Исследование процесса смешения воздуха в потоке

Министерство образования и науки РФ

 

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

 

«Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина»

 

 

Кафедра теоретических основ теплотехники

 

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СМЕШЕНИЯ ВОЗДУХА В ПОТОКЕ

 

Методические указания к лабораторной работе на ЭВМ

по курсу "Техническая термодинамика"

 

 

Иваново 2012

.
Составил И.М. ЧУХИН

 

Редактор И.А. КОЗЛОВА

 

 

Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлениям: 140100, 141100,141403.65, 140400, 220400, 280700 теплоэнергетического, инженерно-физического и других факультетов, на которых изучают теплотехнические дисциплины.

В методических указаниях дано описание лабораторной установки на ЭВМ, моделирующей процесс изобарного смешения двух потоков воздуха, имеющих различную температуру. В работе выполняется термодинамическое исследование процесса смешения. Приведена методика проведения эксперимента и обработки его результатов с учетом необратимостей этого процесса.

 

 

Методические указания утверждены цикловой методической комиссией ТЭФ

Рецензент

кафедра теоретических основ теплотехники ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина»

 

 

.
ВВЕДЕНИЕ

 

Процессы смешения различных потоков газов (жидкостей) широко распространены в практике как бытовой – водопроводный смеситель умывальника, так и в промышленной – объединение (разъединение) трубопроводов (газоходов) и т.п..

Расчет процесса смешения потоков газов сводится к определению его параметров до и после смешения в зависимости от массовых расходов отдельных потоков. Кроме этого, процесс смешения потоков с различными параметрами, является типичным необратимым процессом, приводящим к снижению работоспособности (эксергии) рабочего тела [1, 2].

Оценка необратимости обычно ведется по увеличению энтропии системы в результате осуществления этого процесса.

Целью данной лабораторной работы является термодинамическое исследование изобарного процесса смешения горячего и холодного потоков воздуха на ЭВМ с помощью математического моделирования данного процесса. В работе определяются параметры смеси газов, эти параметры сравниваются с расчетными, анализируются и выполняется расчет по оценке необратимости данного процесса на основании расчета увеличения энтропии системы в этом процессе.

 

 

.
1. ЗАДАНИЕ

 

1. Из опыта на ЭВМ, моделирующего процесс смешения, определить температуру смеси двух изобарных потоков горячего и холодного воздуха, сравнить ее с температурой смеси, полученной расчетом процесса смешения без потерь теплоты в окружающую среду.

2. Определить потери теплоты воздуха в камере смешения в окружающую среду в расчете на 1 кг смеси.

3. Определить возрастание энтропии системы на 1 кг смеси за счет необратимости процесса смешения при отсутствии потерь теплоты в камере смешения в окружающую среду.

4. Определить возрастание энтропии системы на 1 кг смеси за счет необратимости теплообмена воздуха в камере смешения с внешней средой.

5. Определить полное увеличение энтропии системы на 1 кг смеси в процессе смешения двух изобарных потоков воздуха с учетом теплообмена воздуха в камере смешения с окружающей средой.

6. Изобразить процесс изобарного смешения двух потоков воздуха в Т,s- диаграмме, провести анализ изменения параметров воздуха и увеличения энтропии системы за счет необратимостей данного процесса.