Параметры состояния сухого насыщенного пара

Содержание

Параметры состояния сухого насыщенного пара
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Состояние — сухой насыщенный пар
Параметры и функции состояния водяного пара
Основные параметры сухого насыщенного пара
Основные параметры перегретого пара

Параметры состояния 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

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Состояние — сухой насыщенный пар

Состояние сухого насыщенного пара является переходным и неустойчивым в тепловом отношении. Всякий дополнительный подвод тепла к нему сопровождается повышением температуры. [1]

Состояние сухого насыщенного пара определяется его давлением или температурой. [2]

Состояние сухого насыщенного пара крайне неустойчиво, так как незначительный отвод теплоты от него при постоянном давлении связан с превращением сухого пара во влажный, а незначительный приток теплоты превращает его в перегретый пар. В связи с этим опытное определение удельного объема и сухого пара довольно сложно. [3]

Состояние сухого насыщенного пара изобразится точкой 2, лежащей левее точки 2, так как удельный объем сухого пара уменьшается с ростом давления. [4]

Состояние сухого насыщенного пара , так же как и состояние кипящей жидкости, определяется одним параметром. Поэтому, если задано давление р, то можно определить все остальные параметры сухого насыщенного пара. [5]

Состояние сухого насыщенного пара неустойчиво. Процесс от точки / может идти в направлении перегрева пара или, наоборот, в направлении его конденсации. [6]

Состояние сухого насыщенного пара неустойчиво. Процесс от точки 1 может идти в направлении перегрева пара или, наоборот, в направлении его конденсации. [7]

Параметры состояния сухого насыщенного пара вполне определяются его давлением или его температурой. [8]

Особенностью состояния сухого насыщенного пара является то, что любой из его трех параметров — р, v и t — своим значе-ние м определяет значение двух других. Например, какому-либо значению давления сухого насыщенного пара соответствует совершенно определенное значение температуры и удельного объема. В табл. I приведены значения удельного объема v и удельного веса Y сухого насыщенного пара при разных давлениях. Из этих значений следует, что удельный объем с возрастанием-давления беспрерывно уменьшается и достигает минимума при критическом. [9]

Лиг соответствуют состоянию сухого насыщенного пара , / ги, и hw2 — воды при насыщении. [10]

Точка 5 соответствует состоянию сухого насыщенного пара . Площадь 4 — 5 — 8 — 7 — 4 соответствует теплоте парообразования г. Кривая 5 — / изображает процесс перегрева пара в пароперегревателе, а точка 1 — состояние перегретого пара после пароперегревателя. [11]

Точка / соответствует состоянию сухого насыщенного пара , образующегося в котле при давлении PI. В результате отвода тепла отработавший пар полностью конденсируется, а образовавшийся конденсат водяным насосом подается в котел. [12]

При полном испарении жидкости состояние сухого насыщенного пара определяется одним параметром: давлением или температурой. Поэтому объем, внутренняя энергия и энтальпия определяются по таблицам насыщенного пара по давлению или температуре. [13]

В то же время состояние сухого насыщенного пара изображается всего лишь одной точкой. Самый незначительный отвод тепла от такого пара вызывает немедленную конденсацию части его, а незначительный нагрев — — — перегрев пара. [14]

Все точки, соответствующие состоянию сухого насыщенного пара , образуют плавную кривую KL, которая, таким образом, является верхней пограничной кривой. По форме она почти симметрична линии АК, но в точке L не заканчивается, а продолжается вниз, отделяя область двухфазного состояния лед — насыщенный пар от области перегретого пара. [15]

Источник статьи: http://www.ngpedia.ru/id461989p1.html

Параметры и функции состояния водяного пара

Здравствуйте! Водяной пар может быть трех видов: влажным насыщенным, сухим насыщенным, перегретым. Рассмотрим все три вида.

Влажный насыщенный пар. Удельный объем влажного насыщенного пара находится из выражения

где υ» — удельный объем сухого насыщенного пара; υ’ — удельный объем воды при температуре парообразования и том же давлении, что и объем υ».

Двумя штрихами в технической термодинамике принято обозначать параметры и функции состояния сухого насыщенного пара, а одним штрихом — величины, характеризующие состояние воды при температуре парообразования.

При небольших давлениях (p 0,8 объем жидкости υ'(1—х) можно не учитывать и приближенно определять удельный объем влажного насыщенного пара из соотношения υ ≈ υ»x. В процессе парообразования при постоянном давлении для получения 1 кг влажного насыщенного пара к 1 кг кипящей жидкости необходимо подвести количество теплоты

Так как в процессе при р = const количество теплоты равно изменению энтальпии, то величину энтальпии i влажного насыщенного пара можно определить из выражения

q = rx = i—i’ или i=i’+rx. (2)

Энтальпия i’ кипящей воды при температуре парообразования и теплота парообразования г соответствуют тому же давлению, что и энтальпия i. Так как величина энтальпии при 273 К принимается за нуль, то энтальпию i’ кипящей воды можно найти из выражения

где сm — средняя массовая теплоемкость воды в интервале температур от 273 К до Тн.

