Теплотехника Учеб. для вузов А. П. Баскаков, Б. В. Берг, О. К. Витт и др (943465), страница 11
Текст из файла (страница 11)
ходит в жидкость, но в обоих случаях давление пара остается постоянным. Иасгищгнный пар, и котором отсутствуют взвешенные частицы жидкой фазы,называггсясу хи м насыщенным п в р о м. Его удельный объем и температура являются функциями давления. Поэтому состояние сухого пара можно задать любым нз параметров — давлением, удельным объемом или температурой. Двухфазная смесь, представляющая собой пар со взвгшгннаоги в нгм капельками жидкости, называется в л а ж и ы м насыщенным па ром.
Массовая доля сухого насыщенного пара во влажном называется степенью сухости пара и обозначается буквой х. Массовая доля кипящей воды во влажном паре, равная ! — х, называется степенью вл аж иост и. Для кипящей жидкости х=О, а для сухого насыщенного пара х=). Состояние влажного пара характеризуется двумя параметрами: давлением (или температурой насыщения Г„, определяющей это давление) н степеньнэ сухости пара.
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 расс~паннах от точки а". Таким образом, и е р е г р е т ы м называется пар, тг.чпература которого превьииагт температуру насыщенного пара того жг давления. Так как удельный объем перегретого пара прн том же давлении больше, чем насыщенного, то в единице объема перегретого пара содержится меньшее количество молекул, значит, он обладает меньшей плотностью. Состояние перегре- 35 того пара, как и любого газа, определяется двумя любыми независимыми параметрами. Если рассмотреть процесс парообразоваиия при более высоком давлении, то можно заметить следующие изменения.
Точка аь соответствующая состоянию 1 кг воды при 0'С и новом давлении, остается почти на той же вертикали, так как вода практически несжимаема. Точка а' смешается вправо, ибо с ростом давления увеличивается температура кипения, а жидкость при повышении температуры расширяется. Что же касаешься пара (точка а"), то, несмотря на увеличение температуры кипения, удельный объем пара все-таки падает нз-за более сильного влияния растущего давления. Поскольку удельный объем жидкости растет, а пара падает, то при постоянном увеличении давления мы достигнем такой точки, в которой удельные объемы жидкости и пара сравняются.
Эта точка называется к р и т и ч е с к о й. В критической точке различия между жидкостью и паром исчезают. Для воды параметры критической точки К составляют: р,р= =221,29.!О' Па, бо — 374,!5 'С; о,р —— =О,(!0326 м'/кг. Критическая температура — это максимально возможная температура сосуществования двух фаз: жидкости и насыщенного пара. 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. Все газы являются сильно перегретыми сверх Т„, парами. Чем выше температура перегрева (при данном давлении), тем ближе пар по своим свойствам к идеальному газу.
Наименьшим давлением, при котором еше возможно равновесие воды и насыщенного пара, является давление, соответствующее тройной точке. Под последней понимается то единственное состояние, в котором могут одновременно находиться в равновесии пар, вода и лед (точка А' на рис. 4.6). Параметры тройной точки для воды: р,=611 Па; !а=0,01 'С; аз=0,00100 м'/кг. Процесс парообразования, происходящий при аб- солютном давлении р,=б!1 Па. показан на диаграмме изобарой А'А", которая практически совпадает с осью абсцисс.
При более низких давлениях пар может сосуществовать лишь в равновесии со льдом. Процесс образования пара непосредственно из льда называется с у б л им а ц и е й. Если теперь соединить одноименные точки плавными кривыми, то получим нулевую изотерму К каждаяточка которой соответствует состоянию 1 кг воды при О'С и давлении р, нижнюю пограничную кривую П, представляющую зависимость от давления удельного объема жидкости при темпе.
ратуре кипения, и верхнюю погран ич н ую кривую !!!, дающую зависимость удельного объема сухого насыщенного пара от давления. Все точки горизонталей между кривыми П и Ш соответствуют состояниям влажного насыщенного пара, точки кривой П определяют состояние кипящей воды, точки кривой )П вЂ” состояния сухого насыщенного пара. Влево от кривой П до нулевой изотермы лежит область иекипящей однофазной жидкости, вправо от кривой Ш вЂ” область перегретого пара. Таким образом, кривые П и Ш определяют область насыщенного пара, отделяя ее от области воды и перегретого пара, и поэтому называются п о г р ан ни мы и и.
