Термодинамика и теплопередача Болгарский А.В. Мухачев Г.А. Щукин В.К. (1013761), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Количество теплоты, ссеобходихсое для перевода 1 кг сухого на. сышенного пара при р = сопь1 в перегретый с температурой 1, называют теплотой ссерегревп с)р и определяют по формуле ! с!р = вр ЙТ. ы (9.37) 11Ь Если о — средняя массовая теплоемкость перегретого пара при постоянном давлении, то до= ср (7 Тн) Значение ор берется для перегретого пара по формуле о =1" (7). Энтальпия перегретого пара 1„=1" +д„=1'+г+с (Т вЂ” Т„) (9.89) называется полной теплотой перегретого пара.
11о первому закону термодинамики ол = и„— и" +1, (9.40) 1 = р(о„— о') — работа расширения в изобарном процессе перегрепа пара; и„ вЂ” и" — изменение внутренней энергии в процессе перегрева. Изменение энтропии в равновесном изобарном процессе перегрева равно ечр Г грет т т ' Тч тн гн (9.41) или з„=з" +ср 1и — = 4,1865!и " + — +ср !и — . (9.42) Тн 273 Тр ~ Тр й 5. Т вЂ” з-диаграмма водяного пара Для графического изображения процессов, происходящих в паре, удобно пользоваться Т вЂ” з-диаграммой, ибо в ней площадь под кривой обратимого процесса дает количество теплоты, сообщаемое телу или отнимаемое от него. Так как в системах координат р — о и Т вЂ” з любая точка изображает определенное состояние тела, то точкам д — о-диаграммы должны соответствовать определенные точки Т вЂ” здиаграммы (рис.
9.8). Если было принято условно, что энтропия начального состояния воды зг =- О, то эта точка лежит на оси ординат на 273' выше абсолютного нуля. Перенося по точкам нижнюю пограничную кривую (х = О) из системы р — о в Т вЂ” з-диаграмму, получим соответствующую ей кривую, абсписсами которой являются значения з'. Аналогично наносится верхняя пограничная кривая (х = 1), абсциссами которой будут значения энтропии сухого насыщенного пара э".
ыа Свойства перегретых паров будут тем ближе к свойствам идеального газа, чем больше температура перегрева. г Лз = — х. тн Процесс парообразования заканчивается в точке с, где Г Лз =— т„ Так как процесс парообразования идет при Т„= сопз( и р— =сопз1, изотерма Ь-с является одновременно и нзобарой. дальнейший подвод теплоты снова сопро- К вождается увеличением температуры и энтропии. В процессе перегрева пара (кривая с-е) 7 цз=в 1и— т И Вследствие того что плошади в Т вЂ” з-диаграмме изображают количество подведенной (отведенной) теплоты, то пл.
аЬАΠ— теплота в процессе нагрева жидкости от О' С до температуры кипения; пл. ЬсВА — теплота, подводи- Рис, 9.9 мая к воде в процессе парообразовання; пл, сеС — теплота, затраченная на перегрев пара. Учитывая, что количество теплоты в процессе (> = сопз( равно разности энтальпий о' = (', г = (" — (', д„= (к — (", плошадь, ограниченная ординатами, осью абсцисс и изобарой, проходяпгей через точку, определяет энтальпию в данной точке. Точка пересечения в верхней и нижней пограничных кривых является критической точкой К. Область, лежашая между кривыми аК и сК, — это область влажного насышенного пара, Область, лежашая правее верхней пограничной кривой, — область перегре>ого пара.
Исследования паровых процессов и расчеты сушественно облегчаются при наличии подробной Т вЂ” з-диаграммы, в которой нанесены обе пограничные кривые, сетка изобар и изохор, а также кривые постоянной сухости х = сопз(, которые на рис, 9,8 показаны пунктирными линиями. 0 л ' В С $6. ( — з-диаграмма водяного пара Для изучения н расчетов различных термодинамических г:роцессов, в которых рабочим телом является насышенный и перегретый пар, особо удобна ( — з-диаграмма (рис. 9,9), !!7 В точке Ь диаграммы начинается кипение при Т„=сонэ(, и энтропия в процессе парообразовання повышается В системе координат( — э наносятся пограничные кривые, изобары и изотермы.
Нижняя пограничная кривая и верхняя пограничная кривая строятся по известным значениям г', э',(",з" и сливаются в критической точке К. В области влажного насышенного пара наносятся линии постоянной сухости (пунктирные кривые). В этой диаграмме теплоты жидкостей, парообразованпе и перегрев изображаются, линейными отрезками, а не плошадями. Теплота парообразовання по данной изобаре равна разности ординат точек пересечения изобары с правой и левой пограничными кривыми.
Для пропесса парообразования, пронсходяшего при р = сонэ!, т, е. ~ — ) =Тп. Следовательно, в области влажного насышенного пара нзобары, являясь одноРис. 9.9 временно и изотермахш, представляю~ собой прямые линии с угловым коэффициентом, равным Т„; из диаграммы видно, что изобары пересекают пограничные кривые без излома.