Энтальпия i’ кипящей воды, как следует из выражения (3), численно равна количеству теплоты, которая затрачивается для нагревания 1 кг воды от 0° С до температуры кипения tн при р = const.

В соответствии с уравнением первого закона термодинамики q = ∆u+l имеем

Анализ этого выражения показывает, что теплота парообразования r складывается из внутренней теплоты парообразования u»- u’, затрачиваемой на изменение внутренней энергии (преодоление сил притяжения между молекулами), и внешней теплоты парообразования p (u»- u’), равной работе против внешних сил. Для давлений меньше 20 МПа внешняя теплота парообразования незначительна и не превышает 13% от величины r.

Энтропию влажного насыщенного пара найдем из выражения

Так как в процессе парообразования при p=const T=const, то с учетом уравнения (1) получим

где s’— энтропия воды при температуре парообразования и том же давлении, что и величины s, г и Tн.
Величину s’ можно определить из соотношения

Пределы интегрирования в выражении (4) приняты в соответствии с условием, что при 273 К энтропия равна нулю.

Сухой насыщенный пар.

Состояние сухого насыщенного пара определяется значением одного параметра, например давления или температуры парообразования, так как другой параметр состояния — степень сухости — имеет определенное значение х=1. Параметры и функции состояния сухого насыщенного пара можно определить по выведенным выше формулам (1), (2) для влажного пара при условия х = 1.

Перегретый пар.

Для получения перегретого пара в котельном агрегате устанавливают специальный теплообменник (пароперегреватель), в котором происходит перегрев влажного насыщенного пара. Для характеристики состояния перегретого пара должны быть известны два любых параметра состояния пара, например давление и температура. Вместо параметров могут быть заданы функции состояния (энтальпия или энтропия).

Энтальпия перегретого пара находится из выражения

где сpm—массовая средняя изобарная теплоемкость пара в интервале температур от Tн до Т.

Энтропия перегретого пара определяется следующим образом

В уравнения (5) и (6) необходимо подставлять значения величин i», s» и cpm при том же давлении, для которого определяются энтальпия i и энтропия s. Исп.литература: 1) Теплотехника и теплотехническое оборудование предприятий промышленности строительных материалов и изделий, Н.М. Никифорова, Москва, «Высшая школа», 1981. 2) Теплотехника, Бондарев В.А., Процкий А.Е., Гринкевич Р.Н. Минск, изд. 2-е,»Вышейшая школа», 1976.

Источник статьи: http://teplosniks.ru/texnicheskaya-termodinamika/parametry-i-funkcii-sostoyaniya-vodyanogo-para.html

Основные параметры сухого насыщенного пара

Сухой насыщенный пар характеризуется давлением Р и температурой t_S. Процесс перехода жидкости в сухой насыщенный пар при постоянном давлении и температуре изображается на рис.7.2 отрезком bc. Количество теплоты, затраченное в этом процессе на превращение 1 кг воды при температуре кипения в сухой насыщенный пар, называется теплотой парообразования и обозначается буквой r.

Уравнение первого закона термодинамики для процесса bc имеет вид:

, или , (7.16)

где u — внутренняя энергия сухого насыщенного пара; l — работа расширения при постоянном давлении в процессе парообразования; i — энтальпия сухого насыщенного пара.

Разность внутренних энергий u = u — u, расходуемая на работу против внутренних сил, называется внутренней теплотой парообразования и обозначается буквой :

Количество теплоты, затраченное на работу l против внешних сил, равно:

и называется внешней теплотой парообразования. Таким образом

Энтальпия сухого насыщенного пара определяется по уравнению:

Внутренняя энергия сухого насыщенного пара может быть определена по формулам:

Приращение энтропии в процессе парообразования bc определяется по формуле:

 (7.20)

отсюда энтропия сухого насыщенного пара:

(7.21)

Основные параметры перегретого пара

Перегретый пар характеризуется при заданном давлении более высокой температурой, чем насыщенный пар. Состояние перегретого пара так же, как и газа, определяется двумя параметрами: Р, Т; v, T или Р, v. По мере перегрева сухого насыщенного пара его температура, удельный объем, энтропия и энтальпия увеличиваются, а плотность уменьшается. Количество теплоты, необходимое для перегрева 1 кг сухого насыщенного пара при постоянном давлении Р до температуры Т, определяется по формуле:

или , (7.22)

где – истинная теплоемкость перегретого пара при постоянном давлении;— средняя теплоемкость перегретого пара при постоянном давлении в интервале температур отTs до T.

Величина q_n называется теплотой перегрева. Ее можно определить также из уравнения первого закона термодинамики:

или , (7.23)

где — работа расширения в изобарном процессе перегрева пара; — изменение внутренней энергии в процессе перегрева;i — энтальпия сухого насыщенного пара; i – энтальпия перегретого пара, в соответствии с уравнениями (7.22), (7.23) равна: