Чему равна энтальпия влажного пара

Параметры состояния жидкости и пара

Состояние влажного насыщенного пара определяется его давле­нием или температурой и степенью сухости х. Очевидно, значение х = 0 соответствует воде в состоянии кипения, а х = 1– сухому на­сыщенному пару.

Температура влажного пара есть функция только давления и определяется так же, как и температура сухого пара, по табличным значениям. Удельный объем влажного пара зависит от давления и от степени сухости и определяется из уравнения:

. (13.1)

Из этой формулы получаем значение:

. (13.2)

Для давлений до 3 МПа и х ≥ 0,8 можно пренебречь последним членом равенства. Тогда удельный объем влажного насыщенного пара:

Для больших давлений и малых следует пользоваться полной формулой.

Плотность влажного пара:

(13.4)

. (13.5)

Рис. 13.3 – hs – диаграмма процесса парообразования

Перегретый пар имеет более высокую температуру по сравне­нию с температурой U сухого насыщенного пара того же давления. Следовательно, в отличие от насыщенного пара перегретый пар определенного давления может иметь различные температуры. Для характеристики состояния перегретого пара необходимо знать два его параметра, например давление и температуру. Разность температур перегретого и насыщенного пара того же давления t – t_н назы­вают перегревом пара.

Весьма важным в теплотехнических расчетах является опреде­ление количества теплоты, затрачиваемой на отдельные стадии процесса парообразования и изменения внутренней энергии.

Количество теплоты, затраченной для подогрева жидкости от 0 С до температуры кипения при постоянном давлении, называют теплотой жидкости. Ее можно определить как разность энталь­пий жидкости в состоянии кипения и жидкости при том же давле­нии и 0° С, т.е.

, (13.6)

а так как при невысоких давлениях с достаточной для техниче­ских расчетов точностью можно считать равным нулю, то

. (13.7)

Значения внутренней энергии жидкости можно вычислить из общей зависимости h = u + pv.

а так как величина рv’ мала, то при невысоких давлениях можно принимать

т.е. внутренняя энергия жидкости равна энтальпии жидкости. Зна­чения h’, а следовательно, и u’ приводятся в таблицах насыщенного пара.

Количество теплоты, необходимое для перевода 1 кг кипящей жидкости в сухой насыщенный пар при постоянном давлении, назы­вают теплотой парообразования и обозначают буквой r. Это коли­чество теплоты расходуется на изменение внутренней энергии, свя­занное с преодолением сил сцепления d между молекулами жидко­сти, и на работу расширения (ф).

Величину d называют внутренней теплотой парообразования, а величину ф – внешней теплотой парообразования. Очевидно,

ф = р (13.10)

Значения г приводятся в таблицах сухого насыщенного пара. Энтальпия h » сухого насыщенного пара определяется по форму­ле

, (13.12)

а изменение внутренней энергии при получении сухого насыщенно­го пара из 1 кг жидкости при 0 °С – из выражения:

Для влажного насыщенного пара имеем следующие соотноше­ния:

(13.14)

, (13.15)

где h_x – энтальпия влажного насыщенного пара;

u_x – внутренняя энергия влажного насыщенного пара. Количество теплоты, необходимое для перевода 1 кг сухого насы­щенного пара в перегретый при постоянном давлении, называется теплотой перегрева. Очевидно,

, (13.16)

где – истинная массовая теплоемкость перегретого пара при по­стоянном давлении.

В результате тщательных исследований установлено, что тепло­емкости c_p перегретых паров зависят от температуры и давления.

Однако пользоваться этой зависимостью неудобно. Расчеты существенно упрощаются тем, что в таблицах водяного пара при­водятся значения энтальпии перегретого пара h(i). Поэтому теплота перегрева может быть найдена из выраже­ния:

. (13.17)

Энтропия водяного паря отсчитывается от условного нуля, в ка­честве которого принимают энтропию воды при 0,01 0 С и при давлении насыщения, соответствующем этой температуре, т.е. при давлении 611 Па.

