termo-curs 5_aplicatii pr1 icalzire

TERMOTEHNIC Curs 5 , Angela Plea

1 10

2.6 Aplicaii ale principiului nti al termodinamicii n sisteme de nclzire alocuinelorUrmtoarele informaii se gsesc pe site-ul colectivului de TERMOTEHNICA:http://www.termo.utcluj.ro/termo/index.htmlScopul acestor sisteme, este de a compensa pierderile de cldur care se produc prin pereiilocuinelor, prin sistemul de ventilare mecanic (dac acesta exist), sau prin ventilarea natural aspaiilor creat prin deschiderea uilor sau ferestrelor, respectiv de a asigura necesarul de cldurpentru prepararea apei calde de consum.

Fig. 2.6.1

Figura 2.6.1prezinto comparaientre un sistemconvenionalde nclzire cuun calorifer iunul denclzire prinpodea

Fig.2.6.2- Zonarea climatic a Romniei pe timp de iarn STAS 1907/1997


2 10

Fig. 2.6.3 - Distribuiacldurii prin cele dousisteme de nclzireSistemul de nclzire prinpodea, asigur odistribuie mai bun atemperaturii aeruluin locuin.

n podea din lemn

Sistem de nclzire: nap

Fig.2.6.3 - Sistem clasic de nclzire cucazan de ap cald funcionnd pecombustibil gazos

Detaliu unei serpentine pentrunclzirea apei


3 10

Principiul de funcionare a unui cazanpentru ap cald

Central termic mural cu tiraj foratCentral termic cu tiraj natural

Prepararea acc cu circulaieforat i stocareSistem pentru prepararea apei calde cu circulaie natural

Prepararea apei calde cu douasurse de energie


4 10

Aplicaii:1) O locuin far etaj cu suprafaa de 100 m2, are nevoie de un sistem de nclzire cu puterea

termic de 25 kW. Ce debit de ap trebuie s circule prin fiecare din cele 10 calorifereidentice ale locuinei, dac acestea sunt legate n trei circuite independente, dou cu cte 3i unul cu 4 calorifere, considernd c pe fiecare circuit, apa are regimul termic: 80C petur i 60C pe retur.

Rezolvare: = ( ) = ( ) = 25 104186 20 0,3 / = + + = 2 + = 3 i = 4 = 6 + 4 = 10 = = 0,033 /2) n ct timp se poate realiza nclzirea apei dintr-o piscin, avnd dimensiunile: 15 x 5 x 1,5

m, dac se dispunde n acest scop de o central termic de apartament, cu puterea termicde 24 kW. Se consider c apa are iniial 15C i trebuie nclzit pn la 25C.

Rezolvare: = = 15 5 1,5 = 112,5 = = = = = 1000 112,5 4186 1024 10 = 196218,75 = 54,5


5 10

2.7 ECUAIA TERMIC DE STARE

Ecuaia termic de stare, se utilizeaz pentru determinarea oricrui parametru termic de stare(presiune, temperatur, mas): = sau = (9)Ecuaia termic de stare pentru gazele perfecte: = (10)unde, VM = 22,414 m3N/kmol i RM = 8314,3 [J/kmolK]

2.8 TRANSFORMRILE PARTICULARE REVERSIBILE ALE GAZULUIPERFECTTransformarea general a gazelor : = (11)Observaie: Pentru a reine legea unei transformri particulare, n ecuaia (7) se taiemrimea fizic care este constant pentru transformarea considerat i ceea ce rmne estelegea acelei transformri. Exemplu pentru o transformare izoterm, T=const.:

2.8.1 Transformarea izoterm (legea Boile-Mariotte) T=const.Transformarea izoterm este transformarea termodinamic n care temperatura rmne constant,iar legea trasnformrii este:

p = (12)Pentru o transformare de la 1 la 2, avem:

- legea trasnformrii: = (13)

1

2

3

4

P [bar]

V [m3]comprimare

destindere

comprimare

destindere

12

3 4

T [K]

s [J/kgK]Diagrama dinamic (p-V) pentrutransformarea izoterm

Diagrama caloric (T-s) pentrutransformarea izoterm


6 10

Variaia energiei interne i variaia de entalpie sunt nule: = ( )= = . = 0 = = 0 (14)Din principiul I al termodinamicii se cunoate ecuaia: = + (15)

nlocuind ecuaia (14) n ecuaia (15) rezult c ntr-o transformare izoterm cldura este egal culucrul mecanic efectuat:= = = = = (16)2.8.2 Transformarea izobar (legea Gay-Lussac) p= const.

