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