Kev Hloov Pauv Enthalpy Hauv Cov Txheej Txheem Thermal Hauv Kev Tsim Kho Tshuab
Hauv ntiaj teb ntawm kev tsim kho tshuab, kev sib tham txog lub zog yog qhov tsis sib xws nrog cov txheej txheem thermal xws li boilers, steam turbines, compressors, condensers, heat exchangers, thiab internal combustion engines. Ib qho ntawm cov thermodynamic ntau zaus siv los tshuaj xyuas kev hloov pauv zog hauv cov khoom siv no yog enthalpy. Enthalpy yog qhov tshwj xeeb tshaj yog vim tias cov txheej txheem hauv cov khoom siv thermal feem ntau tshwm sim hauv cov kua dej ntws (control volume), es tsis yog hauv lub kaw lus kaw (control mass). Yog li ntawd, kev nkag siab txog kev hloov pauv enthalpy yog qhov tseem ceeb rau kev nkag siab qhov twg lub zog mus rau hauv cov txheej txheem.
1. Nkag Siab Txog Enthalpy Thiab Nws Lub Ntsiab Lus Lub Cev
Los ntawm kev txhais, enthalpy (H) yog ib qho thermodynamic ntau npaum li cas formulated li:
H = U + pV
nrog:
- U = lub zog sab hauv
-p = siab
-V = ntim
Rau kev tshuaj xyuas cov txheej txheem ntws, daim ntawv tshwj xeeb feem ntau yog siv:
h = u + pv
qhov twg h yog qhov enthalpy tshwj xeeb (kJ/kg). Lo lus pv ntxiv feem ntau txhais tau tias yog lub zog cuam tshuam nrog "kev ua haujlwm ntws," uas yog, txoj haujlwm xav tau los txav cov kua dej mus rau hauv lossis tawm ntawm qhov ntim tswj. Qhov no yog vim li cas enthalpy yooj yim heev rau kev tshuaj xyuas cov khoom siv xws li turbines, nozzles, diffusers, twj tso kua mis, thiab compressors.
2. Kev Hloov Pauv Enthalpy (Δh) hauv Cov Txheej Txheem Thermal
Hauv kev xyaum ua haujlwm engineering, qhov tseem ceeb tshaj plaws tsis yog tsuas yog tus nqi enthalpy xwb, tab sis qhov kev hloov pauv ntawm enthalpy:
Δh = h₂ − h₁
Qhov kev hloov pauv no piav qhia txog kev hloov pauv ntawm lub zog ntawm cov kua dej vim yog cua sov, txias, nthuav dav, nias, lossis hloov pauv theem (piv txwv li, dej mus rau pa). Hauv ntau yam khoom siv thermal, qhov kev hloov pauv enthalpy yog cuam tshuam ncaj qha rau qhov cua sov thiab kev ua haujlwm koom nrog.
Piv txwv li:
- Hauv lub boiler, enthalpy nce vim tias cov kua dej tau txais cua sov.
- Hauv cov turbines, enthalpy txo qis vim tias lub zog kua hloov pauv mus ua haujlwm ncej.
- Hauv lub condenser, qhov enthalpy txo qis vim tias cov pa tso tawm cua sov rau ib puag ncig lossis qhov chaw txias.
