstość - stosunek masy ciała do jego objętości ρ=m/v Ciężar właściwy - stosunek ciężaru ciała do jego objętości γ=G/v G=m*g Ciśnienie - stosunek siły do powierzchni, na którą ta siła działa p=F/A Temperatura - im wyższa jest energia wewnętrzna ciała tym słabszy jest ruch jego cząsteczek i tym wyższa jest jego temp T=t+273,15K 2.Praca i bilans energii Bilans przemiany termodynamicznej przemiany otwarte - przemiany, w których czynniki do urządzenia swobodnie dopływają lub odpływają gdyż przynajmniej jeden zawór jest otwarty przemiany zamknięte - czynnik nie dopływa do urządzenia ani nie odpływa, ponieważ wszystkie zawory są zamknięte praca bezwzględna - odniesiona do próżni praca zewnętrzna- wykonana przeciwko siłom oporu - na zewnatrz Qd= ΔU + L1-2 Ciepło doprowadzone do czynnika podczas jego przemiany zmienia si e częściowo na zewnętrzną pracę bezwzględną, a częściowo służy do zwiększenia en wewnętrznej odwracalność zjawiska - odwrócić bieg zjawiska oznacza że za pomocą nieskończenie małego impulsu wszytkie zmiany wchodzące w skład rozpatrywanego zjawiska będą przebiegać w odwracalnym kierunku Praca absolutna - L1,2=∫pdV Praca techniczna - jest cechą charakterystyczną maszyn przepływowych. Czynnik stale lub periodycznie do nich dopływa, np. silniki parowe tłokowe jest to szczególna praca kompensowa będąca sumą pracy kompensowanej l1-2 i pracy przetłaczania pv. Praca ta jest ważną w procesach przepływowych lt1-2= ∫p1p2 vdp δlt=vdp . Lt = p1V1- p2V2+L1,2 zależność pomiędzy pracą techniczną i absolutną U2-U1 = Q,1,2 - (p2V2 - p1V1+Lt1,2) Lt1,2 = (U1+p1V1) - (U2+p2V2) + Q Lt1, 2 Bilans energii Układ w stanie ustalonym Ed= Id+Qd Energia doprowadzona Ed=ΔEu+Ez gdzie ΔEu=0 Praca odprowadzona - to praca techniczna i entropia Ez=Lt+Iz Entalpia - suma energii wewnętrznej i energii przetłaczającej I=U+ pV Energia przetłaczająca Eprzetł=pV Entalpia I= U+pV Entalpia dla gazów doskonałych I=m*Cp*T=n(Mcp)T U=m*Cv*T 3. I zasada termodynamiki- energia nie może zniknąć, nie może też powstać z niczego, natomiast energia może się przemieniać z jednej postaci w inne, przy czym ilość tej energii nie ulega zmianie. 4.Przemiany zamknięte gazów doskonałych: odwracalne- przechodzą w obu kierunkach taką samą drogę, przez te same przepływy, nieodwracalne- czynnik pozostaje w zamknięciu, nic nie dopływa i nic nie odpływa. Przemiany termodynamiczne można podzielić według: zmian objętości: skpansja- wzrost objętości, izochora- v=const, kompresja- zmniejszenie objętości zmian ciśnienia: rozprężanie- zmniejszenie ciśnienia, izobara- p=const, sprężanie- wzrost ciśnienia doskonałości zachodzących przemian: odwracalne, nieodwracalne. P. Izobaryczna- zapewnia stałe ciśnienie p=const, V1/T1= V2/ T2 praca bezwzględna L1-2= p(V2-V1) Praca techniczna Lt=0 ciepło doprowadzone Q1-2= mcp(T2-T1) P. Izochoryczna- przemiana przy stałej objętości v=const, p1/p2=t1/t2, Prawo Charlesa- ciśnienie bezwzględne gazu doskonałego i półdoskonałego podczas przemiany izochorycznej zmienia się wprost proporcjonalnie do temperatury ( w K), L1-2= 0 praca bezwzględna L1-2=0 praca techniczna