Помогите с расчетами и литературой

[teslatech]

Я занимаюсь экспериментами с небольшой самодельной дисковой микротурбиной, так называемой турбиной Теслы. Первые опыты проходили с водяным паров, и с этим проблем не возникло, нашел все формулы и все необходимую информацию, а вот как столкнулся с испытаниями, в которых рабочим телом является обычный сжатый воздух - уперся в стену. При испытании микротурбины я измерял температуру и давление воздуха перед сопловым аппаратом турбины, а так же давление, температуру и расход воздуха на выходе. Это было необходимо для определения относительного КПД турбины. Когда дело стало за расчетами - начались проблемы. Сразу ставлю в известность - у меня нет специального образования, я самоучка, так что не пинайте сильно. С паром все просто, есть зависимость давления от температуры (насыщенный пар), есть таблицы, по которым достаточно просто определить энтальпию и т.д. Когда начал искать каким образом определить энтальпию для воздуха, нашел i-d диаграмму, но как я понял, она составлена для атмосферного давления, и вот тут вопрос, который я не понял, зависит ли энтальпия влажного воздуха от давления? Как я понимаю, зависимость есть, но мне так и не удалось ее найти. Буду премного благодарен за любую информацию, которая поможет решить эту проблему, если у кого есть соответствующая литература - цены бы не было .
Ниже условие задачи:
Давление перед соплами турбины =1,5бар
температура перед соплами= -21С (тест проводил зимой на улице)
Давление на выходе из турбины - атмосферное
Температура= -34С
Расход 162кг/час
На счет влажности - точно не могу сказать. Мне это и не столь важно, мне важно понять, как именно определить энтальпию, поэтому напишем влажность 20%, к примеру.

Задача - определить начальную и конечную энтальпию воздуха.

Заранее премного благодарен за любую помощь.

[Flointer]

С решением задачи может и не помогу, но вот с литературой попробую..
Советую почитать на основном сайте Нестеренко-Основы термодинамических расчетов вентиляции и кондиционирования воздуха - это пожалуй лучшая книга в своем роде по воздуху.
Computer-Aided Thermodynamic Tables 2 - а с помощью этой программы можно определить параметры воздуха (вот на какое давление таблица и можного ли его менять по памяти не помню).

[teslatech]

Спасибо за ответ, обязательно почитаю. Правда, я уже перечитал несколько подобных книг по системам вентиляции, к сожалению во всех речь шла об энтальпии при атмосферном давлением, надеюсь, в этой книжке будет то, что мне необходимо.

[Bubliks]

Думаю, как-то так:
Iвоз=Iпар•dвх+ Iсвоз

Где:
Iпар – энтальпия пара при данном давлении, кДж/кг
dвх – влагосодержание воздуха, кг/кг сух.воз
Iсвоз – энтальпия сухого воздуха при заданном давлении, кДж/кг (Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей – Н.Б. Варгафтик)

Только обратите внимание, что величины в справочнике даются, кажется, при абсолютном давлении, а в вашей задаче оно, наверное, избыточное, т.е.

Pабс=Ратм+Ризб
Рабс-абсолютное давление
Ратм-атмосферное давление
Ризб-избыточное давление (то, которое показывает манометр)

Вот еще книжка с формулами есть
Бурцев С.И., Цветков Ю.Н. - Влажный воздух. Состав и свойства

[teslatech]

Посмотрел книги - не то. Да, и ссылки битые. Но я нашел их же на других сайтах. Я не понимаю, может энтальпию можно как то посчитать для избыточного давления? Прямо проблема какая-то. В принципе можно и обойтись без энтальпии, по сути задача то в другом, хотя разобраться с энтальпией все равно нужно. Попробую поставить задачу по другому:
Перед соплами турбины воздух имеет избыточное давление 1,5бар, и температуру -21С. Расход воздуха через сужающееся дозвуковое сопло 162кг/ч. Критическое давление на срезе сопла 1,3 бар.
Определить:
1. температуру на срезе сопла
2. удельный объем на срезе сопла
3. доступную для преобразования энергию струи
Вот собственно и все. Может я изначально пошел не по тому пути? Может и не нужна мне для этого расчета энтальпия?
Я исходил и формул для расчета водяного пара, там все формулы используют энтальпию, вот я и пошел по аналогии.

[Bubliks]

[teslatech]

Спасибо, что касается температуры на срезе сопла и объема, формулы те. Я имел ввиду, что в этих книгах нет ничего на счет энтальпии при избыточном давлении. Турбина реальная, поэтому тут действительно много всего нужно учитывать. Это вроде как мне известно, в плане, что учитывать со стороны турбины, коэффициенты сопл и т.п.
Еще раз спасибо, с одной задачей вроде как разобрались. Но с энтальпией вопрос остается открытым.
И еще вопрос, возможно глупый, но все же задам. Допустим, есть реальная турбина, на валу которой, при определенных параметрах рабочего тела, получена известная мощность. Параметры раб. тела перед сопловым аппаратом известны. Расход раб. тела так же известен, нужно посчитать внутренний относительный КПД турбины, т.е. отношение механической энергии на валу ротора к кинетической энергии струи.
Параметры воздуха перед сопловым аппаратом в первом посту.
Как я понимаю, подсчитав кинетическую энергию струи, я могу полученную мощность на валу турбины разделить на энергию струи и получу то, что меня интересует, или есть какие-то нюансы и все не так просто. На валу турбины я получил 940Вт.

[Bubliks]

Какая вам энтальпия нужна, при тех давлениях и температурах что Вы называете, сухой воздух - это газ, энтальпия его
I=C*t кДж/кг
С-теплоемкость воздуха при заданной температуре, кДж/(кг*°C) (т.к. единицы кг, а не м³, то от давления не зависит, а только от температуры)
t-температура, °C

Бурцев, стр. 41 от давления зависит только энтропия

[Bubliks]

а еще есть бесплатный пакет библиотек по вычислению различных свойств газов и их смесей для Excel и MathCad, называется vxgp,
а для воды - vxwp.

[teslatech]

Ага, вот вы и ответили на мой вопрос, т.е. энтальпия воздуха не зависит от давления - это я и хотел выяснить. Тогда такой вопрос - формула для вычисления эквивалентной мощности теплопадения в ккал для водяного пара = (теплопадение (ккал)*расход (кг/час))/860=мощность (кВт) - собственно вопрос, правомерно так же определить мощность теплопадения для воздуха? Как я понимаю, нельзя так делать, или все же можно?
За Бурцева отдельное спасибо, начал вникать более подробно - полезнейшая книжка.

[teslatech]

Теперь самый непонятный вопрос почему по формулам адиабатного процесса температура на срезе сопла при критическом истечении (p1/p2=0,52) и температуре перед соплом Т1=25С (298,15К) Т2=-27С (246,15К) а по факту, Т2=10-12С )283,15-285,15К). Я пошел в гараж, включил компрессор, подсоединил небольшой ресивер с манометром и термопарой к которому прикреплено сужающимся соплом с проходным сечением 0,785мм2. вторая термопара расположена на расстоянии 2мм от среза сопла. Почему я не вижу такого большого падения температуры, в чем причина?

[Bubliks]

[Bubliks]

[teslatech]

[Bubliks]

Я так понимаю, сопла могут работать немного по другим законам . И в этом я Вам помочь не могу