3. Enthalpy hauv Cov Qauv Zog Nqus Tau
Qhov kev tshuaj xyuas feem ntau ntawm cov txheej txheem thermal engineering yog qhov ntws ruaj khov. Cov qauv zog rau qhov ntim tswj kev ntws ruaj khov (Steady Flow Energy Equation / SFEE) feem ntau yog sau ua:
q − w = (h₂ − h₁) + (V₂² − V₁²)/2 + g(z₂ − z₁)
nrog:
- q = cua sov ib chav tsev hnyav (kJ/kg)
- w = ua haujlwm ib chav tsev hnyav (kJ / kg)
- V = qhov ceev ntawm cov dej ntws (m/s)
- z = qhov siab (m)
- g = kev nrawm vim lub ntiajteb txawj nqus (m/s²)
Hauv ntau daim ntawv thov kev siv tshuab, cov kev hloov pauv ntawm lub zog kinetic thiab lub zog muaj peev xwm yog me me piv rau qhov kev hloov pauv ntawm enthalpy, yog li lawv feem ntau yooj yim rau:
q − w ≈ h₂ − h₁
Txoj kev sib raug zoo yooj yim no muaj zog heev: yog tias peb paub tias cua sov thiab kev ua haujlwm tshwm sim li cas, peb tuaj yeem kwv yees qhov kev hloov pauv enthalpy; lossis rov qab, yog tias cov ntaub ntawv enthalpy paub (piv txwv li los ntawm cov lus qhia pa), peb tuaj yeem xam qhov kev ua haujlwm turbine lossis lub zog compressor xav tau.
4. Kev Hloov Pauv Enthalpy Hauv Cov Cheebtsam Tseem Ceeb ntawm Lub Tshuab Thermal
a) Lub Boiler thiab Lub Tshuab Ua Kub
Hauv lub boiler, dej raug cua sov kom txog thaum nws hloov mus ua pa. Cov txheej txheem no tuaj yeem suav nrog:
1) cua sov ntawm cov dej ua kua (cua sov zoo),
2) kev ua pa (kev ua kom sov latent),
3) superheating (ntxiv cua sov).
Tag nrho peb yam no ua rau lub enthalpy nce ntxiv ntau heev. Lub tswv yim:
q_hauv ≈ h_tawm − h_hauv
Qhov siab dua ntawm lub qhov hluav taws xob boiler thiab qhov kub thiab txias, qhov enthalpy ntawm cov pa dej tsim tawm ntau dua, thiab feem ntau qhov siab dua ntawm cov haujlwm uas tuaj yeem rho tawm hauv lub turbine.
b) Cov Turbines Ncu thiab Cov Turbines Roj
Hauv lub turbine, cov kua ua haujlwm rau ntawm cov hniav thiab tus ncej. Nyob rau hauv cov xwm txheej adiabatic (kwv yees li tsis muaj kev hloov pauv cua sov):
w_tawm ≈ h_hauv − h_tawm
Qhov no txhais tau hais tias qhov kev txo qis enthalpy hauv lub turbine yog ncaj qha cuam tshuam nrog cov haujlwm tsim tawm. Rau cov turbines pa, cov ntaub ntawv enthalpy feem ntau yog tau los ntawm cov lus lossis Mollier (hs) daim duab. Rau cov turbines roj, enthalpy feem ntau yog xam siv cov peev xwm cua sov tshwj xeeb, siv txoj hauv kev roj zoo tagnrho.
c) Twj Tso Kua Mis thiab Compressors
Twj tso kua (rau cov kua) thiab cov tshuab compressors (rau cov roj) xav tau kev ua haujlwm nkag. Rau cov twj tso kua, vim tias cov kua yuav luag tsis tuaj yeem nias tau, qhov kev hloov pauv enthalpy yog qhov me me thiab feem ntau kwv yees los ntawm:
w_in ≈ v (p₂ − p₁)
Hauv cov tshuab cua roj, qhov nce ntawm enthalpy tuaj yeem loj thiab muaj feem cuam tshuam nrog qhov kub nce vim yog kev nias. Hauv lub tshuab cua adiabatic:
w_in ≈ h_out − h_in
Qhov nce hauv enthalpy qhia txog lub zog ntxiv rau cov kua dej los ntawm kev ua haujlwm ntawm tus ncej.
d) Lub tshuab cua txias
Lub condenser tshem tawm cua sov ntawm cov pa kom txog thaum nws condenses ua kua. Thaum tsis muaj kev ua haujlwm ntawm lub qhov:
q_tawm ≈ h_hauv − h_tawm
Qhov enthalpy txo qis hauv lub condenser feem ntau yog loj vim tias nws cuam tshuam nrog kev tso tawm ntawm latent heat thaum lub sijhawm condensation, uas yog qhov tseem ceeb heev piv rau qhov kub thiab txias ib txwm txo qis.
