واحدهای مهندسی بخار

واحدهای مهندسی بخار2

واحدها و تعاریف مهندسی بخار جهت خواص مکانیکی و حرارتی مواد تعریف شده است. مشکلات ناشی از تنوع واحدهای مهندسی بخار منجر به تعیین سیستم آحاد بین المللی شده است (SI).

در سیستم SI چندین واحد اصلی پایه تعریف شده و بقیه پارامترها از آن مشتق می شوند.

در سیستم SI واحد طول : متر، کیلوگرم، واحد زمان: ثانیه و واحد دما: کلوین می باشد. سه مورد اول احتیاج به توضیح بیشتر نداشته و در مورد دما متعاقبا صحبت خواهد شد.

جدول ۱، ۱، ۲ نشان دهنده واحدهای دیگر می باشد که برای افراد با پیش زمینه مهندسی، واحدهای آشنایی می باشند. این مقادیر غالبا با اسم مکتشفین این واحدها نام گذاری شده اند.

واحدهای مهندسی بخار

جدول ۲.۱.۱

نامگذاری کمیت ها در سیستم واحد SI

بسیاری از واحدهای دیگر که از واحدهای پایه SI مشتق شده اند و در سیستم های بخار استفاده می شوند، مطابق جدول ۲ ،۱ ،۲ می باشد.

واحدهای مهندسی بخار

جدول ۲.۱.۲

جدول ۲.۱.۳ پیشوندها ی مورد نیاز را در مضرب دهدهی مختلف

برای پرهیز از استفاده از اعداد بزرگ یا کوچک را برای ما مهیا می سازند:

جدول ۲.۱.۳

جدول اختصارات ویژه در جریان بخار:

واحدهای مهندسی بخار

جدول ۲.۱.۴

جدول نمادهای مورد استفاده در واحد بخار و مهندسی:

واحدهای مهندسی بخار

جدول ۲.۱.۵

مشاهده مطلب در قالب فایل پی دی اف (pdf)

مقیاس دمای بخار بعنوان مشخص کننده تعادل حرارتی استفاده می شود، با این حس که دو سیستم در تماس با یکدیگر که در دمای یکسان قرار داشته باشند، تعادل حرارتی هستند.

مقیاس دمای سلسیوس(c۰)

این مقیاس غالبا توسط مهندسین استفاده شده و دمای صفر آن برابر دمای انجماد آب می باشد.

مقیاس دمای کلوین(K)

این مقیاس دارای فواصل و پله های مساوی با مقیاس سلسیوس بوده و دمای صفر آن برابر حداقل دمای قابل دسترسی است که در آن دما تمامی حرکات مولکولی و اتمی متوقف می شود. این دما بعنوان صفر مطلق شناخته شده (۰ K) و برابر ۲۷۳.۱۵۰C – می باشد.

و مقیاس دمای مذکور قابل تبدیل طبق رابطه ۱، ۱، ۲ و شکل۱، ۱، ۲ می باشند.

مقیاس دمای بخار

رابطه ۱، ۱، ۲:

واحد دمای SI کلوین بوده که بعنوان ۱/۲۷۳.۱۵ دمای ترمودینامیکی نقطه سه گانه آب خالص (C0.01۰( تعریف می شود. اکثر معادلات ترمودینامیکی احتیاج به استفاده از دمای کلوین دارند، ولی اختلاف دما می تواند بصورت کلوین یا سانتیگراد بیان شود.(از آنجائیکه هر دو واحد دارای فواصل مساوی هستند، اختلاف دمای ۱ ۰C برابر اختلاف دمای ۱ ۰K می باشد).

فشار

واحد SI جهت فشار پاسکال(Pa) می باشد که بعنوان نیروی اعمالی برابر یک نیوتن در هر مترمربع است (۱ N/m۲). از آنجائیکه پاسکال واحد کوچکی است، از واحدهای K paو M pa نیز استفاده می شود. احتمالا معروف ترین واحد موجود جهت فشار bar می باشد.یک bar برابر ۱۰۵ N/m۲ و تقریبا یک اتمسفر است.

واحدهای دیگر مورد استفاده جهت فشار ۱b/in۲ (<Psi)<، kg/cm۲ ، atm ، mm Hg و in H۲o می باشند.

مقیاس دمای بخار

شکل :۲.۱.۱- مقایسه فشار مطلق و فشار سنج – مقیاس دمای بخار

فشارمطلق(bar a)

این فشار از پایه خلاء کامل اندازه گیری می شود ، بدین معنی که خلاء کامل دارای فشار 0bar a می باشد.

فشار نسبی(bar g)

این فشار از پایه اتمسفر اندازه گیری می شود. گرچه این مقدار به ارتفاع محل از سطح دریا بستگی دارد ولی عموما با فشار اتمسفر در کنار دریا ۱.۰۱۳۲۵ bar a ( یک اتمسفر) بکار می رود.

فشار بالای اتمسفر مشخص کننده فشار نسبی مثبت بوده و خلا یا فشار منفی به فشار زیر فشار اتمسفر اطلاق می شود. مقدار فشار-۱ bar g نزدیک به خلا کامل است.-اختلاف فشار

این پارامتر اختلاف بین دوفشار را نشان می دهد و استفاده از عبارات نسبی یا مطلق در مورد آن لزومی نداشته و هر دو دارای مقدار یکسان می باشند.

چگالی و حجم مخصوص

چگالی ماده p عبارت است از مقدار جرم (m) در واحد حجم (v). حجم مخصوص (vg) عکس چگالی بوده و نشان دهنده مقدار حجم در واحد جرم است.