Transformarea izobar este transformarea termodinamic n care presiunea rmne constant, iarlegea trasnformrii este: = (18)Pentru o transformare de la 1 la 2, avem:

- legea trasnformrii: = (19)- conform Principiului I al termodinamicii suma dintre variaia energiei interne i lucrul

mecanic ntr-o transformare de la 1 la 2 determin cldura dezvoltat n acea transformare:

1 . : = + = ( )= ( ) = ( ) = ( )(20)2 . : = __ = = . = 0 _ = 0 = (21)

racire

incalzire

12

3 4P [bar]

V [m3]P1 =ct.

P2 =ct.

T [K]

s [J/kgK]

1

2

3

4incalzire

racire

P1 =ct.P2 =ct.

Diagrama dinamic (p-V) pentrutransformarea izobar

Diagrama caloric (T-s) pentrutransformarea izobar


7 10

2.8.3 Transformarea izocor (legea lui Charles) V= const.

Transformarea izocor este transformarea termodinamic n care volumul rmne constant, iarlegea trasnformrii este: = (23)Pentru o transformare de la 1 la 2, avem:

- legea trasnformrii: p1T1 = p2T2 (24). 1 . : = += = ( )= . ( ) = 0 = 0 = = ( ) (25)Lucrul mecanic tehnic n trasnformarea de la starea 1 la starea 2 este:_ = = ( ) = ( ) (26)Din ecuaia a doua a principiului I al termodinamicii rezult variaia de entalpie pentru otransformare 1-2: = _ = + _ = ( ) (27)

2.8.4 Transformarea adiabat = 0 = .Transformarea adiabat este transformarea n care sistemul termodinamic nu schimb cldur cumediul exterior, deci: = 0Conform principiului II al termodinamicii: = = ( ) = = .Acestei transformri i corespunde coeficientul adiabatic k, cu valori specifice fiecrei substane.Legile trasnformrii adiabate din starea 1 n starea 2:

V1 =ct.V2 =ct.

P [bar]

V [m3]

racire

1

2

incalz

ire

3

4

destin

dere

compri

mare

V2 =ct.V1 =ct.T [K]

s [J/kgK]

1

2

3

4

Comprimare(incalzire)

Destindere(racire)

Diagrama dinamic (p-V) pentrutransformarea izocor

Diagrama caloric (T-s) pentrutransformarea izocor


8 10

= (28) = (29)Dac din acuaia (28) exprimm raportul presiunilor: = , iar din ecuaia (29) exprimmraporul volumelor n funcie de temperaturi: = , din combinaia celor dou varezulta o a treia ecuaie de legtur ntre presiuni i temperaturi, astfel:= sau = (30)Lucrul mecanic ntr-o transformare adiabat este exprimat n funcie de temperaturi sau depresiuni, date de ecuaia (30), astfel:= ( ) = 1 . . . 1: = = 1 = 1

(31). 1 . : = += 0 = (32). 2 . : = = 0 = = ( )(33)

S3 =ct.S1 =ct.

T [K]

s [J/kgK]1

2 3

4

destin

dere

compri

mare

1

2

3

4

P [bar]

V [m3]comprimare

destindere= 0

= 0Diagrama dinamic (p-V) pentrutransformarea adiabatic Diagrama caloric (T-s) pentrutransformarea adiabatic


9 10

2.8.5 Transformarea politrop

Transformrea politrop este o transformare general care le cuprinde pe toate celelalte expuseanterior i se caracterizeaz prin variaia tuturor mrimilor de stare, n prezena schimbului deenergie (cldur) prin contact termic i a schimbului de lucru mecanic dintre sistem i mediulexterior.Se definete cldura specific politropic:= , [kJ/kgK] (34)

unde = reprezint indicele politropic. (35)Legile trasnformrii politropice sunt urmtoarele: = (36) = (37)Similar transformrii adiabate, ecuaiile (36) i (37) se pot combina astfel nct s obinemrapoartele temperaturilor n funcie de presiuni i invers:= , = (38)Lucrul mecanic realizat n cadrul unei transformri politropice ntre strile 1 i 2, este exprimatprin: = ( ) = ( ) = 1 = 1 (39)Cldura dezvoltat n procesul politropic 1-2 se determin cu relaia:= ( ) = 1 1 ( ) = 1 1 1

= 1 (40)


10 10

Centralizarea transformrilor

Izoterm (T=ct.)Boile-Mariotte =

= = = = = = ( ) = 0 = = 0Izobar (p= ct.)(Gay-Lussac)=

= ( ) = ( ) = ( )= ( )_ = 0 =

Izocor (V= ct.)(Charles)p1T1 =p2T2

= = ( ) = 0= = ( )_ = = ( ) = ( )_ = = ( ) = ( )Adiabat k=ct.= 0 , = .

= ; = = ; == 1 1 = 1 1 = 0 ; = = = ( )

Politrop= =ct.= 1

= = = , =

= 1 1 ( ) = 1 ( ) = 1 1 = ( ) = 1 1 ( ) = 1 1 1

termo-curs 5_aplicatii pr1 icalzire

Documents