Выше точки К, где пограничных кривых нет, находится область однофазных состояний, в которой нельзя провести четкой границы между жидкостью и паром Определение параметров воды и пара. Термодинамические параметры кипящей воды и сухого насыщенного пара берутся из таблиц теплофизических свойств воды и водяного пара.
В этих таблицах термодинамические величины со штрихом относятся к воде. нагретой до температуры кипения, а величины с двумя штрихами — к сухому насыщенному пару. Поскольку для изобарного процесса в соответствии с (2.29) подведенная к жидкости теплота д=п,— йь то, применив это соотношение к процессу а'а", получим д=г=й" — й'. (4.28) Величина г называется теплотой парообразоаания и определяет количестно теплоты, необходимое для преврашеиия одного килограмма воды в сухой насыпанный пар той же темпе. ратуры. Прира>ценив энтропии в процессе парообразования определиется формулой (бд 1 ( г )т Т) Т, За нулевое состояние, от которого о>"считываютси величины 5, 5, принято состояние воды а тройной точке. Так как состояние кипяшей воды н сухого насышеннс>го нара определяется только одним параметром, то по известному давлению нли температуре из таблиц иоды н водяного пара берутсн значения и', и", Удельный обьем и„, энтропия з, и энтальпия Л„влажного насыщенного пара определяются по правилу аддитивности.
Поскольку в 1 кг влажного пара содержится к кг сухого и (1 — х) кг кипяшей воды, то ш = ко" +(1 — х) и'= и" + к (и" — и'). (4.29) Аналогично з„= з' + к (эч — х') = з'+ хг/Т,> (4.30) Л„= Л'+ х (Л" — Л') = Л'+ хг. (4.31) Непосредственно из таблиц взять параметры влажного пара нельзя. Их опре. делают по приведенным выше формулам по заданному давлению (или температуре) и степени сухости. Однофазные состояния некипяшей воды и перегретого пара задаются двумя параметрами, !!о заданным давлению и температуре из таблиц воды и перегретого пара находя~ значения а, Л, э. Т, з-диаграмма водяного пара. Для исследования различных процессов с водяным паром кроме таблиц используетси 7', з-диаграмма (рис 4,7).
Она строится путем переноса числовых данных таблиц водяного пара в Т, з-координаты. Состоиние воды в тройной точке (за =0; Тэ= 273,10 К) изображаетгя в диаграмме точкой А'. Откладывая на диаграмме для разных температур эна- аа,л Рнс. 4.7 Т, з.диаграмма водяного пара чения з' и з", получим нижнюю и верхнюю пограничные кривыс. Влево от нижней пограничной кривой располагается облазь жидкости, между пограничными кривыми — двухфазная область влажного пасы>ценного пара, вправо и вверх от верхней пограничной кривой -- область перегретого пара. На диаграмму наносят изобары, изохоры н линии постоянной степени сухости, для чего каждую изобару о'а" делят на одинаковое число частей и соединяют соответствуя>шие точки линиями х= сопл!.
Область диаграммы, лежашая ниже нулевой изотгрмы, отвечает различным состояниям смеси пар+лед. Л, з-диаграмма водяного пара. Если за независимые параметры, определявшие состояние рабочего тела, принять энтропию з и энтальпию Л, то каждое состояние можно изобразить точкой на Л, з-диаграмме. На рис. 4.8 изображена Л, з-диаграмма для водяного пара, которая строится путем переноса числовых данных таблиц нодяного пара в Л, з-координаты. За начало координат принято состояние воды в тройной точке. Откладывая на диаграмме для различных давлений значения з' и Л' для воды при температуре кипения, а также з" и Л" для сухого насьпценного пара, получаем нижнюю и верхнюк> пограничные кривые Изобары в двухфазной области влажного пара представляют собой пучок расходяшихся прямых Действительно, в процессе р=сопз1 >)з=б>)р/Т=>)Л/Т, А=валат м е Ю Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
