Термодинамика реальных газов и паров (В.К.Кошкин, Т.В.Михайлова. Москва, 1982 г), страница 6

(2.51) Дпя идеального газа, согласно уравнению первого законе термодинамики, мы имени ~ = ~=РТ~ ~и /2 )1ж/кг, (2.52) / поскольку дпя него при Т ОО/1эк ~)И = О, Ог = О. Однако дпя пара как р к еапьиого газа эти соотношения являются неверными, так как дпя пара при Т=ООПМ ~)М чЬО Н1 ФО. Внутренняя энергия пара изменяется н при Т= О0/ГЙ'за счет работы дисгрегации — работы, идушей иа преодоление сип взаимодействия между мопекупами жидкости при испарении, т.е. дпя пара ~,ь1, так как Й~>//.

Поэтому уравнения первого закона термодинамики дпя пройесса Т-6' Т= с'Ойй в п нме- Р не»ии к понятию идеапьиого газа становятся иедействитепьными дпя парэ как реального газа я тепло процесса может быть опредепено как 44 ~ =ни~~, (гЛ3) Изменение внутренней энергии в изотермическом пропессе может быть определено по формуле (согпасно (2.46)): г1Й.

-Д1-(О~Я~ —,О/Ф~) )1ж/кг. (2Л4) Работа изоте ермического процесса определяется из обшего уравнения первого закона термодинамики (2.53): ь' = ~ -Ой. П»к/~~. (2Л5) Таким об азом и р, д я расчета изотермического процесса по диаграмме гб' необходимо по диаграмме определить Д~ д е (»~ ° О/, дд и рассчитать д,,~1/, 4. Адиабатный (изоэнтропийный) цроцесс ( $ 0). Адиабатиые процессы в,О//,'/о, Ы -координатах изображены на рис.

19 Р р иде адиабатного процесса во ра: . 2. процесс еда~ного пара сс днабатный проц~со сухо о „ 3. А б ый процес~ пере к Рассмотрим все три вида адиабат водяного пара: 1. Аднабата влажного пара (процесс 1-2). П и р адиабатном расширении влажных паров с большой степенью влажности влажный пар подсушивается и его паросодержанне,М увеличивается. Наоборот, при аднабатном расширении впажиых паров с большой степенью сухости происходит нх кондеисадия и снижение степени сухости Х. С уществует приближенное уравнение Цейнера дпя адиабаты влажного пара вида ОО' ООУЕ1~ . Если при аднабатном процессе расширения пар в начальном состоянии бып уже влажным, то уравнение вдиабаты влажного пара имеет вид 45 (2.58) (2 59) К9.1Р35+0,1К-СОт~, (2 56) В этой формуле Х - начальное при ресширеиии ипи конеч- ное — при сжатии.

Это уравнение применимо лишь как при- ближенное и топько дпя паров со степенью сухости Я'>0,7. Спедоватепьно, в уравнении (2.56) показатепь адиабат- иого процесса влажного насыщенного пара К 1,035+ 0,1 Х, но это эмпирическое значение величины К дпя влажного на- сыщенного пара и, конечно, в этом случае К~ Р с'~ И.И. Новиковым выведена теоретически зиачитепьио бо- пее точная формула дпя вычисления показатепя адиабаты влажного пара. Эта формула И.И. Новикова дпя показателя адиабаты К влажного пара имеет сложный вид.

При некоторых упрощениях можно принять по Новикову показатель адиабаты К впажиого пара Если же дпя адиабаты влажного паре принять обычное уравнение как и дпя газов ри "-ауугКб то тогда среднее значение покезатепя адиабаты К влажного пара в иитервапе от начального состояния Д, Р~ до неко- торого конечного,й~~ , ф найдется как ~ЧР~ ~Рг ф~б-~к6, Воспользовавшись термодинамическими табпицами, мож- но по заданным значениям давпений р и р в начале и кон- це адиабатного процесса и по заданному иачапьиому значе- нию объема б!~ вычислить из условия 1~=3~ с большой сте- пенью точности конечный объем Я и показатель адиабаты К впажиого пара как во всем интервале, так и в данной точке. Уравнение работы расширения произведенной паром в ! адиабатном пропессе! определится из следующих соотношений.