L1=v(p1-p2) ciepło doprowadzone Q1-2= mcv(T2-T1) Q1-2= V2-V1, P. Izotermiczna- przemiana przy stałej temperaturze T=const, zgodnie z prawem Boyle'a i Mariotta p*v=const p1*v1=p2*v2, praca bezwzględna L1-2= p1*v1*ln(p1/p2) praca techniczna Lt=L1-2+p1*v1-p2*v2, Lt=L1-2, ciepło doprowadzone Q1-2= L1-2 P.Adiabatyczna - podczas której nie doprowadzamy ciepła ani też nie odprowadzamy ciepła do czynnika Q1-2=0, p*v^kappa=const, kappa=Cp/Cv, p1/p2=(vq/v2)^kappa Cp-Cv=R T*V^kappa -1 =const, (p^kappa-1/kappa)/ T = const, (V1/V2)^kappa-1 =T2/T1, (P1/P2)^kappa-1/kappa = T1/T2, praca bezwzględna L1-2=V2-V1, L1-2= m*Cv(T1-T2), K=Cp/Cv, K=(Cv+R)/Cv, Cv=R/kappa-1, L1-2=1/kappa-1*(P1*V1-P2*V2), L1-2=((p1*V1)/Kappa-1)*(1-(T2/T1)), L1-2==((p1*V1)/Kappa-1)*(1-(V1/V2)^kappa-1), L1-2==((p1*V1)/Kappa-1)*(1-(p2/p1)^((kappa-1)/kappa) Praca techniczna L(1-2)t=kappa*L1-2, Lt=I1-I2 Praca adiabatyczna jest niemożliwa do zrealizowania w rzeczywistości, dlatego ze zawsze mamy wymianę ciepła. P. Politropowa -przemiana podczas której zależność pomiędzy ciśnieniu bezwzględnemu i objętościowej czynnika. P*V^n= const, T*V^n-1=idem, P^(1-n)*T^g, p=(mRT)/V, T1/T2=(P2/P1)^(1-n)/n, T1/T2=(V2/V1)^N-1, P2/P1=(T2/T1)^n/(n-1), V2/V1=(T1/T2)^n/(n-1, praca absolutna L1-2=1/(n-1)*(p1v1-p2v2), L1-2=mR/(n-1)*(T1-T2), L1-2=(p1v1)/(n-1)*[1-(p2/p1)^(n-1/ n)], L1-2=(p1v1/n-1)*[1-(t2/t1)] Praca techniczna przemiany:Q1-2=Mc(T2-T1), Q1-2=n(Mc)(T2-T1) Ciepło właściwe C=Cv(k-n)/(1-n) 5.OBIEGI:*obiegi lewobierzne-są to urządzenia chłodnicze, które pobierają ciepło ze źródła o niższej temp. i przekazują do źródła o wyższej temp.obieg przemiany niezgodny z ruchem wskazówek zegara.Ed=∆Eu+Ez,∆Eu=0,Ed=Ez,Ed=Qd+ILobI,Ez=Qz,Qd+ILobI=Qz,Lob=Qz-Qd,sprawność ob.=Qd/ILobI*obiegi prawobierzne-obieg przemiany zgodny z ruchem wskazówek zegara,praca jest dodatnia,praca ekspansji>od pracy kompresji,ciepło grzania>ciepło chłodzenia,T1>T2,Ed=∆Eu+Ez,∆Eu=0,Ed=Qd,Ez=Qz+Lob,Qd=Lob+Qz,Lob=Qd-Qz,Q1-2=∆U+L1-2,∆U=U2-U1,∆U=0,Qob=Lob,sprawność obiegu p.=Lob/Qd=Qd-Qz/Qd=1-Qz/Qd. Graficzny obraz pracy i ciepła-(wykresy)-na osi rzędnych wykresu ciepła odmierzana jest temp. bezwzględna,a na osi odciętych entropia czynnika.Pole zawarte pomiędzy odcinkiem przemiany termodyn.,a rzutem tej przemiany na oś S przedstawia ilość ciepła jaką pobrał czynnik.Obrazem obiegu ciepła jest linia zamknięta, gdyż stan początkowy jest równy końcowemu.6. IIzasada termodynamiki:*ciepło nie może samożutnie przejść od ciała o temp. niższej do ciała o temp.wyższej*tarcie jest przemianą nieodwracalną*niemożliwe jest skonstruowanie perpetum mobile II rodzaju.,II zas.term.-matematyczny zapis zasady wzrostu entropii Clausiusa,w rzeczywistym systemie ciał mogą zachodzić tylko takie zjawiska, którym towarzyszy wzrost entropii systemu tych ciał, sT=Ssyst2-Ssyst1=∑∆Si>0; 7.Entropia-elementarny przyrost entropii ciała jest równy ilorazowi elementarnej ilości ciepła, które pochłonęło to ciało przez temp. bezwzględną,jaką miało to ciało w momencie pochłaniania tego ciepła ds=dQ/T,S w[J/K].W praktyce inetersuje nas o ile wzrosła lub o ile zmalała