Как обозначаются параметры сухого насыщенного пара

В фазовых диаграммах Р,v- и T,s cостояния сухого насыщенного пара определяются точками правой пограничной кривой К-Л на линии х=1 рис. 7.12 и 7.13.

Процесс 2-3 фазового перехода жидкости от состояния насыщения в сухой насыщенный пар является изобарно-изотермическим, т.е. здесь изобара совпадает с изотермой насыщения воды. Рассмотрим методику определения калорических параметров сухого насыщенного пара.

Теплота, затраченная на превращение 1 кг жидкости в состоянии насыщения (кипения) в сухой насыщенный пар при постоянном давлении (температуре), называется удельной теплотой парообразования и обозначается буквой r, она может быть определена экспериментально.

Все параметры сухого насыщенного пара отмечаются двумя штрихами (v», h», s» и т.д.). Исходя из первого закона термодинамики для процесса парообразования можно записать:

В процессе парообразования температура не изменяется, следовательно, разность внутренних энергий u» — u’ соответствует только изменению потенциальной ее составляющей или, как ее называют, работе дисгрегации (разъединения молекул), т.е. собственно работе перевода жидкости в пар. Она называется внутренней теплотой парообразования и обозначается буквой r :

Работа изменения объема при парообразовании называется внешней теплотой парообразования и обозначается буквой Y :

В диаграмме Р,v она представлена площадью под горизонталью 2-3 (рис.7.12). Использовав введенные обозначения, уравнение (7.9) можно представить в виде

При критическом давлении все члены равенства (7.12) равны нулю: r= r = j =0

В изобарном процессе 1-2-3 (рис.7.13) затрачивается теплота для нагрева жидкости от t=0 0 С до состояния сухого насыщенного пара, называющаяся полной теплотой сухого насыщенного пара:

Эта теплота и все ее слагаемые зависят от давления или от температуры насыщения. Зависимость этих величин от температуры насыщения представлена на рис. 7.14.

Теплоту парообразования можно выразить через разницу энтальпий (7.9). Следовательно, энтальпию сухого насыщенного пара можно определить как

Из рис. 7.14 видно, что l » имеет максимум. Поскольку Рv_o‘ несоизмеримо мала по сравнению с l «, то и h» имеет максимум. При этом важно отметить, что максимум энтальпии сухого насыщенного пара h» находится при температуре меньшей, чем у критической точки.

Внутренняя энергия сухого насыщенного пара определяется из соотношения

Изменение энтропии при изобарно-изотермическом процессе парообразования 2-3 может быть определено как

откуда получаем значение энтропии сухого насыщенного пара

Источник статьи: http://ispu.ru/files/u2/book2/TD1_19-06/ttd7-4.htm

Основные параметры водяного пара

Термодинамические параметры кипящей воды и сухого насыщенного пара берутся из таблиц теплофизических свойств воды и водяного пара. В этих таблицах термодинамические величины со штрихом относятся к воде, а величины с двумя штрихами – к сухому насыщенному пару. Так как состояние кипящей воды и сухого насыщенного пара определяется только одним параметром, то по известному давлению или температуре из таблиц воды и водяного пара берутся значения u¢, u², h¢, h², s¢, s².

В соответствии с первым законом термодинамики теплота жидкости q¢ расходуется на увеличение ее внутренней энергии и совершение работы:

Принимают, что при Т₀ = 273,15 К внутренняя энергия равна нулю. Тогда . Так как в процессе нагревания жидкости удельный объем изменяется незначительно, то можно принять, что . Поэтому, пренебрегая работой расширения жидкости, получим:

С другой стороны, внутренняя энергия может быть определена через энтальпию по выражению:

Þ .

Количество теплоты, затраченное на парообразование 1 кг воды при температуре кипения до сухого насыщенного пара, называется теплотой парообразования и обозначается буквой r:

Внутренняя энергия сухого насыщенного пара равна:

Приращение энтропии в процессе парообразования определяется формулой:

За нулевое состояние, от которого отсчитываются величины s¢ и s², принято состояние воды в тройной точке. Значения энтропий s¢ и s² также берутся из таблиц воды и водяного пара.

Удельный объем u_х, энтропия s_х и энтальпия h_х влажного насыщенного пара определяются по правилу аддитивности. Поскольку в 1 кг влажного пара содержится х кг сухого и (1 – х) кг кипящей воды, то

Однофазные состояния некипящей воды и перегретого пара задаются двумя параметрами. По заданным давлению и температуре из таблиц воды и перегретого пар находят значения u, h, s.

Кроме того, теплота перегрева пара может быть определена по выражению:

где с_рп – средняя теплоемкость перегретого пара.

Так как процесс перегрева пара происходит при постоянном давлении, то энтальпию перегретого пара можно определить по формуле:

а энтропия перегретого пара определяется по формуле:

4. Ts – диаграмма водяного пара

Как и в случае газов для графического изображения и исследования термодинамических процессов с паром, наряду с рu— диаграммой широко применяется Тs— диаграмма. Эта диаграмма удобна тем, что в ней площадь под процессом дает количество тепла, участвующего в данном процессе.

Поскольку энтропия воды при t = 0 °С (273 К) условно принята равной нулю, то при построении Тs— диаграммы для пара точка 1 процесса парообразования ложится на ось ординат на 273 К выше абсолютного нуля.

Тs— диаграмма строится следующим образом (рис. 5.2).