Ппя адиабатиого процесса как изоэнтропийного процес- са имеем Ф = О, з = СРЛук. Спедоватепьно, согпасио пер- вому закону термодинамики ймеем 46 Ни+~-01 (2.61) дЯ = — 1 11ж!'кг1 дй. джукг. (2.62) Вычисление стИ. можно легко произвести по 88- диаграмме дпя пара. Согласно (2.46) имеем Ли -Л~'-(0~К~ -Р,и;) ДжУ . (2.63) Определив л ' и лг >,(~~,Д !7~~ ! Ку из диаграммы, подсчитаем величины Дм'.

и 2. Адиабата сухого насыщенного паре (процесс 1 — 2). ! ! При адиабатиом расширении сухой насыщенный пар переходит во влажный. Наоборот при адиабатиом сжатии сухой насыщенный пар переходит в перегретый. По 11ейнеру показатель адиабаты К сухого насыщенного пара получается из значения показателя адиабаты дпя влажного пара при Х = 1: .б - 1,135; уравнение адиабаты сухого насыщенного пара примет вид ,0С ' = с71иИ . 1,135 (2,64) В этом уравнении вепичииа показатепя адиабаты К 1 135 является эмпирическим коэфицнентрм и, спедоветепьио не определяется отношением ж (Кь ж ), в то время как дпя Ср. идеального газа покезатепь адиабатного процесса всегда ~р равен С~! 3.

Адиабата перегретого пара. !! !! Ппя процесса 1-2 в начале и конце пар перегретый. ! ! Ппя процесса 1 — 2 иачапьное состояние — пар перегретый, конечное состояние — пар влажный насыщенный. Ппя перегретого пара эмпирическое уравнение адиабатного процесса имеет вид ,~1(~ '3- ~"РД81 1,3 (2.65) Это уравнение более точно, чем уравнение Пейнера дпя впежного и сухого паров и здесь также показвтепь адиабаты с Р к 4~, а явпяется лишь эмпирическим коэффициентом. Ф' Если рассмотреть процесс 1 — 2 (рис. 19), когда в процессе адиабатного расширения перегретый пер переходит в сухой насыщенный, а затем и во впежный, то расчет такого адиабатного процесса надо вести по его отдельным участкам.

Дпя участка Л/ иадуЪ пользоваться уравнением адиабеты перегретого пера (у~ ' БОРЕМ~. 47 Дпя участка процесса М уже необходимо пользоваться уравнением адиабаты сухого насыщенного пара, например, уравнением Бейиера: рд" 3' - бРРгб Контрольная карточка 14 Ответ Вопрос 1. Можно пи при изохориом процессе охлаждения перегретый пвр перевести в жидкость? 2. Можно пи в адиабатиом процессе расширения сухой насыщенный пар перевести в жидкость? 3. Можно пи в изобарном процессе отвода тепла перегретый пар перевести в жидкость? 4.

Чему равна работа расширения пара в изотермическом пропессе? 1 — нельзя; 2 — можно; 3 — можно, при соблюдении определенных условий. 1 — непьзи; 2 — можно; 3 — можно, при соблюдении определенных условий. 1 — нельзя; 2 — можно; 3 — можно, ппи соблюдении определенных условий. — — у уз ~/ 2 — 1 3 -У =у-~и. Гпввв Ш ПРЯМЫЕ ПАРОВЫЕ ЦИКЛЫ (ИЛЕАЛЬНЫЕ ЦИКЛЫ ПАРОСИЛОВЫХ УСТАНОВОК) й 16. Пв овой цикл Реикинв полного асши ения На рис. 20 представпеив схема простейшей паросиповой установки, где 1 — паровой котел; 2 — пвроперегреватепь; 3 - паровая турбина; 4 - конденсатор; 5 — питательный насос. Обычно рабочим телом в паросиповых стационарных установках является вода.

