Termodynamika. Zagadnienia praktyczne w ogrzewnictwie i klimatyzacji

Termodynamika. Zagadnienia praktyczne w ogrzewnictwie i klimatyzacji

rok wydania: 2005
ISBN: 978-83-88695-17-7
ilość stron: 119
format: A5
oprawa: miękka

Opis

Książka stanowi zbiór ok. 60 przykładów będących rozwiązaniami typowych zagadnień praktycznych termodynamiki spotykanych w ciepłownictwie, ogrzewnictwie i klimatyzacji. Każde z zagadnień zostało omówione od strony teoretycznej, w syntetycznej formie, bez wyprowadzania wzorów. Rozwiązanie zadań ma formę arkuszy kalkulacyjnych lub programów komputerowych, umożliwiających modyfikację danych liczbowych. Każdy z arkuszy może być rozbudowany przez odpowiednio przygotowanego Czytelnika i dostosowany do bardziej skomplikowanych obliczeń niż zaprezentowano w książce.

Ze względu na wykorzystanie procedur numerycznych wiele zagadnień można było przedstawić i rozwiązać bez niepotrzebnych uproszczeń, które były konieczne w przeszłości ze względu na brak procedur obliczeniowych. Do takich zagadnień należy, np. obliczenie parametrów wilgotnego powietrza w przemianach lub hydrauliczne obliczenia rurociągów pary z uwzględnieniem przemian termodynamicznych przepływającego czynnika. Zależności uwikłane, traktowane do tej pory jako trudne, mogą być w łatwy sposób rozwiązane metodą kolejnych przybliżeń, jak np. formuła Colebrooka-White’a do określenia współczynnika oporów liniowych przy przepływie czynnika termodynamicznego.

Książka jest przeznaczona dla inżynierów zajmujących się projektowaniem systemów grzewczych i klimatyzacyjnych oraz dla studentów Wydziałów Inżynierii Środowiska uczelni technicznych. Może z niej korzystać Czytelnik o różnym poziomie przygotowania: jako użytkownik programów, bez wnikania w algorytmy obliczeniowe, lub Czytelnik pragnący poznać teorię procesów termodynamicznych w wyniku wnikliwego śledzenia procedur obliczeniowych. Z tego względu w każdym przykładzie (oprócz ostatniego) podano odwołania do wzorów określających odpowiednie wielkości. Niektóre z zagadnień potraktowano skrótowo z powodu ich niewielkiego znaczenia w ogrzewnictwie, ciepłownictwie i klimatyzacji. Do takich problemów należy, np. projektowanie obiegów elektrowni i elektrociepłowni, które jest domeną inżynierów energetyków. Jedynie w celach ilustracyjnych przedstawiono przykład obliczeń obiegów i cykli elektrowni parowych i gazowych. Podobnie, pominięto zagadnienia izentropowego wypływu gazu, jako mające mniejsze znaczenie w ciepłownictwie i klimatyzacji.

Spis treści

Przedmowa / 7

1. Pojęcia podstawowe, podstawowe wielkości i jednostki miar / 10

2. Gaz doskonały / 19
2.1. Przemiany gazu doskonałego - zmiana parametrów / 19
2.1.1. Przemiana izochoryczna / 19
2.1.2. Przemiana izobaryczna / 19
2.1.3. Przemiana izotermiczna / 20
2.1.4. Przemiana adiabatyczna (izentropowa) lub politropowa / 20
2.2. Równanie stanu gazu doskonałego, ciepło właściwe gazu, warunki normalne / 21
2.3. Mieszaniny gazów doskonałych / 24
2.4. Przemiany gazu doskonałego - praca i ciepło przemiany / 27
2.4.1. Przemiana izochoryczna / 27
2.4.2. Przemiana izobaryczna / 30
2.4.3. Przemiana izotermiczna / 32
2.4.4. Przemiana politropowa lub adiabatyczna (izentropowa) / 34

3. Gaz rzeczywisty / 37
3.1. Równania stanu gazu rzeczywistego / 37
3.1.1. Równanie van der Waalsa / 37
3.1.2. Równanie Redlicha-Kwonga / 39
3.2. Ciepło właściwe i przykładowe przemiany gazów półdoskonałych / 40
3.3. Sprawność i efektywność procesów termodynamicznych / 41
3.4. Sprężanie i rozprężanie gazów rzeczywistych / 43

