Технология производства ячеистого бетона
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?намических процессов.
Эксергия термодинамической системы (ТС) - максимальная работа, которую система производит при обратимом переходе в состояние полного равновесия с окружающей средой. Эксергия тел зависит от параметров тела и от параметров окружающей среды.
Эксергия ТС имеет физическую и химическую составляющие. Физическую эксергию тела составляют его потенциальная и кинетическая энергии с частью внутренней энергии или, для потоков вещества, с частью энтальпии.
В ходе анализа систем преобразования энергии при расчете эксергии потока рабочего тела, при расчете физической составляющей эксергии индивидуального вещества можно воспользоваться соотношением:
е = (i - i0) - T0(s - s0)
Где i, s - соответственно энтальпия и энтропия системы в данном состоянии; i0, s0 - соответственно энтальпия и энтропия системы в состоянии равновесия с окружающей средой, т.е. при Т = Т0, р = р0; Т0, р0 - соответственно температура и давление окружающей среды.
Для определения эксергии потока теплоты q, характеризующегося постоянным температурным уровнем Т, используется соотношение:
eq = qte,
Где te = (1 - T0/T) - эксергетическая температурная функция.
Эксергия, обусловленная взаимодействием системы с окружающей средой за счет химического потенциала, называется химической. Различают реакционную и концентрационную составляющую химической эксергии.
Химическая эксергия веществ определяется несколько сложнее и ее значения приводятся в термодинамических справочниках.
Уравнение баланса эксергии термодинамической системы имеет следующий вид:
Е = Е" + D
Где Е - сумма всех входных потоков эксергии ТС, так называемый, эксергетический вход системы; Е" - сумма всех выходных потоков эксергии ТС, так называемый, эксергетический выход системы.
Потери эксергии, как и ее потоки, абсолютно аддитивны, что позволяет записать соотношение
D = Di + Dе.
Где Di - внутренние потери, связанные с внутренними процессами, вызванные необратимостью вследствие трения, смешения, тепло- и массообмена; Dе - внешние потери, вызванные необратимостью процессов сопряжения системы и модели окружения, а также наличием далее не используемых, уходящих из ТС в окружающую среду потоков вещества или энергии, имеющих не нулевую эксергию [3,7,8,9].
9.2 Эксергетический баланс
.2.1 Параметры окружающей среды
При проведении расчета эксергии состояние вещества сравнивается с состоянием окружающей среды. Принимаем следующие параметры окружающей среды (воздуха):
Температура окружающей среды: ;
Давление окружающей среды: ;
Влажность окружающей среды: .
Изобразим структурную схему потоков эксергии (рис.14).
Рис.14 Структурная схема потоков эксергии автоклава
Эксергия оборудования до тепловлажностной обработки будет равна нулю, поскольку оборудование находится при температуре окружающей среды.
.2.2 Приходная часть
) эксергия потока пара
Как уже было отмечено выше расчет эксергии пара вычисляеться по формуле:
Где - расход пара; - энтальпия пара; - энтальпия пара при условиях окружающей среды, определяем по программе Aquadat; - энтропия пара; - энтропия пара при условиях окружающей среды, определяем по программе Aquadat;
Т.о. .
2) эксергия потока бетона
Эксергия бетона складывается из термомеханической и химической составляющих:
Термомеханическая эксергия сухого бетона:
Где - удельная массовая изобарная теплоемкость бетона (таблица 6); - температура бетона; - масса бетона до тепловлажностной обработки; - масса воды до тепловлажностной обработки; - количество циклов в сутки.
.
Химическая эксергия состоит из реакционной и концентрационной.
Реакционная составляющая будет равна:
Где, - химическая эксергия вещества; - массовая доля вещества.
Для сухой бетонной смеси имеем данные, приведенные в таблице 10[7]:
Таблица 10 - Химическая эксергия веществ
ВеществоХимическая формулаei, кДж/кгgiПесокSiO200,6Цемент3CaO SiO2+2CaO SiO22141,20,21ИзвестьCa(OH)218520,19
Т.о. .
Концентрационная составляющая:
Где - энтальпии веществ соответственно до и после тепловлажностной обработки; - концентрации веществ в бетоне соответственно до и после тепловлажностной обработки; - молярная доля вещества.
Очевидно, что концентрационная эксергия определяется только составом смеси. Данные для расчета конденсационной составляющей приведены в таблице 11.
Таблица 11 - Данные для расчета конденсационной эксергии
ВеществоХимическая формулаg''g'i''i's'' Дж/(кг К)s'Дж/(кг К)Мол. МассаyПесокSiO20,390,38758,67633,270,4470,06960,10,29ЦементCaO 0,130,13410,19342,390,2420,03756,10,27ИзвестьCa(OH)20,120,12319,44266,640,1880,02974,10,36ВодаH2O0,360,381526,451266,630,8990,138180,09
Т.о. .
Эксергия воды в бетоне определяется по следующей формуле:
Где - термомеханическая эксергия воды; - нулевая эксергия воды. (R - газовая постоянная для воды).
Т.о. .
Обобщая полученные результаты получим:
9.2.3 Расходная часть
) Эксергия сбросного пара
Эксергия сбросного пара определяется по следующей формуле:
Где - расход пара; - энтальпия сбросного пара; - энтальпия пара при условиях окружающей среды, определяем по программе Aquadat; - энтропия сбросного пара; - энтропия пар