Twoim problemem jest to, że powszechną NICOŚĆ mylisz z osobistą PUSTKĄ
Należy ogrzać m[kg/s] cieczy od t1 do t2, parę kondensacyjną o przepływie mp . Najmniejsza różnica temperatur w wymienniku wynosi Δt. Współczynnik przenikania ciepła wynosi k. Określić niezbędną powierzchnię wymiany ciepła A we: współprądzie i przeciwprądzie. jest to przypadek nieustalonej wymiany ciepła. Ogrzewanie cieczy przy stałej temp. Czynnika grzewczego. Czynnikiem grzewczym jest para kondensująca o stałej temperaturze. Δt- najmniejsza różnica temperatur.
Dla współprądu: Δt1=tA-t1 Δt2=tA-t2 dla przeciwprądu: Δt1=tA-t1 Δt2=tA-t2 Obliczenie równoważne dla współprądu i przeciwprądu. Najmniejsza różnica temp. Δt1= Δt Δt=tA-t2 => tA= Δt+t2. Δt1= tA-t1= Δt+t2-t1. Q=mA*r=m*Cpśr*(t2-t1) Q=A*k*Δtm Δtm=Δt1-Δt2lnΔt1Δt2=Δt+t2-t1-ΔtlnΔt+t2-t1Δt=t2-t1ln(1+t2-t1Δt) A=Qk*Δtm=mp*r*ln[1+t2-t1Δt]k*(t2-t1) lub A=m*Cpśr*t2-t1*ln(1+t2-t1Δt)ln(1+t2-t1Δt)=m*Cpśr*ln(1+t2-t1Δt)k lub τ*Am*Cp=-1k*lntA-t2tA-t1=>A=-m*Cpτ*k* lntA-t2tA-t1 gdzie τ-czas w którym ciecz ogrzeje się od t1 dot2
Uszeregować procesy ruchu ciepła wg stopnia ich komplikacji zaczynając od procesów najprostszych (mechanizmów i procesów cząstkowych). Podać słowne def danego procesu i podkreślić w def czym różni się w stosunku do poprzednich procesów. Napisać równania szybkości. Uporządkowanie mechanizmów i procesów wymiany ciepła wg stopnia ich komplikacji. Mechanizmy: 1)przewodzenie 2)konwekcja 3)promieniowanie Procesy: I wnikanie II przenikanie 1)przewodzenie zachodzi w obrębie jednego ciała w którym isnieją różnice temperatury, ciepło płynie od miejsca o temp. Wyższej do miejsca o temp. Niższej wg teorii kinetycznej cząsteczki o większej energii przekazują część swojej energii cząsteczkom uboższym w energię. Szybkość rozchodzenia się ciepła na drodze przewodzenia =>Q=λs*F*t1-t2*τ gdzie Q-ciepło przewodzenia[J] s- droga przewodzenia[m] F- powierzchnia przekroju[m2] t1,t2- temperatura τ –czas Cechy charakterystyczne dla przewodzenia: ma miejsce wtedy gdy nie ma ruchu, dopuszczalny jest ruch laminarny, występuje tylko w jednej fazie; zachodzi we wszystkich stanach skupienia -> jedyny mechanizm ruchu dla ciał stałych występuje samodzielnie; zjawisko cząsteczkowe 2) konwekcja ciepła ruch ciepła od czynnika znajdującego się w przepływie np. ku ścianie, cząsteczki ulegające przemieszczaniu stykają się z powierzchnią i oddają jej ciepło – mechaniczne przenoszenie ciepła przez prądy czynnika szybkość konwekcji q=λs*t2-tx=(t2-tx)Qprzew.=(t2-t)Qkonw konwekcja przenosi ciepło szybciej niż przewodzenie, zjawisko makroskopowe; Cechy odróżniające konwekcję od przewodzenia: występuje tylko w gazach i cieczach – nie występuje w ciałach stałych; występuje tylko gdy jest ruch; w procesach rzeczywistych czysta konwekcja nie występuje, występuje razem z przewodzeniem ciepła (nałożenie hydrodynamiki na ruch ciepła) 3) Promieniowanie ciepła- polega na emisji i absorpcji energii promienistej, którą jedno ciało oddaje drugiemu przez warstwe przezroczystego środowiska lub przez próżnię. Ilość ciepła wymieniana na tej drodze zależy już nie od różnicy temperatur obu ciał ale od różnicy czwartych potęg temperatur bezwzględnych. Szybkość wymiany ciepła na drodze promieniowania: qprom.