رابطه ۲، ۱، ۲:

که در آن:

ρ=چگالی (kg/m³)
m=جرم (kg)
V=حجم (m³)
vg=حجم مخصوص (m³/kg)

وزن مخصوص عبارت دیگری جهت اندازه گیری چگالی است که برابر است با نسبت چگالی ماده (ps) به چگالی آب (pw) در فشار اتمسفر و دمای ۰۰ c .

رابطه ۲.۱.۳ :

چگالی آب در این شرایط تقریبا برابر۱۰۰۰kg/m۳ است وبنابراین مواد سنگین تر از آب دارای وزن مخصوص بزرگتر از ۱ و مواد سبکتر دارای وزن مخصوص کمتر از ۱ خواهند بود.

مشاهده مطلب در قالب فایل پی دی اف (pdf)

حرارت، کار و انرژی (بخار)

گاهی اوقات، انرژی با قابلیت کار بیان می شود. انتقال انرژی بصورت مکانیکی نشان دهنده کار است. واحد کار و انرژی در استاندارد SI برابر ژول بوده و معادل ۱ N m است.

انرژی کل سیستم با عبارات انرژی داخلی، جنبشی و پتانسیل بیان می شود. دمای یک ماده مستقیما با انرژی داخلی آن مرتبط است (ug) وبستگی به مقدار حرکت و تداخل مولکول های ماده دارد.

انرژی خارجی ماده به سرعت و محل ماده مرتبط بوده و با مجموع انرژی های جنبشی و پتانسیل برابر است.

مسافت * نیرو = اندازه کار

انتقال انرژی در اثر تفاوت دما به انرژی حرارتی معروف است. واحد توان در استانداردSI برابر watt بوده و معادل جریان حرارت ۱ J/s است.

آنتالپی مخصوص (بخار)

این پارامتر نشان دهنده انرژی کل یک سیال نظیر آب یا بخار بوده و با فشار و دما مرتبط است. واحداندازه گیری پایه ژول (J) می باشد و از آنجائیکه مقدار آن بسیار کوچک است معمولا با واحد کیلوژول (Kj) برابر ۱۰۰۰j بکار می رود.

آنتالپی مخصوص برابر انرژی واحد جرم ماده بوده و معمولا با واحد kj/kg نشان داده می شود.

ظرفیت حرارتی مخصوص

آنتالپی یک سیال تابعی از دما و فشار آن است. وابستگی دمائی با افزایش دما در اثر انتقال حرارت در فشار ثابت مشخص می شود. مقدار ظرفیت حرارتی در فشار ثابت cp برابر تغییر آنتالپی ماده در دمای مشخصی است.

بطور مشابه، انرژی داخلی تابعی از دما و حجم مخصوص است. مقدار ظرفیت حرارتی در حجم ثابت cv برابر تغییر آنتالپی ماده در دمای مشخص وحجم ثابت است.

از آنجائیکه حجم مخصوص مایعات و جامدات نسبتا کوچک است، بجز در فشارهای بسیار بالا، کار انجام گرفته توسط افزایش فشار بسیار ناچیز بوده و می توان گفت: cp »cv

همچنین فرض می شودکه مایعات و جامدات غیر قابل تراکم بوده وبنابراین حجم(و آنتالپی) آنها فقط تابعی از دما است. مقدار ظرفیت حرارتی مخصوص نشان دهنده مقدار انرژی لازم جهت دمای ۱۰c در ۱ kg ماده است و در واقع توانائی جذب حرارت در ماده را نشان می دهد.

آب دارای ظرفیت حرارتی بسیار زیاد در مقایسه با بسیاری از مواد دیگر است. (۴.۱۹ kj/kg ۰c) از این رو آب وبخار می توانند حامل حرارت خوبی بشمار روند.

مقدار انرژی لازم جهت افزایش دما در ماده با معادله ۴ ،۱ ،۲ نشان داده می شود:

معادله۴ ، ۱ ، ۲:

که در آن:

Q=مقدار انرژی (kJ)
m=وزن (kg)
cp=ظرفیت حرارتی مخصوص (kJ/kg°C)
ΔT=تغییرات دمایی (°C)

مثال۲ ، ۱ ، ۲:

در نظرداریم تا مقدار۲litr آب در فشار اتمسفر از دمای ۲۰۰c به دمای ۷۰۰c رسانده شود.انرژی مورد نیاز را محاسبه کنید؟

با توجه به اینکه چگالی آب در فشار اتمسفریک تقریبا برابر :

۱۰۰۰kg/m³یا به عبارت دیگر ۱۰۰۰ لیتردر یک مترمکعب

می باشد بنابراین با توجه به اینکه چگالی یک کیلو در لیتر ( kg/l) خواهد شد

پس دراین فشار مقدار جرم آب نیز برابر ۲kg است و ظرفیت حرارتی ویژه در دماهای پایین:

۴.۱۹kJ/kg °C

می باشد بنابراین انرژی 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 دمای ۲۰۰ c مقدار انرژی منتقل شده به مایع خنک کننده نیز برابر همین مقدار خواهد بود.

مشاهده مطلب در قالب فایل پی دی اف (pdf)

 

! کپی ممنوع  * استفاده از مطالب این سایت فقط با ذکر نام منبع بلامانع می باشد  * کپی ممنوع  !

انواع دیگ های(بویلرهای) بخار مشهد بویلرانواع دیگهای(بویلرهای)روغن داغ مشهد بویلرانواع دیگ های(بویلرهای) آبگرم(آبداغ)-دیگ فولادی مشهد بویلربخارشوی-کارواش-تجهیزات موتورخانه-روغن حرارتی-هیتر هوای گرمفیلترشنی-مبدل حرارتی-سختی گیر-موگیر و صافی-منبع کوئل دارمقاللات تخصصی بویلر(دیگ بخار)-نرم افزارهای تخصصی-استانداردهای فنی

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *