Влажный пар и его параметры.

Тройная точка.

Влажный пар представляет собой равновесную систему, в которой одно и то же вещество находится в двух различных агрегатных состояниях. Причем жидкость отделена от пара поверхностью этих частиц. Отдельные части равновесной системы, находящиеся в различных агрегатных состояниях и отделенные друг от друга поверхностью раздела, называются фазами такой системы, а происходящий в ней переход из одного агрегатного состояния в другое называется фазовым превращением.

Если точка а в такой диаграмме изображает исходное состояние вещества, взятого в твердой фазе, то процесс изобарного подвода тепла с переходом вещества сначала в. жидкое, а затем в газообразное состояние изобразится горизонтальной линией a-b-c-d, причем участок ее a-b соответствует нагреву твердой фазы до расплавления, участок b-c нагреву жидкой фазы до температуры кипения и участок c-d перегреву газовой фазы (т. е. паров данного вещества). Точка b соответствует двухфазной системе твердое тело– жидкость, а точка с –двухфазной системе жидкость–пар (т. е. всем состояниям влажного пара). Пока твердая фаза не превратится в жидкую температура будет оставаться постоянной (точка b), а пока вся кипящая жидкость не превратится в сухой насыщенный пар ее температура не будет меняться (точка с). С ростом давления точки b и с расходятся. С уменьшением давления точки b и с сближаются и, наконец, сливаются в одной точке А. При более низких давлениях переход вещества из твердого состояния в газообразное происходит непосредственно, без промежуточного превращения в жидкость (например, по линии e-f-g, на которой точка f соответствует двухфазной системе твердое тело – перегретый пар). Такой процесс называется сублимацией или возгонкой. Обратный переход вещества из газообразного состояния в твердое обычно называют десублимацией. Точка А, соответствующая такому состоянию вещества, при котором оно может находиться во всех трех фазах, называется тройной тоxкой. Каждому веществу в тройной точке свойственны строго определенные значения всех параметров. Так, для воды р_а = 0, 006112 бар, =1, 00021 л/кг 0, 001 м³/кг, t_а=0, 0075 0, 01°С. По решению VI Международной конференции по свойствам водяного пара (1963 г.) тройная точка принята за начало отсчета внутренней энергии и энтропии воды и водяного пара, т. е. U_а=0 и s_а= 0.

 

Влажный пар и его параметры.

Влажный пар как механическую смесь сухого насыщенного пара и жидкости той же температуры, т. е. температуры насыщения, его объем можно представить как сумму объемов указанных компонентов. Непосредственно отсюда вытекает формула для определения удельного объема влажного пара где х– степень сухости пара, - удельный объем кипящей воды, -удельный объем сухого насыщенного 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 p = const ему необходимо сообщить определенное и различное для разных давлений количество тепла, называемое теплотой парообразования. Эта величина обозначается буквой r и, как легко видеть, может быть определена по формуле .

Энтальпия влажного пара определяется по формуле: . Энтропия влажного пара: .

 

 

Is – диаграмма водяного пара

Эта диаграмма широко используется в тепловой технике и строится по данным is.

ОК- нижняя пограничная кривая;

КL – верхняя пограничная кривая.

Изобары выходят из 0 и идут вправо вверх причем в области влажного пара они совпадают с изотермами. В области перегретого пара они расходятся и изотермы уходят вправо.

Линии постоянной степени сухости x=const выходят из критической точки, кроме того на is- диаграмме наносят изохоры V=const.

 

Техническая работа потока.

Представим себе аппарат, назначением которого является совершение технической работы(паровые турбины, компрессор). Движение потока рабочего тела предположим горизонтальным и не будем учитывать изменение кинетической энергии, т. ω ₁ и ω ₂ равны 0. Тогда уравнение первого закона термодинамики: , .

Очевидно, что техническая работа может быть и положительной, и отрицательной. Если давление в аппарате понижается, (как, например, в турбине), то dp < 0, а интеграл больше нуля. И она совершается потоком над внешним объёмом.

Может быть случай, когда давление в аппарате не меняется (теплообменник). Техническая работа не совершается и . очень часто идеализируя работу аппаратов происходящий в нем процесс можно считать адиабатным. В этом случае первый закон запишется: . Следовательно, при адиабатном расширении потока техническая работа совершается за счет снижения энтальпии, а i₁-i₂, которая обозначается буквой h₀ и называется располагаемым теплопадением. Величина h₀ соответствует мах техн. работы, который может быть получен в идеальном аппарате, но никогда не достигается за счет потерь, связанных с необратимостью процесса. Следовательно, энтальпии можно представить себе как термодин. потенциал потока, убыль которого в обратимом адиабатном процессе расширения соответствует по величине тех. работе, совершаемой этим потоком.

