ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Характеристики состояний газовых выбросов и их компонентов из "Проектирование аппаратов пылегазоочистки" Определенные показатели физических свойств газовых систем имеют одни и те же значения в одинаковых состояниях независимо от характера процессов, в результате которых системы приходят в эти состояния.Такие показатели называют функциями состояния. Некоторые из них традиционно имеют наиболее частое употребление при математическом описании свойств систем и называются параметрами состояния. [c.28] Температура по кинетической теории определяется как величина, прямо пропорциональная средней кинетической энергии молекул рассматриваемого объема вещества Т=2К /Зк. Коэффициент пропорциональности к этого уравнения зависит от свойств нагреваемой среды. Значение к, измеренное по физическим свойствам воды, носит название постоянной Больцмана и равно 1,38 10 Дж/град. [c.29] На параметрах, характеризующих физические свойства воды - температурах ее фазовых переходов - основаны широко известные температурные шкалы Цельсия ( С), Фаренгейта ( Г), Реомюра ( К). Более точной является абсолютная (термодинамическая) шкала температур, построенная на основании зависимости (1.8), так как в условиях, близких к идеальному газу, изменения давления при постоянном объеме или объема при постоянном давлении строго пропорциональны изменениям температуры. Термодинамическая шкала температур в системе мер СИ принята в качестве основной и носит название шкалы Кельвина (К). В британской системе мер по термодинамическому принципу была построена шкала Ренкина ( Ка). В настоящее время в метрической системе мер продолжает широко применяться шкала Цельсия, в британской - Фаренгейта. Шкала Реомюра была распространена в европейских странах и России до 30-х годов текущего столетия сейчас ее можно встретить в научно-технической литературе того периода и на старых образцах техники. Сравнение цитированных температурных шкал представлено на рис. 1.4, а формулы пересчета приведены в таблице 1.5. [c.29] Давление газа, находящегося в ограниченном пространстве, определяется величиной силы, действующей по нормали на единичную площадь ограничивающей поверхности. Согласно молекулярно-кинетическим представлениям, сила давления пропорциональна числу молекул и средней энергии их движения по нормали к этой поверхности. [c.29] В технике различают давления, отсчитываемые от абсолютного вакуума и от барометрического давления. Первое называют абсолютным давлением, а второе, в зазисмости от того, больше оно или меньше барометрического - избыточным давлением или разрежением. [c.31] За единицу измерения давления в СИ принята сила величиной Ш, действующая по нормали на поверхность площадью 1 м . Эта единица носит название Паскаль (Па) и имеет десятичные доли и кратные единицы. [c.31] В технике, проектных разработках, научно-технической литературе часто встречаются и применявшиеся ранее единицы измерения давления физическая атмосфера (атм) техническая атмосфера или килограмм-сила на квадратный сантиметр (кгс/см ), миллиметры водяного и ртутного столбов (мм вод.ст.,мм рт.ст,).В британской системе мер давление измеряется в фунтах силы на квадратный дюйм (psi) и квадратный фут, в дюймах и футах водяного и ртутного столбов. Соотношения между некоторыми из единиц измерения давления приведены в таблице 1.6. [c.31] Давление в любой точке замкнутого пространства, заполненного идеальным газом в равновесном состоянии, имеет одно и то же значение ( без учета гидростатической составляющей). Этот закон применим и к смесям идеальных газов. В равновесном состоянии кинетические энергии движения молекул всех компонентов смеси близки к усредненной кинетической энергии молекул в этом пространстве, и поэтому в среднем молекулы любого компонента смеси будут оказывать равные воздействия на одинаковые ограничивающие поверхности, т.