entropia dodanego ciała podczas rozpatrywanego zjawiska.Przy wyznaczaniu ∆S źródeł ciepła o stałej T, nie trzeba dostarczonego ciepła ∆Q dzielić na porcję, lecz wystarczy:∆S=∆Q/Tśr,Wnioski:*We wszystkich zjawiskach nieodwracalnych ∑S wszystkich ciał biorących udział w zjawisku wzrasta(ST>0)*we wszystkich zjawiskach odracalnych ∑S wszystkich ciał biorących udział w zjawisku zachowuje wartość stałą(ST=0)*nie istnieją zjawiska, w których ∑S wszystkich ciał biorących udział w zjawisku malałaby(ST<0),entropia jest miarą nieodwracalności zjawiska. 8 Egzergia - określa największą prace jaką mógłby wykonać układ w warunkach stworzonych przez otoczenie. Przy każdym zjawisku nieodwracalnym ilość egzergii maleje nawet, gdy nigdzie jej Noe odprowadzamy. Egzergia nie może samoczynnie wzrosnąć dopóki nie zmienią się warunki otoczenia. B=Qd*(1-Tot/T1) T1-temp źródła dostarczającego ciepło DeltaBstr=Pi*Tot Straty egzegetyczne trudno oszacować trudno oszacowac związane są z procesami spalaniem, mieszaniem, różnicy temperatur ciał (z chłodniejszego do cieplejszego), Dławieniem i tarciem. Nie może wzrosnąć egzergia układu, który kontaktuje się z otoczeniem o stałych parametrach. Bilans egzergii Bd=ΔBu+Bz+ΔBstr Sprawność egzergetyczna lepiej niż spr energetyczna okr. Dosk. Naszych urządzeń. Egzergia stosunek egzergi odprowadz do egzergiii doprowadz w stanie ust. Ϩ=Bodp/Bdop |
9. Dławienie izentalpowe- przy przepływie przez przewężenie prędkośc gazu zwiększa się, ciśnienie i temp spadają. Za przewężeniem prędkośc strugi gazu zmniejsza się na skutek wewnętrznego tarcia. Równocześnie podwyższa się temp i ciśnienie. Bilans energi prowadzi do równania i1+0,5w12 =i2 +0,5w22 , małe prędkości i1=i2 . Przy dławieniu strugi czynnika przepływwajacego z niewielką prędkością entalpia po zadławieniu ustalona w dostatecznej odległości od miejsca dławienia równa się entalpi przed zadławieniem.(Dławienie izentalpowe)- jest typowym zjawiskiem nieodwracalnym. 10.Ciecz nasycona-(ciecz w punkcie pęcherzyków), która osiągnęła temp. wrzenia, ale jeszcze proces wrzenia nie zaczął się. Para mokra- to mieszanina cieczy nasyconej i pary nasyconej, ma temp równą temp parowania cieczy przy danym ciśnieniu czyli temp nasycenia (para z czajnika). Stopień suchości pary wodnej(x)- stosunek masy(m'') pary nasyconej do suchej(m) zawartej w parze mokrej do całej masy. Zgodnie z zależnasicą ilość kg pary nasyconej suchej zawartej e 1 kg pary mokrej m''=m*x=x*1=x; natomiast ilość cieczy m'=m-m''=1-x; obj właściwa pary mokrej Vx=V' +x*(V''-V').Para przegrzana- to para sucha(nie zawierająca cząsteczek cieczy) mająca temp wyższą niż temp wrzenia cieczy przy danym ciśnieniu. Otrzymana przez przegrzanie pary nasyconej w przegrzewaczu. 11.Obiegi parowe- obieg Clausiusa i Rankine'a- w siłowni cieplnej realizowany jest obieg w którym czynnik roboczy przepływa kolejno przez kocioł, turbinę, skraplacz, pompę oraz kocioł. Wytwarzanie pary w kotle- przemiana izobaryczna, ekspansja pary w turbinie - p. adiabatyczna, pompowanie -p . izochoryczna. 