4. Para wodna / 49
4.1. Właściwości pary wodnej / 49
4.2. Przemiany pary wodnej / 52
4.2.1. Przemiana izochoryczna pary wodnej / 53
4.2.2. Przemiana izobaryczna pary wodnej / 54
4.2.3. Przemiana adiabatyczna (izentropowa) pary wodnej / 56
4.2.4. Rzeczywista przemiana pary wodnej przy rozprężaniu / 57
4.2.5. Bezpośrednia wymiana ciepła przy mieszaniu strumieni pary wodnej lub wody / 59
4.2.6. Dławienie pary wodnej / 61
4.2.7. Rozprężanie skroplin / 62
4.2.8. Odgazowywacz termiczny / 63
4.2.9. Przepływ pary wodnej w rurociągach / 65
4.2.8. Wypływ izentropowo-izentalpowy / 66

5. Powietrze wilgotne / 69
5.1. Właściwości powietrza wilgotnego / 69
5.2. Przemiany powietrza wilgotnego / 75
5.2.1. Mieszanie strumieni powietrza / 75
5.2.2. Ogrzewanie powietrza / 76
5.2.3. Chłodzenie powietrza / 77
5.2.4. Odzyskiwanie ciepła i wilgoci / 79
5.2.5. Nawilżanie powietrza / 81
5.3. Proces przygotowania powietrza w klimatyzacji i wentylacji / 84

6. Spalanie / 90
6.1. Reakcje spalania / 92
6.2. Paliwa stałe i ciekłe / 93
6.2.1. Zapotrzebowanie na powietrze do spalania paliw stałych i ciekłych / 93
6.2.2. Objętość i skład spalin powstających ze spalania paliw stałych i ciekłych / 94
6.3. Paliwa gazowe / 96
6.3.1. Zapotrzebowanie na powietrze do spalania paliw gazowych / 97
6.3.2. Objętość i skład spalin ze spalania paliw gazowych / 98
6.4. Wymiarowanie przewodów do odprowadzenia spalin / 100
7. PRZYKŁADOWE CYKLE I OBIEGI GAZOWE I GAZOWO-PAROWE / 108
7.1. Cykl Braytona i Humphrey’a (turbiny gazowej) / 108
7.2. Obieg Clausiusa-Rankine’a (turbiny parowej) / 112
7.3. Cykl gazowo-parowy / 115