=αpromTśc-Tot=εzCo[(Tśc100)4-(Tot100)4 Cechy odróżniające promieniowanie od pozostałych mechanizmów: jedyny mechanizm ruchu ciepła w próżni; falowy mechanizm ruchu (I) wnikanie ciepła – ogólna nazwa procesu przenoszenia ciepła od rdzenia płynu do powierzchni np. ciała stałego(ściana) lub cieczy (powierzchnia międzyfazowa-zwierciadło) lub odwrotnie siłą napędową jest różnica temperatur między powierzchnią ciała stałego (lub powierzchnią międzyfazową) a rdzeniem płynu. Szybkość wnikania ciepła wyraża się wzorem: q=αtz-t, Q=α*Atz-t- równanie Newtona q-szybkość wnikania ciepła [W/m2] α -współczynnik wnikania ciepła [W/m2*K] A- pomierzch. Wnikania ciepła [m2] Cechy charakterystyczne dla procesu wnikania: proces złożony z dwóch mechanizmów ruchu ciepła przewodzenia i konwekcji ciepła (II)Przenikanie ciepła – ogólna nazwa procesu przensznia ciepła od rdzenia jednego płynu do rdzenia drugiego płynu przez ścianę (jedno lub wielowarstwową) lub przez powierzchnię międzyfazową Szybkość procesu przenikania: q=k*∆t=k*(t1-t2) gdzie q- szybkość przenikania [W/m2], k- współczynnik przenikania[W/m2*K] 1K=1α+1λ+1α2 t1,t2- temperatury płynów Cechy charakterystyczne dla procesu przenikania ciepła: proces złożony z co najmniej z 2 procesów ruchu ciepła z 2 wnikań lub 2 procesów i 1 mechanizmu ruchu ciepła -2 wnikań i przewodzenia; najbardziej skomplikowany proces
Napisać bilans cieply na ogrzewanie wody od tem 20 do 120 st C przy ciś p =1atm i p=3atm
Cieśnienie 1 atm woda wrze w temp. 100˚C [od20-100˚C- ciecz, w 100˚C – przemiana fazowa a od 100-120˚C – para => przemiana związana ze zmianą stanu skupienia] Q=[mwody*Cpśr1wody100-20]ciecz +mwody*rwody+[mwody*Cpśr2wody(120-100]para=mB*CpśrB*(tB1-tB2) przyjmujemy że ogrzewanie jest prowadzone czynnikiem B zmieniającym swą temperaturę w zakresie tB1->tB2 Q=mwody*Cpśr1wody100-20 +mwody*rwody+mwody*Cpśr2wody(120-100)=mB*CpśrB*(tB1-tB2)
Kiedy dochodzi do zaniku oporu we wnikaniu masy? Omówić na przykładzie absorbera.
Przypadki zanikania oporu wnikania masy w jednej fazie w absorpcji: Jednym z dwóch sposobów wpływania na szybkość (powierzchnię procesu przenikania masy jest stworzenie takich warunków przewodzenia procesu aby zanikł jeden z oporów wnikania masy. W absorpcji zanik jednego z oporów wnikania zachodzi w przypadkach, gdy: a)gaz jest dobrze rozpuszczalny w cieczy- absorbencie lub wiązany jest reakcją chemiczną w fazie ciekłej lub gdy składnik absorbowany gazu jest identyczny z absorbentem. Wówczas linia równowagi absorpcyjnej z powodu niskich (czasem=0) osiąganych wartości stężenia równowagowego w cieczy przebiega tak blisko osi x, że nachylenie krzywej równowagi przy nachyleniu takim otrzymujemy:1βc→0 1kAz≅1βg a szybkość przenikania masy dąży do szybkości wnikania w fazie gazowej b) gaz jest źle rozpuszczalny w cieczy – absorbencie lub faza gazowa jest jednoskładnikowa – składa się tylko z składnika absorbowanego. Wówczas linia równowagi absorpcyjnej z powodu niskich, osiągalnych wartości stężenia równowagowego w cieczy przebiega tak blisko osi y, że nachylenie krzywej równowagi m->∞. Przy takim nachyleniu otrzymujemy: 1βg→0 1kAs≅1βc a szybkość przenikania masy dąży do szybkości wnikania w fazie ciekłejNA=βc(XA*-XA)
Straty ciepła do otoczenia. Równoczesne przenoszenie ciepła przez konwekcję naturalną i promieniowanie Qc...