9. Gazy wilgotne Powietrze wilgotne- mieszanina gazu suchego i zawartości pary wodnej. Powietrze nienasycone- zawiera parę przegrzaną. W liczniku jest ρ pary przegrzanej a w mianowniku ρ pary nasyconej suchej. Powietrze nasycone- zawiera parę nasyconą suchą, φ=(ρ p /ρ nasycenia ) Powietrze zamglone- zawiera parę mokrą(mgła) jest mieszaniną 3-skladnikową gęstość pary mokrej jest wieksza od gestosci pary suchej mimo ze cisnienia sa jednakowe fi>1.gestosc pary wodnej w pow zamglonym jest gęstością pary nasyconej suchej i mgly. Cisnienie pow zamgl. Jest rowne cisnien czasteczek i pary nasyconej suchej, X=mp/ m pow. suchego Wilgoc- ilość kg wody która zawarta jest w 1m3 zajmowana przez gaz wilgotny. W przypadku pow. pary przegrzanej i suchej składnik traktujemy jako gazy doskonałe. Możliwe jest bo para w pow. posiada małe ciśnienie. Wyjątek stanowi para mokra. 10.Parametry powietrza wilgotnego Wilg. Bezwzględna- stosunek masy pary do obj m pow/v Wilg. Względna- stosunek wilgoci, gęstości pary wodnej zawartej w powietrzu wilgotnym do gęstości jaką ma para nasycona o tej samej temp φ=(ρ p /ρ `' ). Zawartość wilgoci w pow- stosunek masy pary wodnej zawartej w powietrzu do masy pow suchego. 11.Proces spalania-reakcja chemiczna polegająca na szybkim łączeniu ciał z tlenem czemu towarzyszy wydzielanie się ciepła. W procesie spalania potrzebny jest tlen i paliwo-substraty spalania. W reakcji spalania powstają produkty spalania- sadze żużel popioły gazy spalinowe koksik lotny.
Paliwa dzielimy; -pochodzenie (naturalne syntetyczne)
- skład paliw (jednoskładnikowe, mieszaniny kilku zw. chemicznych) Paliwa ciekłe (ropa, benzyna, nafta) Paliwa gazowe(gaz ziemny) wart. Opałowa gazu ziemnego 780000kJ/kmol Rodzaje spalania -spalanie całkowite, zupełne mamy doczynienie kiedy węgiel zmieni się w CO2 wszystkie palne części ulegają spaleniu -spalanie niecałkowite (w pozostałych po spaleniu ciałach znajdują się niezwiązane chemicznie pierwiastki substancji palnych. -spalanie niezupełne ma miejsce gdy gazy spalinowe zawierają gazy palne Wielkości charakteryzujące proces spalania Wartość opałowa[Wd] ilość ciepła uzyskanego z zupełnego spalania jednostki węgla jeżeli temperature produktów sprowadzimy do temperatury substratów a powstała w procesie spalania para pozostanie w stanie gazowym. Ciepło spalania[Wg]-ilość ciepła uzyskanego z zupełnego spalenia jednostki paliwa kg, kmol,m3 jeżeli temp produktu=temp substratu a powstała w procesie spalania para wodna ulegnie całkowitemu skropleniu Wd=Wg-r(w+gh) Spaliny Skład spalin -azot N2, CO2 para wodna, O2 -dodatkowo SO2 a przy procesie spalania niezupełnego CO, H2O, CH4 12.Sprężarki-kompresory zwiększją ciśnienie , służą do magazynowania czynnika przez zwiększenie gęstości Jest dużo rozwiązań konstrukcyjnych sprężarek Sprężarki jedno i kilkustopniowe Podział sprężarek 1) wyporowe (objętościowe)-ciśnienie wzrasta na skutek zmiany objętości ale ilość cząsteczek gazu zostaje taka sama (sprężanie odbywa się w sposób pulsacyjny) i przepływowe proces sprężania w skutek oddziaływania na gaz przez kształt i ruch wieńca. Siły bezwładności strumienia gazu-wyhamowanie