Többfázisú rendszerek fázisegyensúlyi- és állapotdiagramok

Leidenfrost-tünemény 200-240°C http://www.youtube.com/watch?v=vPZ7sx3EwUY

Fázisátalakulások, fázisegyensúly Elsőrendű (hőhatással járnak) Olvadás / fagyás: szilárd ↔ folyadék Párolgás / kondenzáció: folyadék ↔ gőz Szublimáció / deszublimáció: szilárd ↔ gőz Átkristályosodás szilárd ↔ szilárd Másodrendű (nincs hőhatás) He szuperfolyékonnyá válik (http://www.youtube.com/watch?v=2Z6UJbwxBZI) Mágnesesség ferromágneses →paramágneses Szupravezetés alacsony T-n Egyensúly dinamikus, feltétele: p, T, µ

Fázisegyensúlyi diagram µ1 (p, T) = µ2 (p, T) → p = f (T) és T = f (p) Gibbs-féle fázisszabály: Komp + 2 = Fázis + Szab. fok

Többfázisú T-v diagram Vizsgálat: p= áll és m=áll mentén T, v regisztrálása T Kritikus pont p=áll foly. gőz foly. + gőz v fázisátalakulások határa

Többfázisú p-v diagram Vizsgálat: T= áll és m=áll mentén p, v regisztrálása telített folyadék száraz telített gőz aláhűtött folyadék Ideális gáz jelleg

Víz (H2O) fázisdiagramja Kritikus pont: 220,6 bar 373,95 °C Hármaspont: 611,7 Pa 0,0099 °C

Szuperkritikus állapot http://www.youtube.com/watch?v=GEr3NxsPTOA

Kritikus pont: 73,8 bar 31,1 °C Hármaspont: 5,18 bar -56,6 °C

Kritikus pont: 220,6 bar 373,95 °C Hármaspont: 611,7 Pa 0,0099 °C VÍZ SZÉN-DIOXID Kritikus pont: 220,6 bar 373,95 °C Hármaspont: 611,7 Pa 0,0099 °C Kritikus pont: 73,8 bar 31,1 °C Hármaspont: 5,18 bar -56,6 °C

Elemi szén (C)

T-s diagram (2 fázis) v=áll p=áll T Kritikus pont (‚‚) Ideális gáz jelleg foly. (‚) h=áll gőz foly. + gőz x s 𝑥= 𝑚 𝑔ő𝑧 𝑚 𝑔ő𝑧+𝑓𝑜𝑙𝑦 = ℎ−ℎ′ ℎ ′′ −ℎ′ = 𝑠−𝑠′ 𝑠 ′′ −𝑠′ = 𝑣−𝑣′ 𝑣 ′′ −𝑣′ minden fajlagos extenzívre Gőztartalom:

Logp-h diagram (2 fázis) T=áll v=áll Kritikus pont foly. + gőz (‚‚) (‚) foly. s=áll gőz x h

Rankine – Clausius körfolyamat 𝜂 𝑇ℎ,𝑂 = 𝑤 𝑛𝑒𝑡 𝑞 𝑏𝑒 = 𝑞 𝑏𝑒 − 𝑞 𝑒𝑙 𝑞 𝑏𝑒 = 𝑤 𝑇 − 𝑤 𝑠𝑧 𝑞 𝑏𝑒 =1− ℎ 2 − ℎ 3 ℎ 1 − ℎ 4

Munkagépek (fordított körfolyamatok) Hűtőgép Hőszivattyú Megvalósításuk: Fordított Carnot-körfolyamat kétfázisú rendszerben (Fordított Brayton-körfolyamat) Kompresszoros hűtőkörfolyamat Elméleti Valós (csak a veszteségek bemutatása)

Fordított Carnot-körfolyamat (kétfázisú rendszerben) 𝜀 ℎű = 𝑄 𝑒𝑙 𝑊 𝑛𝑒𝑡 = 𝑄 𝑒𝑙 𝑊 𝑇 −𝑊 𝐾 𝜀 𝑓ű = 𝑄 𝑙𝑒 𝑊 𝑛𝑒𝑡 = 𝑄 𝑙𝑒 𝑊 𝑇 −𝑊 𝐾

Kompresszoros körfolyamat (elméleti) 𝜀 ℎű = 𝑄 𝑒𝑙 𝑊 = ℎ 1 − ℎ 4 ℎ 2 − ℎ 1 Hűtőgépként: 𝜀 ℎű = 𝑄 𝑙𝑒 𝑊 = ℎ 2 − ℎ 3 ℎ 2 − ℎ 1 Hőszivattyúként:

Logp-h diagram (2 fázis) T=áll Kritikus pont s=áll 2 1 4 h=áll p=áll Qel W Qle

Kompresszoros körfolyamat (valós) - a hűtendő/fűtendő közeg is figyelembe véve -