Сначала наносится на Тs— диаграмме исходная точка 1.

1. Изменение энтропии жидкости в процессе ее нагрева 1-2 при р =const:

Так как здесь , значит, если считать ,

Следовательно, изменение энтропии нагреваемой жидкости представляется в Тs— диаграмме логарифмической кривой.

2. Изменение энтропии в процессе парообразования 2-3. Процесс парообразования – процесс кипения воды протекает и при p = const и при T = =const, т.е. изобарно-изотермически.

Приращение энтропии при испарении 2-3 определится путем интегрирования общей формулы

В этом процессе , . Тогда,

;

Следовательно, изменение энтропии влажного пара представляется в Тs— диаграмме прямой, параллельной оси 0s.

3. Изменение энтропии в процессе перегрева пара 3-4 определится аналогично

, но .

или же, воспользовавшись средним значением теплоемкости пара с_рп в процессе его перегрева от T_s до Т_пер, получим:

Следовательно, изменение энтропии перегретого пара представляется в Тs— диаграмме логарифмической кривой.

Линия 1-2-3-4 дает изменение энтропии пара и его температуры при р = const и, очевидно, является изобарой.

Откладывая на диаграмме для разных температур значения s¢ и s², получим нижнюю и верхнюю пограничные кривые. При этом значения s¢ и s², могут быть определены по следующим формулам:

Пограничные кривые делят диаграмму на три части: влево от А¢К располагается область жидкости, между кривыми А¢К и А²К – область влажного пара, вправо от А²К и вверх от точки К – область перегретого пара.

На диаграмму наносят изобары, изохоры, изотермы а в области влажного пара – линии равных степеней сухости (х = const). Причем в области влажного пара изобары-изотермы представляют собой прямые линии, параллельные оси абсцисс. Область диаграммы, лежащая ниже изобары тройной точки, изображает различные состояния смеси «пар + лед».

5. hs – диаграмма водяного пара

Ts— диаграмма, весьма наглядно изображающая процессы парообразования, дает полную характеристику свойств водяного пара. Однако у Ts— диаграммы есть один существенный недостаток, заключающийся в том, что количество теплоты, участвующее в процессе на этой диаграмме, изображается площадью под процессом. Это приводит к затруднению для практического использования и вычисления по этим диаграммам. Этого недостатка лишена hs— диаграмма, которая дает возможность получать значения теплоты изобарного процесса не в виде площадей, как это имеет место в Ts— диаграмме, а в виде отрезков прямых.

Для процесса р = const:

Т.е. тепло сообщенное в процессе р = const, равно изменению энтальпии в этом процессе.

hs— диаграмма водяного пара позволяет без применения формул и таблиц определять параметры пара, например, энтропию, энтальпию, температуру, паросодержание (степень сухости – х), т. е. параметры, вычисление которых требует применения громоздких формул и сложных арифметических вычислений. hs— диаграмма для пара строится следующим образом (рис. 5.3).

1. На оси абсцисс откладываются значения энтропий s, а на оси ординат значения энтальпий h. Условно принято, что энтальпия и энтропия воды при t = 0 °С равны нулю (t₀ = 0), т.е. начальная точка 1 изобарного процесса парообразования условно перемещается в начало координат (h₀ = 0).

2. Вначале строится нижняя пограничная кривая (кривая кипящей воды) (х = 0) по формулам:

3. Затем строится верхняя пограничная кривая (кривая сухого насыщенного пара) (х = 1) по формулам:

4. В области влажного пара наносится ряд линий равного давления (изобар). Изобары влажного насыщенного пара в hs— диаграмме представляют собой прямые, проходящие под некоторым наклоном к оси s. Следовательно, зависимость h_x от s_x можно представить в виде уравнения:

где A,B – некоторые постоянные коэффициенты.

Как известно, этими же линиями будут определяться и изотермы влажного пара, поскольку в области влажного насыщенного пара изотермы и изобары совпадают.

5. В области перегретого пара изобары наносятся по формулам:

Изотерма перегретого пара поднимается слева направо, но гораздо слабее, чем изобара. Подъем ее уменьшается по мере удаления от пограничной кривой x = 1 и она асимптотически приближается к горизонтали, будучи обращена выпуклостью к верху. Это объясняется тем, что с увеличением степени перегретости пара его свойства приближаются к свойствам идеального газа, у которого h = const при T = const. В h, s – диаграмме водяного пара наносят также линии u = const, идущие круче изобар.

Тема: «ТЕРМОДИНАМИКА ПОТОКОВ» (2 часа)

1. Общие сведения о термодинамике потоков.

2. Уравнение неразрывности газового потока. Скорость истечения газа и расход газа.

3. Анализ движения газа в суживающемся сопле.

4. Переход через скорость звука.

5. Общие закономерности дросселирования газов.

6. Особенности дросселирования идеального и реального газа. Эффект Джоуля-Томсона.

7. Параметры дросселирования реального газа.

Основная литература

1. Амерханов Р.А., Драганов Б.Х. Теплотехника. — М.: Энергоатомиздат, 2006. – 432 с.

Дополнительная литература

1. Теплотехника. /А.П. Баскаков, Б.В. Берг и др. – М.: Энергатомиздат, 1991. – 224 с.

2. Техническая термодинамика. / Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. – М.: Издательский дом МЭИ, 2008. – 496 с.

Дата добавления: 2015-11-26 ; просмотров: 3155 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник статьи: http://helpiks.org/6-245.html