При влажном паре называется

Влажный пар и его параметры

Водяной пар

Основные понятия

Газообразные тела (с примесью одноименной жидкости в виде взвешенных мелкодисперсных частиц или без нее) принято называть парами.

Все пары являются реальными газами и подчиняются всем присущим этим газам закономерностям, в частности закономерностям фазовых переходов.

Образование пара из одноименной жидкости происходит посредством ее испарения или кипения. Между этими двумя процессами существует принципиальное различие.

Испарение жидкости может происходить лишь с открытой поверхности и при любой температуре.

С повышением температуры жидкости процесс испарения ускоряется, т.к. средняя скорость движения молекул возрастает.

Кипение жидкости может происходить и при отсутствии открытой поверхности. Сущность его состоит в том, что образование пара происходит в основном в объеме самой жидкости.

В сосуде одновременно происходят противоположные процессы испарения жидкости и конденсации пара.

Пока концентрация молекул пара в паровоздушной смеси мала, первый процесс превалирует над вторым. Вместе с этим увеличивается и парциальное давление пара Р_п в паровоздушной смеси; парциальное же давление воздуха Р_в уменьшается, ибо избыток его удаляется в окружающую среду через обратный клапан, но суммарное давление паровоздушной смеси остается неизменным.

С повышением парциального давления пара скорость испарения жидкости уменьшается, а скорость обратной конденсации пара возрастает и в конечном итоге наступает момент, когда скорости обоих процессов становятся одинаковыми, а Р_п устанавливается одинаковым.

Пар какого-либо вещества, находящийся в динамическом равновесии с одноименной жидкостью, называется насыщенным.

Температура и давление насыщенного пара взаимосвязаны и каждой температуре соответствует вполне определенное давление насыщения.

По мере роста температуры паровоздушной смеси содержание воздуха в ней уменьшается за счет вытеснения его паром через обратный клапан. Поэтому наступает момент, когда из сосуда удаляются последние остатки воздуха и в верхней его части остается один лишь насыщенный пар.

Этот момент отмечается тем, что давление насыщенного пара становится равным давлению окружающей среды, под которым все время находилась жидкость, а потому становится возможным кипение жидкости.

Температура, при которой давление насыщения становится равным внешнему давлению на жидкость, называется температурой кипения; она является функцией внешнего давления и с увеличением его возрастает.

После начала кипения в рассматриваемом сосуде продолжение подвода тепла сопровождается дальнейшим парообразованием, причем давление в нём сохраняется неизменным, т.к. излишки пара вытесняются через обратный клапан. Неизменной остается и температура, как пара, так и самой жидкости. Такой процесс продолжается до полного выкипания жидкости, и, наступает момент, когда весь сосуд оказывается заполненным лишь насыщенным паром, температура которого еще равна температуре кипения.

Пар какого-либо вещества, не содержащий в себе одноименной жидкости и имеющий температуру кипения при данном давлении, называется сухим насыщенным.

Пар какого-либо вещества, температура, которого превышает температуру кипения при данном давлении, называется перегретым.

Состояние перегретого пара определяется значениями двух независимых параметров, в качестве которых наиболее часто используются давление и температура.

С повышением перегрева пар по своим свойствам приближается к идеальному газу.

При изобарном отводе теплоты от сухого насыщенного пара температура его не изменяется, а вместо этого начинается конденсация пара, и по всему его объему образуются мельчайшие капельки жидкости.

Насыщенный пар какого-либо вещества, содержащий в себе одноименную жидкость в виде взвешенных мелкодисперсных частиц, называется влажным насыщенным паром.

Представив себе влажный пар как механическую смесь сухого насыщенного пара и равномерно распределенной в нем жидкости, можно определить степень сухости х влажного пара как массовую долю содержащегося в нем сухого насыщенного пара.

Очевидно, величина х может изменяться от единицы (что соответствует сухому насыщенному пару) до нуля (что соответствует кипящей воде).

Таким образом, состояние влажного пара определяется значениями двух независимых параметров, – давления (или температуры) и степени сухости.

Влажный пар и его параметры

Объем влажного пара можно представить как сумму объемов двух компонентов.

где х – степень сухости пара.

Первое слагаемое представляет собой объем жидкости, содержащейся в 1 кг влажного пара, а второе – объем содержащегося в нем сухого насыщенного пара.

Для превращения 1 кг кипящей воды в сухой насыщенный пар при постоянном давленииему необходимо сообщить количество теплоты, называемое теплотой парообразования:

Часть теплоты парообразования расходуется на увеличение внутренней энергии, связанное с совершением работы против сил взаимного притяжения молекул (внутренняя теплота парообразования). Остальная часть теплоты парообразования расходуется на работу расширения, не связанную с наличием сил молекулярного взаимодействия (внешняя теплота парообразования).

С помощью теплоты парообразования r энтальпия влажного пара определяется следующим образом.

В процессе парообразования при Р=const

где х – степень сухости влажного пара.

i_x

Энтропия влажного пара:

а для данного случая

s_x (*)

где Т_н – температура кипения при заданном постоянном давлении.

Для сухого насыщенного пара х=1, поэтому

Формула (*) может быть записана так

s_x

Дата добавления: 2016-02-09 ; просмотров: 3153 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник статьи: http://helpiks.org/6-87645.html

Основные понятия и определения водяного пара

Парообразование – процесс превращения вещества из жидкого состояния в газообразное.

Испарение – парообразование, которое происходит всегда при любой температуре со свободной поверхности жидкости или твердого тела.

