Если степень сухости влажного пара равна 0 9 это значит что

НЕКОТОРЫЕ СВОЙСТВА ВОДЯНОГО ПАРА И ВОДЫ

Для получения электрической энергии на Тепловых электрических станциях используют перегретый водяной пар.

Пар может получаться двумя способами: при испарении и при кипении. В процессе испарения молекулы жидкости у ее поверхности, имеющие бόльшую скорость, чем другие молекулы, преодолевают силы молекулярного сцепления, создающие поверхностное натяжение, и вылетают в окружающее пространство. Чем выше температура жидкости, тем более интенсивно происходит испарение.

При кипении частицы пара образуются во всей массе жидкости и, имея меньший удельный вес, чем жидкость, устремляются вверх, соединяясь при этом движении с другими частицами пара и, создавая таким образом клубки. Такие клубки пара, достигая поверхности жидкости, преодолевают силы поверхностного натяжения и вылетают в окружающее пространство, вызывая характерное для процесса кипения бурление.

Этот процесс может происходить лишь при вполне определенной для данного давления температуре воды, называемой температурой насыщения,или кипения, и обозначаемой через или .

В практических условиях пар обычно образуется при постоянном давлении. Такой процесс и рассматривается ниже.

Допустим, что 1 кг воды при 0 о С заключен в цилиндре с подвижным поршнем, нагруженным постоянным грузом с общим весом Р (рис. 5.1, положение 1). В первой стадии получения пара вода подогревается от 0 о С до температуры насыщения , соответствующей данному давлению. Если при температуре 0 о С удельный объем воды был , то при нагревании до температуры он увеличится до объема (предполагая условно, что парообразования в этой стадии не было). Этот объем воды называется удельным объемом жидкости (рис. 5.1, положение 2). При дальнейшем нагревании наступает вторая стадия, когда кипящая вода постепенно переходит в пар (рис.5.1, положение 3). Пар, образующийся из кипящей воды называется насыщенным, практически же он является влажным насыщенным, или, сокращенно, просто влажным. Этот пар представляет собой смесь собственно сухого пара с капельками воды, увлеченными из нее при кипении. В процессе кипения количество пара в цилиндре увеличивается, а воды – уменьшается до тех пор, пока последняя капля воды не превратится в пар. В этот момент пар становится сухим насыщенным, называемым сокращенно просто сухим (рис. 5.1, положение 4).

Рис. 5.1. Стадии получения перегретого пара

Влажный пар характеризуется степенью сухости х. Степенью сухости называется отношение веса сухого пара к общему весу влажного пар. Численно степень сухости равна весу сухого насыщенного пара в килограммах, содержащемуся в 1 кг влажного пара. Например, если влажный пар имеет степень сухости х = 0,85, то это значит, что 1 кг его содержит 0,85 кг сухого пара и 0,15 кг воды. Величина (1– х) называется степенью влажности пара. В приведенном примере она равна 0,15. Чем пар суше, тем его степень сухости больше; для сухого пара х =1, для воды х = 0.

Так как объем пара всегда больше объема воды, из которой он получился, то с увеличением степени сухости пара удельный объем влажного пара также увеличивается и при степени сухости х =1 становится равным удельному объему сухого пара (рис. 5.1, положение 4). Следовательно,

Если к сухому пару подводить теплоту при постоянном давлении, то он становится перегретымпаром. Процесс перегрева является третьей стадией парообразования, сопровождающийся повышением температуры пара и увеличением его удельного объема (рис. 5.1, положение 5).

Температура перегретого пара обозначается через t, а удельный объем его через v. Из сказанного следует, что перегретым называется пар, имеющий температуру выше температуры воды, из которой он получился. Разность называется степенью перегрева, или перегревом. Чем выше температура перегретого пара, тем больше перегрев и удельный объем v.

Перегретый пар в турбину

Вторично перегретый пар в турбину

Пар с турбины

Вторичный воздух

Первичный воздух

Уходящие газы

Холодный воздух

Питательная вода

Рис. 5.2. Практический способ получения перегретого пара.

Схема барабанного котла с естественной цир­куляцией

топочная камера; 2 – топочные экраны; 3 – горелки; 4 – опускные трубы; 5 – барабан; 6 – радиационный пароперегре­ватель; 7 – конвективный пароперегреватель; 8 – промежуточный перегреватель; 9–экономайзер; 10 – конвективный газоход; 11 – воз­духоподогреватель.

Перегретый пар по сравнению с насыщенным имеет следующие преимущества. Во-первых, отнятие теплоты от перегретого пара связано только с уменьшением его температуры и удельного объема, конденсации же пара при этом не происходит. В ряде случаев, когда влажный пар отдает теплоту (например, в трубопроводах, в цилиндре паровой машины или турбины), конденсация его влечет за собой ряд нежелательных явлений, поэтому указанное свойство перегретого пара является очень важным. Во-вторых, теплопроводность перегретого пара меньше, чем влажного, вследствие чего он медленнее теряет теплоту, чем насыщенный пар. Благодаря указанным свойствам в теплотехнике в основном используют перегретый пар, хотя в некоторых случаях, наоборот, бывает предпочтительнее влажный пар.