Вода с температурой ~~ поступает в паровой котел 1, где оиа нагревается до кипения, испаряется и превращается в насыщенный пар. Затем насыщенный пвр поступает в пвроперегреватепь 2, где ои подсушиввется и перегревается при постоянном давлении. Из пвроперегреватепя перегретый пар с параметрами 7л ~гл 0 поступает в паровую турбину 3, где, расширяясь, производит полезную работу. Отработавший пар поступает в конденсатор 4, где ои конденсируется при постоянном давлении в воду с температурой . Затем конденсат (вода) питательным насосом 5 снова подается в паровой котел 1 н цикл повторяется.

Ог ! Рис, 20 Рис, 21 1 2- 4 5 6— 48 5. Как изменится степень сухости влажного пара при адиабатном расширении? 6. Что собой представляет показатель адиабаты паров: а) влажного насыщенного пара; б) сухого насыщенного пара, в) перегретого пара. 1 — уменьшится; 2 — увеличится; 3 - остается неизменной; 4 — может уменьшаться и может увеличиваться — все зависит от положения начальной точки. 1,4; 1,035 + 0,12 6'р Р 1,6.351 Р 1,3. гл ~ Совокупность термодинвмических процессов, происходящих в отдельных элементах паросиповой установки~ и образует цикл паросиповой установки.

На рис 21 представлен паровой цикл Реикииа полного расширения в,Ф~г- координатах. Процесс АВ - подкачка воды в паровой котел 1 питательным насосом 5. Дж/кг. (3.2) 50 Поскольку жидкость практически иесжимаеме (1/ ой71ВВ), считаем, реботу в данном пропессе равной нудю, что 'отвечает изохориому процессу. При атом температура воды, 'о поступающей в котел, 1~ ~ 0 С. Процесс ВС (процесс,0 Ю/ВВВ ) можно разделить на три процесса: 1 — 2 — подогрев жидкости; 2 — 3 — кипение и испарение, оба ати процесса происхо- дят в паровом котле 1; 3 — 4 — перегрев пера в пароперегреватепе 2.

Продесс СД вЂ” адиабатиое расширение перегретого пара в паровой турбине 3. Процесс ДА — охпаждеиие и конденсации пара в воду в конденсаторе 4 при /1 =СО/Вйг. В зависимости от копичества тепла, подведенного в процессе ВС, в точке С можно подучить пар в трех состояниях: влажный, сухой насыщенный пар, перегретый пар. Дпя впажиого насыщенного пара затраченное иа его образование тепло определится по формуле л-/( =л 7/ Х 7//к Дж/кг. (3.1) Дпя сухого насыщенного пара затраченное на его образование тепло будет А-4- ~ж " Дпя перегретого пара соответственно .~-.~~„, Д./к, Однако весь цикл схематично можно упростить, если рассматривать все пропессы парообразования и Р расширения пара совершающимися в одном и в г в/р„к, у,, ь/ том же дипиндре с порш- нем и, если учесть, что ф ВУ объем воды во много раз меньше объема пара так, что объемом Кж .можно у пренебречь (/~~ с 0) (рис.

22). Рис. 22 Поскольку ц" С О, можно условно полагать, что процессы подогрева ж,идкости переносятся иа изохору АВ (ипи,что одно и то же,можно считать, что 1 - 2 изобариый процесс с к)(/ = 0.) Итак, пусть в точке А имеем 1 кг воды, объемом-которого пренебрегаем. В продессе А-В производится подкачка воды в котеп и ее подогрев там до температуры кипения. Изменением объема воды в атом процессе подогрева также пренебрегаем.