е. в среднем любой компонент смеси будет производить одинаковое давление, равное давлению смеси. [c.31] Если отсутствуют ограничивающие факторы, то газы способны расширяться бесконечно. В сосуде, содержащем смесь газов, каждый из компонентов занимает весь его объем, так как размеры молекул значительно меньше межмолекулярных расстояний. По достижении равновесного состояния в любой части сосуда, заполненного смесью газов, концентрации компонентов будут идентичными. [c.32] Единицей измерения объема в СИ является кубический метр (м ). В практике пылегазоочистки и охраны воздушного бассейна из дольных единиц кубического метра наиболее употребительны литры (л) - 10 м миллилитры (мл) - 10 м и микролитры (мкл) - 10 м из кратных единиц -кубические километры (км ) - 10 м В британской системе единиц объемы газов измеряются в кубических дюймах ( bin) и кубических футах ( bft), равных 1,639 10 и 2,832 10 м Другие единицы измерения объема - бушели (bu), галлоны (gal), кварты (qt), пинты (pt), баррели (bbl) используются для жидких и сыпучих тел, причем их значения в разных странах не одинаковы. [c.32] Объемной характеристикой движущейся сплошной среды является объемный расход, определяемый как объем газа, проходящий в единицу времени через контрольное сечение потока. [c.32] Для обеспечения однозначности расчетов значения объемов и расходов, входящие в расчетные зависимости, привязывают к определенным температурам и давлениям. Наиболее часто для этих целей используются так называемые нормальные (t=0° , р= 101,3 кПа) и стандартные (t=20 или 25°С, р=101,3 кПа) условия. [c.32] В расчетах параметров движущихся газовых систем для придания универсального характера исходным соотношениям применяют характеристику, обратную удельному объему - плотность р, кг/м Для индивидуального газа плотность является однозначной физической величиной, пропорциональной молярной массе. Плотность и массу смесей нереагирующих газов в состояниях, близких к идеальному, подсчитывают по правилу аддитивности. [c.33] Плотность конденсационных аэрозолей некоторых индивидуальных веществ можно определить по диаграммам состояний (области S.+G., L.+G. на рис. 1.1, 1.2), однако для многих антропогенных загрязнителей подобные диаграммы и таблицы состояний еще предстоит составить. Очевидно, что найти данные по состояниям смесей веществ намного сложнее, а составить таблицы и диаграммы состояний для всех сочетаний загрязнителей принципиально невозможно. Поэтому в расчетах параметров конденсационных аэрозолей многокомпонентных веществ при отсутствии опытных данных остается полагаться на правило аддитивности. [c.33] Расчетных или опытных методов определения плотности диспергационных аэрозолей нет. При проектировании пылегазоочистных систем по возможности принимают, что концентрации дисперсной части выбросов малы и существенно не сказываются на плотности газового потока, которую отождествляют с плотностью газа-носителя при соответствующих температуре и давлении. Если недопустимо пренебречь долей дисперсной части или при данных условиях возможны фазовые переходы, то в плотность газа-носителя вводят эмпирические, а при их отсутствии - аддитивные добавки. В последнем случае результаты расчетов должны рассматриваться как ориентировочные с последующим опытным уточнением. [c.33] Во многих зависимостях для определения параметров газовых систем участвует константа выражения (1.8), Дж/град и имеющая смысл коэффициента пропорциональности между измененеием температуры Т и работой расширения газа рУ. Численное значение этой константы зависит от вида газа, его количества и выбора масштаба температур. В принципе несложно подобрать такой масштаб температур, чтобы ее численное значение было равно единице, однако в традиционных (общепринятых) температурных шкалах она не унитарна. [c.34] Константа уравнения Клапейрона К имеет единицу измерения Дж/ (кг-град) и название газовой постоянной, поскольку ее значение перестает зависеть от количества вещества и имеет для каждого вида газа определенное и постоянное значение. [c.34] Если уравнение (1.9) записать относительно молярной массы (одного киломоля) газа, то константа перестает зависеть и от вида вещества. Такую константу называют универсальной газовой постоянной. Ее значение для идеального газа составляет 8314 Дж/ (кмольтрад). Универсальную газовую постоянную следует обозначать К , однако в технической литературе индекс Ц часто опускают, что может привести к недоразумениям. [c.34] В системах с химическими превращениями, протекающими при постоянном объеме или давлении, тепловые эффекты реакций равны изменению внутренней энергии или энтальпии соответственно. [c.35] Любая комбинация параметров (Т, р, у) и функций (и, , 8) состояния также является функцией состояния. В расчетных формулах чаще всего используют комбинации, дающие простые соотношения и позволяющие вычислять в явной форме величину работы, произведенной системой при переходе из одного состояния в другое. [c.36] Вернуться к основной статье