Итак, процесс парообразования в общем случае можно разделить на три стадии: 1) подогрев воды до температуры насыщения; 2) испарение (парообразование) кипящей воды и, наконец, 3) превращение сухого пара в перегретый. При этом сухой пар является границей между влажным и перегретым паром. Такое состояние пара крайне неустойчиво, так как даже при самом незначительном подводе или отводе теплоты он превращается или в перегретый или во влажный пар.

Из рассмотренного процесса парообразования следует также, что в присутствии воды пар может быть только влажным. Такой пар при подводе к нему теплоты становится суше, оставаясь все-таки влажным. Перегретый пар можно получить только в том случае, если он не будет соприкасаться с водой. Практически в теплотехнике перегретый пар получается в особых устройствах, называемых пароперегревателями. Схема получения такого пара указана на рис. 5.2. На нем цифрой 1 обозначена топка парового котла, в которой происходит превращение воды во влажный пар. Этот пар отводится из топки по топочным экранам 2 в барабан котла 5, в котором происходит отделение пара от воды. И далее сухой пар из барабана котла направляется в трубчатые змеевики 6, 7, являющиеся пароперегревателями. Пароперегреватели обогреваются горячими газами, идущими из топки котла (уходящими газами). Так как пароперегреватель все время сообщен с паровым пространством котла, то давление пара в пароперегревателе приблизительно такое же, как и в котле.

Источник статьи: http://helpiks.org/5-99974.html

Параметры пара

Свойства пара определяются его параметрами, то есть величинами, характеризующими состояние пара (давление, температура, степень сухости, энтальпия, теплосодержание и т. д.). Тепловая энергия подводится к паровой турбине при помощи водяного пара, являющегося носителем тепловой энергии (теплоносителем).

Насыщенный пар

Если нагревать воду в открытом сосуде, то температура ее будет постепенно повышаться, пока не достигнет примерно 100 0 С; после этого дальнейшее повышение температуры прекращается и начинается кипение воды, то есть бурный переход ее в парообразное состояние. Температура воды во время кипения остается одной и той же, так же как температура получающегося над водой пара; она равна точно 100 0 С при нормальном атмосферном давлении, равном давлению ртутного столба 760 мм высотой. Искусственно изменяя давление, можно изменять температуру кипения в очень широких пределах; при увеличении давления температура кипения повышается, при уменьшении давления – понижается.

Так, при давлении 0,02 ата (0,02 от атмосферного давления) вода кипит при 17,2 0 С, а при давлении 10 ата при 179 0 С.

Температура пара над водой, из которой он получается (рис. 1), всегда равна температуре этой воды. Получающийся над водой пар называется насыщенный пар.

Определенной температуре насыщенного пара всегда соответствует определенное давление, и наоборот, определенному давлению всегда соответствует строго определенная температура.

В (таблице 1) приводится зависимость между температурой и давлением насыщенного пара.

Измерив термометром температуру насыщенного пара, можно по этой таблице определить его давление или, измерив давление, определить температуру.

При образовании пара в паровое пространство котла всегда попадают частицы воды, увлекаемые выделяющимся паром; особенно сильное увлажнение пара происходит в современных мощных котлах при работе их с большой нагрузкой. Кроме того, насыщенный пар обладает тем свойством, что при самом незначительном отнятии теплоты часть пара обращается в воду (конденсируется); вода в виде мельчайших капелек удерживается в паре. Таким образом, практически мы всегда имеем смесь сухого пара и воды (конденсата); такой пар называется влажный насыщенный пар. Так же как и у сухого насыщенного пара, температура влажного пара всегда соответствует его давлению.

Состав влажного пара принято выражать в весовых частях пара и воды. Вес сухого пара в 1 кг влажного пара называется или и обозначается буковой «х». Значение «х» обычно дают в сотых долях. Таким образом, если говорят, что у пара «х»=0,95, то это значит, что во влажном паре содержится по весу 95% сухого пара и 5% воды. При «х»=1 насыщенный пар носит название сухого насыщенного пара.

Один килограмм воды при своем испарении дает один килограмм пара; объем получающегося пара зависит от его давления, а следовательно, и от температуры. В противоположность воде, которая по сравнению с газами почти несжимаема, пар может сжиматься и расширяться в очень широких пределах.

Удельный объем, то есть объем 1 кг пара, при давлении 1 ата для сухого насыщенного пара равен 1,425 м 3 , то есть в 1725 раз больше объема 1 килограмма воды. При повышении давления удельный объем пара уменьшается, та как пар как упругое тело сжимается; так, при давлении 5 ата объем 1 кг сухого насыщенного пара уже равен только 0,3816 м 3 .