cząsteczek gazu i zmniejszenie odległości miedzy nimi (pracują w sposób ciągły) WYPOROWE a) z ruchem posuwisto-zwrotnym; *tłokowe *membranowe b) wirnikowe(rotacyjne) *łopatkowe *śrubowe, *z pierścieniem wodnym Podstawowe parametry pracy sprężarki *ciśnienie ssania sprężarki *ciśnienie tłoczenia-mierzone na końcu sprężarki *całkowity stosunek sprężania -stosunek końcowego ciśnienia tłoczenia sprężarki do początkowego ciśnienia ssania na wlocie do sprężarki *stosunek sprężania na stopniu-stosunek ciśnienia tłoczenia na wylocie do jego ciśnienia ssania na wlocie *ciśnienie międzystopniowe w sprężarkach wielostopniowych *temp początkowa ssania sprężarki-temp przy wlocie do układu ssawnego *temperatura wlotowa ssania *temperatura wylotowa tłoczenia Teoretyczny proces sprężania W rozwazaniach teoretycznych można przyjąć że sprężanie gazu na każdym stopniu przebiega izentropowo na tej podstawie można obliczyć temp wylotową gazu, moc teoretyczna sprężania izentropowego P=Qv*Wv 12. Pompa ciepła jest urządzeniem wymuszającym przepływ ciepła z obszaru o niższej temperaturze do obszaru o temperaturze wyższej. Proces ten przebiega wbrew naturalnemu kierunkowi przepływu ciepła i zachodzi dzięki dostarczonej z zewnątrz energii mechanicznej (w pompach ciepła sprężarkowych) lub energii cieplnej (w pompach absorpcyjnych). Mają zastosowanie w: - gospodarstwach domowych (chłodziarki, zamrażarki) - klimatyzacji pomieszczeń - chłodnictwie - ogrzewaniu pomieszczeń ciepłem pobieranym z otoczenia. Pompy ciepła realizują obieg termodynamiczny (obieg Lindego), będący odwróceniem obiegu silnika cieplnego. Ciepło jest pobierane przez roboczy czynnik termodynamiczny (freon, amoniak, sprężony dwutlenek węgla) w parowniku (dolne źródło ciepła), w którym czynnik odparowuje i trafia do sprężarki, gdzie rośnie energia wewnętrzna czynnika (a więc i temperatura), a następnie w skraplaczu oddaje ciepło (górne źródło ciepła) skraplając się i przez zawór dławiący lub rurkę kapilarną, trafia z powrotem do parownika.Pompy ciepła wykorzystują ciepło niskotemperaturowe (o niskiej energii) (w praktyce 0 °C - 60 °C), trudne do innego praktycznego wykorzystania. Elektrociepłownia jest to zakład przemysłowy wytwarzający w jednym procesie technologicznym w sposób skojarzony energię elektryczną oraz ciepło w postaci czynnika (najczęściej wody) o wysokiej temperaturze dla miejskiej sieci ciepłowniczej lub przemysłu. Elektrociepłownie to najczęściej konwencjonalne siłownie cieplne z turbinami upustowo-kondensacyjnymi i upustowo-przeciwprężnymi. Turbiny obu typów wyposażone są w upusty ciepłownicze, z których para przegrzana zasila wymienniki ciepłownicze przekazując tam ciepło wodzie sieciowej doprowadzanej do instalacji komunalnej centralnego ogrzewania (c.o.) i ciepłej wody użytkowej (c.w.u.). Elektrownia jądrowa - obiekt przemysłowo-energetyczny (elektrownia cieplna), wytwarzający energię elektryczną poprzez wykorzystanie energii pochodzącej z rozszczepienia jąder atomów, najczęściej uranu (uranu naturalnego lub nieco wzbogaconego w izotop U-235), w której ciepło konieczne do