e) Lub Qhov (Lub Qhov)
Cov qhov cua nthuav dav feem ntau pom muaj nyob rau hauv cov tshuab tub yees thiab qee lub tshuab ua pa. Cov txheej txheem throttling muaj ib qho tseem ceeb: enthalpy tas li (isenthalpy) nyob rau hauv ntau yam kev ua haujlwm engineering.
h₁ ≈ h₂
Txawm hais tias qhov enthalpy tseem tsis hloov pauv, qhov siab poob qis heev, thiab qee cov kua dej yuav hloov theem (piv txwv li, dhau los ua kua-pa sib xyaw). Qhov no tseem ceeb hauv cov voj voog tub yees vim tias nws ua rau qhov kub qis dua tom qab nthuav dav.
5. Kev Hloov Pauv ntawm Enthalpy thiab Theem ntawm Cov Kua Ua Haujlwm
Cov kev hloov pauv Enthalpy yog qhov tseem ceeb tshaj plaws hauv cov txheej txheem uas muaj kev hloov pauv theem, xws li:
- dej npau hloov mus ua pa,
- cov pa dej sib xyaw ua ke rau hauv dej,
- cov refrigerant ua pa hauv lub evaporator.
Qhov kub latent ntawm kev ua pa lossis condensation ua rau muaj kev nce enthalpy yam tsis muaj qhov kub nce ntxiv nyob rau hauv qhov siab tas li. Yog li ntawd, kev tshuaj xyuas enthalpy yog qhov tseem ceeb hauv kev tsim cov boilers, condensers, evaporators, thiab ob-theem cua sov sib pauv.
6. Kev Siv Cov Ntaub Ntawv Enthalpy hauv Kev Xyaum Ua Haujlwm Engineering
Hauv ntau qhov xwm txheej tiag tiag, cov engineers tsis xam enthalpy los ntawm cov mis yooj yim, tab sis hloov chaw siv:
- cov rooj ua pa,
– daim duab hs (Mollier),
– software khoom thermodynamic (REFPROP, EES, CoolProp),
– cov ntaub ntawv chaw tsim khoom.
Qhov yuam kev me me hauv kev nyeem enthalpy tuaj yeem ua qhov sib txawv tseem ceeb hauv kev kwv yees lub zog turbine, roj xav tau, lossis lub peev xwm txias. Yog li ntawd, kev xaiv cov xwm txheej ua haujlwm tsim nyog (siab / kub) thiab kev nkag siab txog qhov zoo ntawm cov pa dej yog qhov tseem ceeb.
7. Txoj kev
Kev hloov pauv Enthalpy yog lub tswv yim tseem ceeb hauv kev tshuaj xyuas cov txheej txheem thermal engineering vim nws txuas ncaj qha rau cov xwm txheej ntawm cua sov, kev ua haujlwm, thiab kev hloov pauv ntawm cov kua hauv cov khoom siv ntws. Los ntawm kev siv cov qauv zog ruaj khov, kev hloov pauv enthalpy tuaj yeem siv los xam cov haujlwm turbine, lub zog compressor, cua sov ntxiv rau lub boiler, thiab cua sov tsis lees txais hauv lub condenser. Enthalpy ua haujlwm ua "lus" rau cov engineers kom nkag siab txog kev ua tau zoo thiab kev ua haujlwm ntawm cov voj voog thermal xws li Rankine, Brayton, thiab cov tshuab refrigeration. Kev paub txog kev hloov pauv enthalpy txhais tau tias muaj peev xwm nyeem thiab tsim cov txheej txheem thermal kom raug dua, muaj kev nyab xeeb, thiab ua haujlwm tau zoo.
Yog tias koj xav tau, kuv tuaj yeem ntxiv cov piv txwv yooj yim ntawm kev xam (piv txwv li cov turbines lossis compressors) kom ua rau tsab xov xwm siv tau zoo dua thiab ze rau qhov xav tau ntawm kev qhuab qhia / kev ua haujlwm xyaum.