Изохоры, изобары и изотермы в области перегретого пара строятся по точкам. Изобары и изохоры в области перегрева — слабо вогнутые логарифмические кривые; изотермы в области перегретого пара — выпуклые кривые, подннмаюшиеся слева вверх направо. Вид изотерм опг,еделяется температурой, которой они соответствуют. Чем больше температура, тем выше располагается изотерма.
Чем далыпе от пограничной кривой (х = 1) проходит изотерма, тем больше она приближается к горизонтали 1 = сопз1, так как в области идеального газа энтальпия однозначно определяется температурой. На рис. 9.9 точки А, В, С изображают соответственно состояния влажного, сухого и перегретого пара. Причем точка А лежит на пересечении изобары (изотермы) и линии постоянной сухости, точка В лежит на пересечении изобары н верхней пограничной кривой, точка С находится на пересечении изобары и изотермы. По положению точки, соответствующей некоторому состоянию пара, можно определить на ( — а- диаграмме числовые значения всех параметров в этой точке, !!8 й 7.
Парогазовые смеси 19,43) Р = Р. + Р где Є— парпиальное давление сухого газа; Р, — парциальное давление пара. Равным образом можно записать 19.44) Р=Р +Р~. Равенство (9.44) показывает, что платность влажного газа выше плотности сухого тогда, когда давление влажного газа по уравненисо (9.43) выше сухого. Основными характеристиками влажного состояния газа являются: а т н о с и т е л ь н а я в л а ж н а с т ь се, которая определяет степень насышения газа паром Рп Ри ср = — =— Рн Ев 19 45) где Р, и р„— плотности перегретого и насышенного пара; Р, и Є— соответствуюшие парциальные давления. ыв Большинство газов, применяемых в технике, содержит пары тех или иных жидкостей.
Наиболее распространенными являются смесь воздуха или какого-либо другого газа с водяным паром, смесь воздуха с парами бензина, керосина и т. п. Характер изменения параметров парогазовой смеси имеет важное значение в расчетах процесса сушки, кондиционирования воздуха, сверхзвуковых аэродинамических труб, обледенения самолетов, процесса испарения топлива в двигателях и форсировании их впрыском жидкостей и т.
з Смесь, састояшая из сухого газа и перегретого пара, называется ненаеьсщенным влажным газом, а смесь из сухого газа и насышенного пара — наеьсщенным влажным газом. При охлаждении влажного газа до определенной температуры 1температуры точки росы) пар становится насыщенным, а в дальнейшем может и сконденсироваться. Состояние парогазовой смеси определяется сравнительно узким диапазоном температуры и давления. Значительное повышение температуры мли понижение давления приводит к тому, что влажный газ преврвшается в простую газовую смесь (гл. П, й 4). Полагая, чта перегретый пар любой жидкости, входяший в состав влажного газа, приближается по своим свойствам к газам, ~ложно рассматривать влажный газ как газовую смесь. По закону с)альтона давление смеси идеальных газов Р равно сумме парциальных давлений Соотношение (9.45) справедливо только тогда, когда можно считать, что пар жидкости является идеальным газом вплоть до состояния насыщения. При этом ! Рнт где гг, = Яп — газовая постоянная пара; абсолй>тная влажность О, определяющая массу пара, содержащегося в 1 м' газа, 0 = р, кг!мн; в л а г о с о д е р ж а н и е г( — это масса пара, содержащегося в 1 кг сухого газа, Рп г(= — =— Рг Рг или, определяя рп и р, из уравнения состояния, получим ггг Рн г(= — ° — .
пп Рг (9.46) Рп = РнгР~ а плотность сухого газа Рг=Р Рп=Р гГРн. (9. 47) Парциальное давление сухого газа можно определить из уравнения состояния Р„= Р„к„т = (Р— ЧР.) В„т. Парциальное давление пара в смеси Рп=Р Рг Если заданы для влажного газа р, ~, гр, а плотность его неизвестна, то, найдя по таблицам насыщенного пара рн и рп для данной температуры, определим Рп ггрн Парциальные давления пара и сухого газа вычислим по формулам Ри = гРРнг Р Р гррн Плотность сухого газа найдем из уравнения состояния Р = Р— гг'Рн й,т (9.48) г20 Рассматривая влажный газ как газовую смесь, выведем соотношения, связывающие параметры влажного газа Пусть состояние влажного газа определяется его давлением р, температурой г, плотностью Р и относительной влажностью ф. По таблицам сухого насыщенного паРа опРеделЯем длЯ данной темпеРатУРы значениЯ Рн н Рн.
Плотность пара в смеси по уравнению (9.45) равна а плотность влажного газа вычислим по формуле (9А4). Влагосодержание на 1 м' и на 1 кг сухого газа определяя>т по формулам: "-! = !ррн! ер„н„т Р %ри (9.49) Если газ насыщен паром, то р = 1 и г)=р„, а д=— нг рп >>н !р (9.50) Массовые доли сухого газа и пара во влажном газе соответственно равны: (9.51) Н 0ч ! -!ид Используя обычное выражение газовой постоянной для смеси газов (гл. 11, э" 4), получим (9.52) с.=с,,с,,+с„с„= — (с, +дс ). ! (9. 53) Так же, как и теплоемкость, энтальпия влажного газа равна сумме энтальпий сухого газа и пара.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