uzyskania pary, jest otrzymywane z reaktora jądrowego. Ogniwa paliwowe(ogniwa wodorowe) są urządzeniami elektro - chemicznymi, stanowiącymi przełom w dziedzinie źródeł energii, pozwalają na uzyskanie energii elektrycznej i ciepła bezpośrednio z zachodzącej w nich reakcji chemicznej. Ogniwa charakteryzują się dużą czystością, sprawnością i gęstością energetyczną. Ogniwo paliwowe zbudowane jest z dwóch elektrod: anody i katody. Elektrody odseparowane są poprzez elektrolit występujący w formie płynnej lub jako ciało stałe. Elektrolit umożliwia przepływ kationów, natomiast uniemożliwia przepływ elektronów. Reakcja chemiczna zachodząca w ogniwie polega na rozbiciu wodoru na proton i elektron na anodzie, a następnie na połączeniu substratów reakcji na katodzie. Procesom elektrochemicznym towarzyszy przepływ elektronu od anody do katody z pominięciem nieprzepuszczalnej membrany. W wyniku elektrochemicznej reakcji wodoru i tlenu powstaje prąd elektryczny, woda i ciepło. Paliwo - wodór w stanie czystym lub w mieszaninie z innymi gazami - jest doprowadzany w sposób ciągły do anody, a utleniacz - tlen w stanie czystym lub mieszaninie (powietrze) - podawany jest w sposób ciągły do katody. Ogniwo paliwowe teoretycznie nie ulega ono rozładowaniu. W rzeczywistości degradacja lub niesprawność komponentów ograniczają żywotność ogniwa paliwowego. na anodzie:2H2->4H++4e na katodzie O2+4e->2O-2. Następnie jony wodorowe H+ są zobojętnianie zjonizowanym tlenem:2O-2+4H+->2H2O. Końcowy produktu to H2O czyli woda w postaci ciekłej lub para. Zasada działania ogniwa paliwowego jest doskonale znana, znaczący postęp dokonuje się obecnie w opracowywaniu materiałów na budowę elektrod, membran, uszczelnień oraz katalizatorów. Celem badań jest wydłużenie żywotności i sprawności ogniwa, przy jednoczesnym obniżeniu kosztów jego produkcji. 13.Wymiana ciepła Przewodzenie(wymiana ciepła) - proces wymiany ciepła między ciałami o różnej temperaturze pozostającymi ze sobą w bezpośrednim kontakcie. Polega on na przekazywaniu energii kinetycznej bezładnego ruchu cząsteczek w wyniku ich zderzeń. Proces prowadzi do wyrównania temperatury między ciałami. Q=Aλ/d(t1-t2)=A(t1-t2)/Rα
t1 - temperatura powierzchni cieplnej R- opór przewodzenia ciepła Konwekcja- wymiana ciepła pomiędzy 2 ośrodkami, w tym jeden z nich jest ośrodkiem płynnym Q=αA(t1-t2) t1 - temp powierzchni ciała stałego t2 - temp płynów Konwekcja naturalna - ruch cieczy lub gazu jest wywołany różnicami gęstości substancji znajdującej się w polu grawitacyjnym. Konwekcję wymuszoną - ruch cieczy lub gazu wywoływany jest działaniem urządzeń wentylacyjnych, pomp itp. Promieniowanie I prawo Boltzmana - emitowanie energie elektroelektrycznej 0,04 - 8 Energia promieniowania - emisja wysyłana przez ciało jest proporcjonalna do 4 potęgi E=C(T/100)4 c - st promieniowania T - temperatura Największa wartość c=5,67 dla ciała doskonale czarnego, w przyrodzie nie występują ciała doskonale czarne i białe. Żelazo 4,3-4,7, farby 5,1-5,5, miedź 0,5, beton 5,3-5,4, czyste szkło przepu8szcza fale krótkie gorzej z termicznymi i długimi. |