Literatura / 119

Spis przykładów:
Przykład Arkusz, program
1.1. Zamiana jednostek temperatury GAZDOSK/Ciśnienie i temperatura
1.2. Zamiana jednostek ciśnienia GAZDOSK/Ciśnienie i temperatura
1.3. Ciśnienie wywierane przez słup wody GAZDOSK/Ciśnienie i temperatura
1.4. Obliczenie ciepła i strumienia ciepła GAZDOSK/Ciepło
2.1. Parametry gazu w przemianie izochorycznej GAZDOSK/Przemiany
2.2. Parametry gazu w przemianie izobarycznej GAZDOSK/Przemiany
2.3. Parametry gazu w przemianie izotermicznej GAZDOSK/Przemiany
2.4 Parametry gazu w przemianie politropowej GAZDOSK/Przemiany
2.5. Równanie stanu gazu doskonałego GAZDOSK/Równanie Clapeyrona
2.6. Przeliczanie strumienia objętości w różnych warunkach GAZDOSK/Równanie Clapeyrona
2.7. Parametry mieszaniny gazów (znany udział objętościowy) GAZDOSK/Mieszaniny
2.8. Parametry mieszaniny gazów (znany udział masowy) GAZDOSK/Mieszaniny
2.9. Przemiana izochoryczna, praca i ciepło przemiany GAZDOSK/Przemiana izochoryczna
2.10. Przemiana izochoryczna przy znanym cieple przemiany GAZDOSK/Przemiana izochoryczna
2.11 Masa i objętość składników w układzie dwufazowym GAZDOSK/Układ dwufazowy
2.12. Przemiana izobaryczna, praca i ciepło przemiany GAZDOSK/Przemiana izobaryczna
2.13 Przemiana izobaryczna przy znanym cieple przemiany GAZDOSK/Przemiana izobaryczna
2.14. Przemiana izotermiczna, praca i ciepło przemiany GAZDOSK/Przemiana izotermiczna
2.15. Przemiana adiabatyczna, praca i ciepło przemiany GAZDOSK/Przemiana politropowa
2.16. Przemiana politropowa, praca i ciepło przemiany GAZDOSK/Przemiana politropowa
3.1. Równanie van der Waalsa GAZRZECZ/Równ. van der Waalsa
3.2. Równanie Redlicha-Kwonga GAZRZECZ/Równ. Redlicha-Kwonga
3.3. Izobaryczne ogrzewanie (chłodzenie) powietrza GAZRZECZ/Przem. izobar
3.4. Izochoryczne ogrzewanie (chłodzenie) powietrza GAZRZECZ/Przem. izochor.
3.5. Adiabatyczne rozprężanie gazu (z uwzględnieniem sprawności) SPREZ/Spreż. jednostopniowe
3.6. Dwustopniowe sprężanie gazu z chłodzeniem SPREZ/Spreż. dwustopniowe
4.1. Obliczenie właściwości mokrej pary wodnej PARA/Właściwości
4.2. Obliczenie masy i objętości składników w układzie dwufazowym PARA/Układ dwufazowy
4.3. Zmiana parametrów układu dwufazowego przy doprowadzeniu ciepła PARA/Układ dwufazowy
4.4. Przemiana izobaryczna pary wodnej PARA/Przem. izobar.
4.5. Izentropowe rozprężania pary wodnej PARA/Przem. izentrop.
4.6. Rozprężanie pary wodnej przy uwzględnieniu sprawności PARA/Rozprężanie
4.7. Bezpośrednia wymiana ciepła przy mieszaniu PARA/Wymiana bezpośrednia
4.8. Dławienie izentalpowe pary wodnej PARA/Dławienie
4.9. Bilans masy i ciepła przy rozprężaniu skroplin PARA/Rozprężanie skroplin
4.10. Bilans masy i ciepła w odgazowywaczu termicznym PARA/Odgazowywacz
4.11. Obliczanie rurociągu parowego SIECPARY
4.12. Obliczenie wypływu z zaworu bezpieczeństwa PARA/Zawór bezp.
5.1. Określenie właściwości powietrza wilgotnego (dane: temperatura i wilgotność względna) AIR2
5.2. Określenie właściwości powietrza wilgotnego (dane: temperatura i zawartość wilgoci) AIR2
5.3. Mieszanie strumieni powietrza wilgotnego AIR2
5.4. Ogrzewanie powietrza wilgotnego AIR2
5.5. Chłodzenie powietrza (przy znanej temperaturze końcowej) AIR2
5.6. Chłodzenie powietrza (przy znanej końcowej zawartości wilgoci) AIR2
5.7. Odzyskiwanie ciepła i wilgoci AIR2
5.8. Nawilżanie powietrza wodą o znanej temperaturze AIR2
5.9. Nawilżanie powietrza wodą przy stałej temperaturze termometru mokrego AIR2
5.10. Nawilżanie powietrza parą wodną przy znanej początkowej wilgotności względnej AIR2
5.11. Nawilżanie powietrza parą wodną przy znanej początkowej zawartości wilgoci AIR2
5.12. Przygotowanie powietrza w klimatyzacji - zima, nawilżanie wodą AIR1
5.13. Przygotowanie powietrza w klimatyzacji - zima, nawilżanie parą wodną AIR1
5.14. Przygotowanie powietrza w klimatyzacji - lato AIR1
5.15. Przygotowanie powietrza w wentylacji, zima AIR1
5.16. Przygotowanie powietrza w wentylacji, lato AIR1
6.1. Jednostkowe zapotrzebowanie na powietrze i jednostkowy strumień spalin ze spalania paliw stałych i ciekłych SPALANIE/Paliwa stałe i ciekłe - dokł.
6.2. Jednostkowe zapotrzebowanie na powietrze i jednostkowy strumień spalin ze spalania paliw
gazowych SPALANIE/Paliwa gazowe - dokładnie
6.3. Obliczenie kominów o ciągu naturalnym. Paliwa: gaz, olej, węgiel, biomasa KOMINY
7.1. Cykl Braytona - obliczenia uproszczone TURBGAZ/Cykl Braytona
7.2. Cykl Braytona - obliczenia dokładne TURBGAZ/Turbina gazowa - cykl Braytona
7.3. Obieg Clausiusa-Rankine’a TURB_PAR/Turbina
7.4. Cykl gazowo-parowy GAZ_PAR/Cykl gazowo-parowy