Энтропия жидкости s’ определяется из выражения

, (13.18)

где с – теплоемкость воды, а – температура насыщения, К.

Значение теплоемкости для воды с достаточной точностью можно принять равным 4,19 кДж/(кг · К). Следовательно,

кДж/(кг · К) (13.19)

Если жидкость нагревается не до температуры кипения, а до произвольной температуры Т, то под Т_н в формуле следует пони­мать эту произвольную температуру.

Энтропия сухого насыщенного пара s» определяется из уравнения

, (13.20)

где r – теплота парообразования.

Энтропия влажного насыщенного пара

, (13.21)

, (13.22)

где х – степень сухости пара.

Энтропии s’ и s» приведены в таблицах насыщенного пара, а r/Т_н можно получить из этих же таблиц как разность s»–s’.

Энтропия перегретого пара может быть найдена из уравнения

. (13.23)

Значения s приводятся в таблице перегретого пара.

Источник статьи: http://studopedia.ru/3_1653_parametri-sostoyaniya-zhidkosti-i-para.html

Как читать таблицы водяного пара

Содержание:

Если вы едете по неизвестной местности, вам понадобится карта или навигатор, если вы летите на самолете, вам не обойтись без расписания полётов. Так и таблицы водяного пара необходимы всем пользователям в индустрии пара. В этой статье мы познакомимся с таблицами пара, рассмотрим их виды и немного поговорим о присутствующих в них элементах.

Таблицы насыщенного водяного пара

Таблицы насыщенного водяного пара — необходимый инструмент для любого инженера, работающего с паром. Обычно их используют для определения зависимости температуры насыщенного пара от парового давления или, наоборот, давления от температуры насыщенного пара. Кроме этих параметров, таблицы обычно включают и другие показатели, такие как удельная энтальпия (h) и удельный объём (v).

Данные таблиц насыщенного водяного пара всегда отображают информацию о конкретной точке насыщения известной как точка кипения. Это точка, в которой вода (жидкость) и пар (газ) могут сосуществовать при одинаковых температуре и давлении. Так как H₂O может быть и в жидком, и в газообразном состоянии, нам будут необходимы две подборки данных: данные о насыщенной воде (жидкости), которые обычно обозначаются подстрочной буквой f, и данные о насыщенном паре (газе), которые обозначают подстрочной буквой g.

Пример таблицы насыщенного пара

Обозначения:

• P = Давление пара/воды
• T = Точка насыщения пара/воды (точка кипения)
• v_f = Удельный объём насыщенной воды (жидкости)
• v_g = Удельный объём насыщенного пара (газа)
• h_f = Удельная энтальпия насыщенной воды (энергия, необходимая для подогрева воды от 0 °C до точки кипения)
• h_fg = Скрытое тепло испарения (энергия, необходимая для трансформации насыщенной воды в насыщенный пар)
• h_g = Удельная энтальпия насыщенного пара (энергия, необходимая для получения пара из воды с температурой 0 °C)

При нагреве обычно используется скрытое тепло испарения (H_fg). Как видно из таблицы, это скрытое тепло испарения будет выше при более низком давлении. По мере увеличения парового давления скрытое тепло постепенно снижается и достигает 0 при суперкритическом давлении, например, 22.06 МПа.

Два формата: на основе давления и температуры

Так как давление и температура насыщенного пара напрямую связаны друг с другом, таблицы пара обычно доступны в двух форматах: на основе давления и температуры. В обоих содержится одинаковая информация, но классифицирована она по-разному.

