واحدهاي مهندسي بخار 3

[abdoos]

واحدهاي مهندسي بخار-بخش سوم

حرارت ، كار وانرژي گاهي اوقات ، انرژي با قابليت كار بيان مي شود.انتقال انرژي بصورت مكانيكي نشان دهنده كار است.واحد كار وانرژي در استاندارد SI برابر ژول بوده ومعادل 1 N m است. انرژي كل سيستم با عبارات انرژي داخلي ، جنبشي وپتانسيل بيان مي شود.دماي يك ماده مستقيما با انرژي داخلي آن مرتبط است(u_g) وبستگي به مقدار حركت وتداخل مولكولهاي ماده دارد. انرژي خارجي ماده به سرعت ومحل ماده مرتبط بوده وبا مجموع انرژي هاي جنبشي وپتانسيل برابر است.

مسافت * نيرو = اندازه كار

انتقال انرژي در اثر تفاوت دما به انرژي حرارتي معروف است.واحد توان در استانداردSI برابر watt بوده ومعادل جريان حرارت 1 J/s است. آنتالپي مخصوص اين پارامتر نشان دهنده انرژي كل يك سيال نظير آب يا بخار بوده وبا فشار ودما مرتبط است.واحداندازه گيري پايه ژول(J) مي باشد و از آنجائيكه مقدار آن بسيار كوچك است معمولا با واحد كيلوژول (Kj) برابر 1000j بكار مي رود. آنتالپي مخصوص برابر انرژي واحد جرم ماده بوده ومعمولا با واحد kj/kg نشان داده مي شود. ظرفيت حرارتي مخصوص آنتالپي يك سيال تابعي از دما وفشار آن است.وابستگي دمائي با افزايش دما در اثر انتقال حرارت در فشار ثابت مشخص مي شود.مقدار ظرفيت حرارتي در فشار ثابت c_p برابر تغيير آنتالپي ماده در دماي مشخصي است. بطور مشابه ، انرژي داخلي تابعي از دما وحجم مخصوص است.مقدار ظرفيت حرارتي در حجم ثابت c_v برابر تغيير آنتالپي ماده در دماي مشخص وحجم ثابت است. از آنجائيكه حجم مخصوص مايعات وجامدات نسبتا كوچك است ، بجز در فشارهاي بسيار بالا ، كار انجام گرفته توسط افزايش فشار بسيار ناچيز بوده و مي توان گفت: c_p »c_v همچنين فرض مي شودكه مايعات و جامدات غير قابل تراكم بوده وبنابراين حجم(و آنتالپي) آنها فقط تابعي از دما است.مقدار ظرفيت حرارتي مخصوص نشان دهنده مقدار انرژي لازم جهت دماي 1⁰c در 1 kg ماده است و در واقع توانائي جذب حرارت در ماده را نشان مي دهد. آب داراي ظرفيت حرارتي بسيار زياد در مقايسه با بسياري از مواد ديگر است.(4.19 kj/kg ⁰c) از اين رو آب وبخار مي توانند حامل حرارت خوبي بشمار روند. مقدار انرژي لازم جهت افزايش دما در ماده با معادله4 ، 1 ، 2 نشان داده مي شود: معادله4 ، 1 ، 2:

كه در آن:

Q	=	مقدار انرژي (kJ)
m	=	وزن (kg)
cp	=	ظرفيت حرارتي مخصوص (kJ/kg°C)
ΔT	=	تغييرات دمايي (°C)

مثال2 ، 1 ، 2: در نظرداريم تا مقدار2litr آب در فشار اتمسفر از دماي 20⁰c به دماي 70⁰c رسانده شود.انرژي مورد نياز را محاسبه كنيد؟
با توجه به اينكه چگالي آب در فشار اتمسفريك تقريبا برابر :

1000kg/m³يا به عبارت ديگر 1000 ليتردر يك مترمكعب

مي باشد بنابراين با توجه به اينكه چگالي يك كيلو در ليتر ( kg/l) خواهد شد
پس دراين فشار مقدار جرم آب نيز برابر 2kg است و ظرفيت حرارتي ويژه در دماهاي پايين :

4.19kJ/kg °C

مي باشد بنابراين انرژي لازم برابر است با:

Q = 2 kg x 4.19 kJ/kg °C x (70 - 20)°C = 419 kJ

درصورت سرد شدن مجدد آب به دماي 20⁰ c مقدار انرژي منتقل شده به مايع خنك كننده نيز برابر همين مقدار خواهد بود. نوشته شده توسط پرتال مشهد بویلر