Многоступенчатое сжатие.

Политропное сжатие, как и адиабатное, сопровождается повышением температур и при больших степенях сжатия конеч. t получается недопустимо высокой, поэтому при необходимости получ.выс. давление компрессоры выполняются многоступенчатые. Тогда после каждой ступени раб.тело поступает в холодильник, где охлаждается при постоянном давлении до исходной t.

На диаграмме линия 1-2 – политропное сжатие в одной ступени, 1-3-3'- изотермическое сжатие; сплошными линиями показ. трехступенчатое сжатие с 2-умя охлаждениями. Из диаграммы ясно что промежуточное охлаждение раб. тела существенно снижает затрату технической работы (пл. 1-2^/-3^/-2^// -3^//-2^///-4-5-1 < пл. 1-2-4-5-1 ).

 

 

Тройная точка.

Влажный пар представляет собой равновесную систему, в которой одно и то же вещество находится в двух различных агрегатных состояниях. Причем жидкость отделена от пара поверхностью этих частиц. Отдельные части равновесной системы, находящиеся в различных агрегатных состояниях и отделенные друг от друга поверхностью раздела, называются фазами такой системы, а происходящий в ней переход из одного агрегатного состояния в другое называется фазовым превращением.

Если точка а в такой диаграмме изображает исходное состояние вещества, взятого в твердой фазе, то процесс изобарного подвода тепла с переходом вещества сначала в. жидкое, а затем в газообразное состояние изобразится горизонтальной линией a-b-c-d, причем участок ее a-b соответствует нагреву твердой фазы до расплавления, участок b-c нагреву жидкой фазы до температуры кипения и участок c-d перегреву газовой фазы (т. е. паров данного вещества). Точка b соответствует двухфазной системе твердое тело– жидкость, а точка с –двухфазной системе жидкость–пар (т. е. всем состояниям влажного пара). Пока твердая фаза не превратится в жидкую температура будет оставаться постоянной (точка b), а пока вся кипящая жидкость не превратится в сухой насыщенный пар ее температура не будет меняться (точка с). С ростом давления точки b и с расходятся. С уменьшением давления точки b и с сближаются и, наконец, сливаются в одной точке А. При более низких давлениях переход вещества из твердого состояния в газообразное происходит непосредственно, без промежуточного превращения в жидкость (например, по линии e-f-g, на которой точка f соответствует двухфазной системе твердое тело – перегретый пар). Такой процесс называется сублимацией или возгонкой. Обратный переход вещества из газообразного состояния в твердое обычно называют десублимацией. Точка А, соответствующая такому состоянию вещества, при котором оно может находиться во всех трех фазах, называется тройной тоxкой. Каждому веществу в тройной точке свойственны строго определенные значения всех параметров. Так, для воды р_а = 0, 006112 бар, =1, 00021 л/кг 0, 001 м³/кг, t_а=0, 0075 0, 01°С. По решению VI Международной конференции по свойствам водяного пара (1963 г.) тройная точка принята за начало отсчета внутренней энергии и энтропии воды и водяного пара, т. е. U_а=0 и s_а= 0.

 

Влажный пар и его параметры.

Влажный пар как механическую смесь сухого насыщенного пара и жидкости той же температуры, т. е. температуры насыщения, его объем можно представить как сумму объемов указанных компонентов. Непосредственно отсюда вытекает формула для определения удельного объема влажного пара где х– степень сухости пара, - удельный объем кипящей воды, -удельный объем сухого насыщенного 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 p = const ему необходимо сообщить определенное и различное для разных давлений количество тепла, называемое теплотой парообразования. Эта величина обозначается буквой r и, как легко видеть, может быть определена по формуле .

Энтальпия влажного пара определяется по формуле: . Энтропия влажного пара: .

 

 

123Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Case-study использования шпаргалок в Москве
2. Gigabit Ethernet на витой паре категории 5
3. I. 17. Понятие о чистых и занятых парах.
4. I. He могли узы смерти удержать Господа нашего.
5. I. Въезд патриарха в столицу. – Остановка и пребывание его в монастыре св. Афанасия и Кирилла в Кремле. – Возвращение патриарха Никона. – Въезд царя.
6. I. Его руки подняты для благословения.
7. I. Основные физические явления и процессы в электрических аппаратах
8. I. Прочитайте текст и переведите его письменно.
9. I. Смотрите на Него, приготовляющего для Себя престол.
10. I. Устранитесь от ошибочных представлений о покаянии в грехе и печали по его поводу.
11. I. ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕКУЩЕГО СОСТОЯНИЯ, ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ СФЕРЫ КУЛЬТУРЫ И ИСКУССТВА
12. I. Что было хорошего в прежние времена?