Кипение – процесс парообразования, как на свободной поверхности жидкости, так и внутри ее (наступает при некоторой температуре, зависящей от физических свойств рабочего тела и давления).

Конденсация – переход вещества из газообразного состояния в жидкое или твердое.

Конденсат – жидкость полученная при конденсации пара.

Сублимация – процесс перехода твердого вещества непосредственно в пар.

Насыщенным называется пар, находящийся в термическом и

динамическом равновесии с жидкостью, из которой он образуется.

Сухим насыщенным называется пар, в котором отсутствуют взвешенные частицы жидкой фазы. Его удельный объем и температура являются функциями давления. Поэтому состояние сухого пара можно задать любым из параметров – давлением, удельным объемом или температурой.

Влажным насыщенным паром называется двухфазная смесь, представляющая собой пар со взвешенными в нем капельками жидкости. Состояние влажного пара характеризуется двумя параметрами: давлением (или температурой насыщения t_s, определяющей это давление) и степенью сухости пара.

Степень сухости (х) – массовая доля сухого насыщенного пара во влажном. Обратная величина степени сухости (1-х) – степень влажности.

Перегретый пар – это пар, температура которого превышает температуру насыщенного пара того же давления. Состояние перегретого пара, как и любого газа, определяется двумя любыми независимыми параметрами (пар является насыщенным; по своим физическим свойствам приближается к газу и тем ближе, чем выше степень перегрева).

1.20. p,v-диаграмма водяного пара

Рассмотрим процесс получения пара. Для этого 1 кг воды при температуре 0 0 С поместим в цилиндр с подвижным поршнем. Приложим к поршню извне некоторую постоянную силу P. Тогда при площади поршня F давление будет постоянным и равным . Изобразим процесс парообразования (превращения вещества из жидкого состояния в газообразное) в p,v-диаграмме.

Рис. 1.18. p,v-диаграмма водяного пара

Начальное состояние воды, находящейся под давлением р и имеющей температуру 0 0 С, изобразится на диаграмме точкой а₀. При подводе теплоты к воде ее температура постепенно повышается до тех пор, пока не достигнет температуры кипения t_s, соответствующей данному давлению. При этом удельный объем жидкости сначала уменьшается, достигает минимального значения при t=4 0 С, а затем начинает возрастать (аномалия у воды). Состояние жидкости, доведенной до температуры кипения, изображается на диаграмме точке .

При дальнейшем подводе теплоты начинается кипение воды с сильным увеличением объема. В цилиндре теперь находится двухфазная среда – смесь воды и пара, называемая влажным насыщенным паром. По мере подвода теплоты количество жидкой фазы уменьшается, а паровой – растет.

Температура смеси при этом остается неизменной и равной t_s, так как теплота расходуется на испарение жидкой фазы. Следовательно, процесс парообразования на этой стадии является изобарно-изотермическим.

Наконец, последняя капля воды превращается в пар, и цилиндр оказывается заполненным только паром, который называется сухим насыщенным. Состояние его изображается точкой .

При сообщении сухому пару теплоты при том же давлении его температура будет увеличиваться, пар будет перегреваться. Точка а изображает состояние перегретого пара и в зависимости от температуры пара может лежать на разных расстояниях от точки .

Если рассмотреть процесс парообразования при более высоком давлении, то можно заметить следующие изменения. Точка а₀ остается почти на той же вертикали, так как вода практически несжимаема. Точка смещается вправо, ибо с ростом давления увеличивается температура кипения, а жидкость при повышении температуры расширяется. Что же касается пара (точка ), то, несмотря на увеличение температуры кипения, удельный объем пара все-таки падает из-за более сильного влияния растущего давления.

Поскольку удельный объем жидкости растет, а пара падает, то при постоянном увеличении давления мы достигнем такой точки К, в которой удельные объемы жидкости и пара сравняются. Эта точка называется критической. В критической точке различия между жидкостью и паром исчезают. Для воды параметры критической точки составляют: ; ; . При температурах, больших критической, возможно существование только одной фазы. Название этой фазы (жидкость или перегретый пар) в какой-то степени условно и определяется обычно ее температурой.

Наименьшим давлением, при котором еще возможно равновесие, воды и насыщенного пара, является давление, соответствующее тройной точке. Под последней понимается то единственное состояние, в котором могут одновременно находится в равновесии пар, вода и лед (точка ) Параметры тройной точки для воды: ; ; . Процесс парообразования, происходящий при абсолютном давлении , показан на диаграмме , которая практически совпадает с осью абсцисс. При более низких давлениях пар может сосуществовать лишь в равновесии со льдом (сублимация — процесс парообразования из льда).

Если теперь соединить одноименные точки плавными кривыми, то получим:

1) нулевую изотерму I — каждая точка соответствует состоянию 1 кг воды при 0 0 С и давлении р;

2) нижнюю пограничную кривую II – зависимость от давления удельного объема жидкости при температуре кипения t_s;

3) верхнюю пограничную кривую III – зависимость удельного объема сухого насыщенного пара от давления.

Все точки горизонталей между кривыми II и III соответствуют состоянию влажного насыщенного пара, точки кривой II определяют состояние кипящей воды, точки кривой III – состояние сухого насыщенного пара. Влево от кривой II до нулевой изотермы I лежит область некипящей однофазной жидкости, вправо от кривой III – область перегретого пара.

Кривые II и III определяют область насыщенного пара, отделяя ее от области воды и перегретого пара. Их называют пограничными.

Источник статьи: http://studopedia.su/7_47284_osnovnie-ponyatiya-i-opredeleniya-vodyanogo-para.html