Энтальпия пара(теплосодержание) – практически определяется как количество тепла, которое нужно для поучения 1 кг пара данного состояния из 1 кг воды при 0 0 С, если нагрев происходит при постоянном давлении.

Понятно, что при одной и той же температуре энтальпии пара значительно больше, чем энтальпия воды. Для того чтобы нагреть 1 кг воды от 0 до 100 0 С, нужно затратить приблизительно 100 ккал тепла, так как теплоемкость воды равна приблизительно единице. Для того же, чтобы превратить эту воду в сухой насыщенный пар, нужно сообщить воде добавочно значительное количество теплоты, которое расходуется на преодоление внутренних сил сцепления между молекулами воды при переходе ее из жидкого состояния в парообразное и на совершение внешней работы расширения пара от начального объема v / (объем воды) до объема v // (объема пара).

Это добавочное количество теплоты называется теплота парообразования.

Следовательно, энтальпия сухого насыщенного пара будет определяться так:

i // =i / +r, ккал/кг,

где i // — полная теплота (энтальпия пара); i / — энтальпия воды при температуре кипения; r – теплота парообразования.

Например, при давлении 3 кг/см 3 теплосодержание 1 кг кипящей воды равно 133,4 ккал, а теплота парообразования равна 516,9 ккал/кг; отсюда энтальпия сухого насыщенного пара при давлении 3 кг/см 2 будет:

i // =133,4+516,9=650,3 ккал/кг (табл 2)

в сильной степени зависит от его степени сухости; с уменьшением степени сухости пара его энтальпия уменьшается.

Энтальпия влажного пара равна:

Эту формулу легко уяснить себе на следующем примере: допустим, что давление пара 5 кг/см 2 и степень сухости 0,9 иначе говоря, 1 кг этого пара содержит 0,1 кг воды и 0,9 кг сухого пара. По (табл 2) находим, что энтальпия воды при давлении 5 кг/см 2 равна округленно 152 ккал/кг, а энтальпия сухого пара 656 ккал/кг; так как влажный пар состоит из смеси сухого пара и воды, то энтальпия влажного пара в данном случае будет равна:

Следовательно, энтальпия влажного пара будет в этом случае примерно на 50 ккал/кг меньше, чем сухого насыщенного пара того же давления.

Перегретый пар

Если насыщенный пар отвести от поверхности испарения воды в котле и продолжать нагревать его отдельно, то температура пара будет подниматься и объем его увеличиваться. Устройство, в котором пар подогревается (пароперегреватель), сообщается с паровым пространством котла (рис 2). Пар, температура которого выше температуры кипения воды при том же давлении, называется . Если давление пара равно 25 ата, а температура его 425 0 С, то он прегрет на 425 – 222,9 = 202,1 0 С, так как давлению 25 ата соответствует температура насыщенного пара, равная 222,9 0 С (табл 2)

Энтальпия перегретого пара

Следовательно, она превышает энтальпию сухого насыщенного пара того же давления на величину, выражающую собой количество теплоты, дополнительно сообщенное пару при перегреве; это количество теплоты равно:

а=ср(t2 – t1), ккал/кг,

где ср – средняя теплоемкость 1 кг пара при постоянном давлении. Ее величина зависит от давления и температуры пара; в (табл. 3) даны значения ср для некоторых температур и давлений;

t1 – температура насыщенного пара; t2 – температура перегретого пара.

Энтальпии перегретого пара для некоторых давлений и температур приведены в (табл. 4).

Перегревая свежий пар, мы сообщаем ему дополнительную теплоты, то есть увеличиваем начальную энтальпию. Это приводит к увеличению использованного теплопадения и повышению экономического к.п.д. установки работающей на перегретом паре. Кроме того, перегретый пар при движении в паропроводах не конденсируется в воду, так как конденсация может начаться только с момента, когда температура перегретого пара понизиться на столько, что он перейдет в насыщенное состояние. Отсутствие конденсации свежего пара особенно важно для паровых турбин, вода, скопившаяся в паропроводе и увлеченная паром в турбину, легко может разрушить лопатки турбины.

Преимущество перегретого пара настолько значительны и выгодность его применения настолько велика, что современные турбинные установки работают почти исключительно перегретым паром.

В настоящее время большинство тепловых электростанций строится с параметрами пара свыше 130 – 150 ата и свыше 565 0 С. В дальнейшем для самых мощных блоков предполагается по мере освоения новых жаростойких сталей повысить параметры до 300 ата и 656 0 С.

При расширении перегретого пара его температура понижается, по достижении температуры насыщения перегретый пар проходит через состояние сухого насыщенного пара и превращается во влажный пар.

Источник статьи: http://par-turbina.ucoz.net/index/parametry_para/0-10