Температура смеси газовых потоков

Пусть в проточной смесительной камере смешиваются n потоков, массовые расходы которых равны G_H1 , G_{H 2}, …, G_{H n}, объемные расходы - Q_H1, Q_{H 2}, …, Q _{H n}, а начальные температуры и давления - Т_{H 1}, Т_{H 2}, …, Т_{H n} и

Р_{H 1}, Р_{H 2}, …, Р_{H n}.

Давление газов в смесителе P _см является величиной задаваемой из каких-либо соображений и устанавливаемой за счет дросселерования газовых потоков с помощью регулирующей арматуры (задвижек, клапанов и т. п.), установленной перед входом в смеситель. Это давление не должно быть больше минимального из P_{H i}, т. е. должно выполняться условие:

P _см (P_{H i}) _min.

Здесь: i = 1, 2, 3, …, n.

Если газы при смешении не совершают технической работы, то, полагая процесс смешения адиабатным, т. е. идущим без теплообмена с окружающей средой, и пренебрегая кинетической энергии потока, первое начало термодинамики для газового потока можно записать в следующем виде:

Здесь: i _см – удельная энтальпия смеси газов;

i_{H i} - удельная энтальпия i -го газа с начальной температурой Т_{H i} ;

G _см – массовый расход потока после смесителя.

Но, как известно, di = C_p dT, откуда:

и

Здесь: - средняя в диапазоне 0 -Т⁰К массовая изобарная

теплоемкость смеси газов;

- средняя в диапазоне 0 -Т_{H i} массовая изобарная

теплоемкость i -го газа.

Дальнейший вывод формул для температуры смеси потоков газа аналогичен выводу для случая смешения газов при сохранении постоянного объема, но вместо изохорной теплоемкости С_v в уравнения подставляется изобарная С_p.

Тогда по аналогии с формулами предыдущего параграфа 2.1 можно сразу записать:

, (2.2.1)

или

, (2.2.2)

В тех случаях, когда эмпирическая зависимость теплоемкости от температуры дается для температуры в градусах Цельсия, формулы (2.2.1) и (2.2.2) приобретают соответственно следующий вид:

(2.2.5)

или

(2.2.6)

Значения температуры смеси в формулах (2.2.1), (2.2.2), (2.2.5), (2.2.6) определяются методом последовательных приближений.