Фазовое равновесие теплоносителей

· Правило фаз:

s=k-f+2 (1),

где s - число степеней свободы данной системы;

f - число фаз системы;

k - число компонентов системы.

· для трехфазной однокомпонентной системы:

s=1-3+2=0.

· для двухфазной однокомпонентной системы:

s=1-2+2=1.

· для однофазной однокомпонентной системы:

s=1-1+2=2.

Фазовые переходы в однокомпонентных системах.

· Уравнение Клапейрона-Клаузиуса (2),

где Р - давление;

r - молярная теплота фазового перехода;

Т - температура фазового перехода (испарения, плавления, возгонки);

∆V - изменение объема 1 моля вещества при переходе его из одной фазы в другую.

Фазовые переходы в многокомпонентных системах.

· Закон Генри: (3),

где m_i - молекулярная доля газа в растворе;

ψ - константа Генри;

p_i - парциальное давление газа над жидкостью.

· Закон Рауля: (4),

где р_А - парциальное давление компонента А в парах;

Р_А - давление паров чистого компонента А;

- молекулярная доля этого компонента в растворе.

· Закон распределения: (5),

где К - молярный коэффициент распределения;

m_CA - концентрация вещества С в жидкости А

в г-моль/л;

m_CВ - концентрация вещества С в жидкости B.

Связь основных параметров

Теплоносителей в газовой фазе.

· Закон Бойля:

P*V=const при T=const (1).

· Закон Гей-Люссака:

(2а),

или на основании (2а) можно получить при Р=const:

(2б),

На основании (1) и (2б) можно также получить:

при Р=const (3),

или при V=const (4).

На основании (1)и (2) получают также формулу для приведения объема газа к нормальным условиям:

(5),

· Закон Авогадро: в одинаковых объемах газа при одинаковых температуре и давлении содержится одно и то же количество молекул.

· 1г-мол. любого вещества в газообразном состоянии занимает 22,4л.;

· 1кг-мол. → 22,4 м³ и содержит 6,03*10²³ молекул.

· Уравнение Менделеева – Клапейрона.

для 1 г-моля газа:

P*V=R*T (6)

для n г-молей газа:

P*V = n*R*T (7)

Если количество газа выражается в граммах:

(8)

откуда: (9)

или (10).

· Закон Дальтона:

(11).

· Следствие из законов Дальтона и Бойля:

(12),

где р_i - парциальное давление компонента в газовой смеси;

v_i /V_см - парциальный объем компонента в единице объема газовой смеси;

P_см - общее давление смеси.

Физические параметры и скорости движения теплоносителей.

Удельные теплоемкости.

· Размерности удельных теплоемкостей с:

; ;

.

· Зависимости удельных теплоемкостей от температуры:

¨ для заданной температуры Т:

c=a₁+b₁*T+c₁*T² (1),

где a₁, b₁, c₁ - коэффициенты для данного вещества.

¨ для заданного диапазона температур:

(2),

где Т₁ и Т₂ - заданный интервал температур.

· Молярная удельная теплоемкость твердого тела:

(3),

где n - число атомов в молекуле.

· Теплоемкости газов:

¨ c_p - при p = const или c_v при V=const.

¨ (4),

где М - масса 1моля газа (кг/моль);

R - универсальная газовая постоянная, R=1,985 ккал/((кг/моль)*град).

¨ Для воздуха : c_p=1,4*c_v.

Теплота испарения

· Эмпирические формулы для расчета молекулярной теплоты испарения (в ккал/кг или кал/г):

r_исп= 21*T_кип; (5а)

r_исп= T_кип*(9,5*lgT_кип-0,007*Т_кип); (5б)

r_исп= T_кип(8,75+4,571*lgТ_кип) (5в).

· Эмпирическая формула для расчета теплоты испарения r_исп2 для температуры Т₂ ,:

(6),

где r_исп2 - искомая теплота испарения при температуре Т₂;

r_исп1 - известная теплота испарения при температуре Т₁;

к - поправочный коэффициент, k=f(T₁,T₂,T_крит).

· Определение теплоты испарения по энтропийным диаграммам:

r_исп=i_жидк- i_газ (7),

где i_жидк, i_газ - теплосодержание, дж/кг (или ккал/кг).