Таблица насыщенного водяного пара, основанная на давлении

Давл. (изб.)	Темп.	Удельный объём		Удельная энтальпия
кПа изб.	°C	м 3 /кг		кДж/кг
P	T	Vf	Vg	Hf	Hfg	Hg
0	99.97	0.0010434	1.673	419.0	2257	2676
20	105.10	0.0010475	1.414	440.6	2243	2684
50	111.61	0.0010529	1.150	468.2	2225	2694
100	120.42	0.0010607	0.8803	505.6	2201	2707

Таблица насыщенного водяного пара, основанная на температуре

Темп.	Давл. (изб.)	Удельный объём		Удельная энтальпия
°C	кПа изб.	м 3 /кг		кДж/кг
T	P	Vf	Vg	Hf	Hfg	Hg
100	0.093	0.0010435	1.672	419.1	2256	2676
110	42.051	0.0010516	1.209	461.4	2230	2691
120	97.340	0.0010603	0.8913	503.8	2202	2706
130	168.93	0.0010697	0.6681	546.4	2174	2720
140	260.18	0.0010798	0.5085	589.2	2144	2733
150	374.78	0.0010905	0.39250	632.3	2114	2746

Разные единицы измерения: избыточное и абсолютное давление

Таблицы насыщенного пара также используют два различных вида давления: абсолютное и манометрическое (избыточное).

• Абсолютное давление — это нулевая точка по отношению к абсолютному вакууму.
• Манометрическое давление — это нулевая точка по отношению к атмосферному давлению (101.3 кПа).

Таблица насыщенного пара с абсолютным давлением

Давл. (абс.)	Темп.	Удельный объём		Удельная энтальпия
кПа	°C	м 3 /кг		кДж/кг
P	T	Vf	Vg	Hf	Hfg	Hg
0	—	—	—	—	—	—
20	60.06	0.0010103	7.648	251.4	2358	2609
50	81.32	0.0010299	3.240	340.5	2305	2645
100	99.61	0.0010432	1.694	417.4	2258	2675

Таблица насыщенного пара с избыточным давлением

Давл. (изб.)	Темп.	Удельный объём		Удельная энтальпия
кПа изб.	°C	м 3 /кг		кДж/кг
P	T	Vf	Vg	Hf	Hfg	Hg
0	99.97	0.0010434	1.673	419.0	2257	2676
20	105.10	0.0010475	1.414	440.6	2243	2684
50	111.61	0.0010529	1.150	468.2	2225	2694
100	120.42	0.0010607	0.8803	505.6	2201	2707

Избыточное давление было придумано для простоты измерения давления по отношению к тому, которое мы обычно испытываем.

В таблицах пара, составленных на основе манометрического давления, атмосферное давление определяется как 0, а в таблицах с абсолютным давлением — 101.3 кПа. А для того чтобы отличать избыточное давление от абсолютного в конце добавляют «изб.», например, кПа изб. или фт/кв. дюйм изб..

Перевести показатели избыточного давления в показатели абсолютного

Для единиц СИ

Давление пара [кПа изб.] = Давление пара [кПа изб.] + 101.3 кПа

Важное замечание: Проблемы могут возникнуть в том случае, если перепутать абсолютное и манометрическое давление, именно поэтому надо быть особенно внимательными с единицами давления, указанными в таблице.

Сводная таблица

Избыточное давление

• Нулевая точка отсчёта при атмосферном давлении *
• Нулевое давление = Атмосферное давление

Абсолютное давление:

• Нулевая точка отсчёта при атмосферном давлении
• Нулевое давление = Абсолютный вакуум

Таблицы перенасыщенного пара

Информацию о перенасыщенном паре нельзя получить из обычных таблиц насыщенного пара, для этого существуют специальные таблицы перенасыщенного пара. Происходит это потому, что температура перенасыщенного пара в отличии от температуры насыщенного может существенно меняться при одном и том же давлении.

В действительности, количество возможных комбинаций температуры и давления настолько велико, что даже теоретически не представляется возможным собрать их в одной таблице. В результате для перегретого пара используется общая сводная таблица данных о температуре и давлении.

Источник статьи: http://www.tlv.com/global/RU/steam-theory/how-to-read-a-steam-table.html