Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Τ.Ε. ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Θερμοδυναμική Ενότητα 4 : Καθαρή Ουσία Δρ Γεώργιος Αλέξης Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Τ.Ε.

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς.

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

Σκοποί Ενότητας Η ενότητα αυτή στοχεύει στην εισαγωγή των φοιτητών στις βασικές έννοιες και ιδιότητες των καθαρών ουσιών. Με την εμπέδωση των εννοιών αυτών και την επιλογή των κατάλληλων εξισώσεων εκ μέρους των φοιτητών επιλύονται προβλήματα της ειδικότητας του μηχανολόγου μηχανικού. Τέλος, στόχος της ενότητας αυτής αποτελεί η κατανόηση από τους φοιτητές της σημασίας των εν λόγω εννοιών στην μελέτη αφενός και στην επίλυση αφετέρου ενεργειακών προβλημάτων

Περιεχόμενα Ενότητας Καθαρή Ουσία Πίνακες ατμών

Καθαρή ουσία Είναι κάθε ουσία, στοιχείο ή χημική ένωση αλλά και μίγμα, η οποία δεν αλλάζει χημική σύσταση ανάλογα με τη φάση στην οποία βρίσκεται. Περιγραφή του παρακάτω πειράματος t p υγρό ατμός

Διάγραμμα (t-υ) για καθαρή ουσία Καθαρή ουσία (2) Διάγραμμα (t-υ) για καθαρή ουσία Κρίσιμο σημείο (c). Για το νερό είναι pc=220,9 bar, tc=374,14oC Καμπύλη κορεσμού (acb) Καμπύλη κεκορεσμένου υγρού (ac) Καμπύλη ξηρού κεκορεσμένου ατμού (cb) Υπόψυκτο υγρό (περιοχή αριστερά της καμπύλης κεκορεσμένου υγρού Υ) Κεκορεσμένο υγρό - Κεκορεσμένος ξηρός ατμός (περιοχή εντός της καμπύλης κορεσμού – συνύπαρξη των δύο φάσεων Υ+Α) Υπέρθερμος ατμός (περιοχή δεξιά της καμπύλης ξηρού κεκορεσμένου ατμού Α) t ts P=ct υ υf υg c Υ Υ+Α Α a b x

Καθαρή ουσία (3) Ποιότητα ή ξηρότητα: x=mg/m, m=mg+mf 0 ≤ x ≤1 To x=0 ή 0% αφορά καταστάσεις πάνω στην καμπύλη κεκορεσμένου υγρού To x=1 ή 100% αφορά καταστάσεις πάνω στην καμπύλη ξηρού κεκορεσμένου ατμού Συνολική μάζα της καθαρής ουσίας m Μάζα κεκορεσμένου ατμού mg Μάζα κεκορεσμένου υγρού mf

Καμπύλη τάσης ατμών (p-t) Καθαρή ουσία (4) Καμπύλη τάσης ατμών (p-t) Πίεση ατμοποίησης ps Θερμοκρασία ατμοποίησης ts t P ps ts

Καθαρή ουσία (5) Καμπύλη (p-υ) Σε υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις και οι καθαρές ουσίες μπορεί να συμπεριφέρονται σαν ιδανικά αέρια P t=ct υ

Πίνακες Ατμών Πίνακες θερμοδυναμικών ιδιοτήτων Οι θερμοδυναμικές ιδιότητες εκτιμώνται από πίνακες θερμοδυναμικών ιδιοτήτων. Για την περιοχή εντός της καμπύλης κορεσμού γίνεται χρήση της σχέσης: A=xAg+(1-x)Af A={υ, u, h, s} π.χ. για τον ειδικό όγκο καθαρής ουσίας εντός της καμπύλης κορεσμού έχουμε: υ=xυg+(1-x)υf

Πίνακες Ατμών (2) Κεκορεσμένου νερού – ατμού Υπέρθερμου ατμού p t uf ug hf r hg sf Sg bar oC m3/kg kJ/kg kJ/kgK 10 179,9 0,00112 0,1944 763 2015 2778 2,138 6,586 t 200 250 300 350 400 450 u 0.2061 0.2328 0.2580 0.2825 0.3065 0.3303 10 bar h 2829 2944 3052 3158 3264 3370 s 6.695 6.926 7.124 7.301 7.464 7.617 0.1324 0.1520 0.1697 0.1865 0.2029 0.2191 15 bar 3039 3148 3256 3364 6.452 6.711 6.919 7.102 7.268 7.423

Σημείωμα Αναφοράς © Copyright ΑΕΙ Πειραιά ΤΤ, Αλέξης Γεώργιος, 2016. «Θερμοδυναμική. Ενότητα 4: Καθαρή Ουσία». Έκδοση: 2.0. Αθήνα 2016.

Τέλος Ενότητας