Глава 14. Термодинамика процесса конвективной сушки

Диаграмма состояния влажного газа.

При различных процессах изменения состояния термодинамиче­ская система получает от окружающей среды или, наоборот,, отдает ей энергию в виде теплоты и механической  работы, по­этому внутренняя энергия системы U изменяется. Согласно первому принципу термодинамики, бесконечно малое изменение внутренней энергии системы dU складывается из полученного системой количества теплоты и произведенной работы dA

dU t=dQ — dA,                           (3-1)

где dA=pdV— элементарная работа расширения.

Для определения внутренней энергии системы уравнение (3-1) необходимо проинтегрировать; при этом в выражение для U войдет некоторая постоянная интегрирования U₀

Уравнение (3-2) показывает, что внутренняя энергия систе­мы определяется с точностью до аддитивной постоянной. По­скольку интерес представляет не абсолютное значение внутрен­ней энергии системы, а ее изменение в результате происходя­щих термодинамических процессов, значение постоянной ин­тегрирования и₀ оказывается не существенным и может быть выбрано произвольно.

Для процессов, в которых давление р постоянно, т. е. dp = О и pdV=d(pV), бесконечно малое количество тепла  dQ можно представить в виде полного дифференциала

dQt=d(U + pV) = dl,                        (3-3)

где /= U+pV — энтальпия или тепловая функция системы.

Изменение энтальпии в процессах, происходящих при по­стоянном давлении, равно количеству тепла, полученному си­стемой. Если система теплоизолирована (dQ = 0), то ее энталь­пия при изобарно-адиабатическом процессе неизменна: I = const.

Энтальпия, подобно внутренней энергии U, является адди­тивной величиной и определяется из термодинамических соот­ношений также с точностью до аддитивной постоянной. В тер­модинамике эту постоянную выбирают произвольно; для воды при 273,15 К (О °С) и давлении насыщенных паров /?₀=610 Па энтальпию принимают равной нулю. 

В термодинамической системе процессы, связанные с изме­нением состояния влажного газа, удобно анализировать при по­мощи диаграммы 1—X, впервые построенной Л. К- Рамзиным для влажного воздуха. По оси ординат откладывается энталь­пия I в Дж (или кДж), отнесенная к 1 кг сухого воздуха, а по оси абсцисс (для удобства она развернута на угол 135°)—вла- госодержание X в кг водяного пара, также отнесенное к 1 кг сухого воздуха (поскольку масса последнего не изменяется на протяжении всего пути или времени процесса). Диаграмма 1—X может быть построена для любой пары газ (или газовая смесь) — жидкость при условии, что никаких химических пре­вращений в системе не происходит. Все процессы изменения со­стояния влажного газа рассматриваются лишь для случаев, когда жидкость в газе находится в газообразной фазе — в виде