Основные параметры водяного 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, а величины с двумя штрихами – к сухому насыщенному пару. Так как состояние кипящей воды и сухого насыщенного пара определяется только одним параметром, то по известному давлению или температуре из таблиц воды и водяного пара берутся значения u¢, u², h¢, h², s¢, s². В соответствии с первым законом термодинамики теплота жидкости q¢ расходуется на увеличение ее внутренней энергии и совершение работы: . Принимают, что при Т0 = 273,15 К внутренняя энергия равна нулю. Тогда . Так как в процессе нагревания жидкости удельный объем изменяется незначительно, то можно принять, что . Поэтому, пренебрегая работой расширения жидкости, получим: . С другой стороны, внутренняя энергия может быть определена через энтальпию по выражению: Þ . Количество теплоты, затраченное на парообразование 1 кг воды при температуре кипения до сухого насыщенного пара, называется теплотой парообразования и обозначается буквой r: . Внутренняя энергия сухого насыщенного пара равна: . Приращение энтропии в процессе парообразования определяется формулой: . За нулевое состояние, от которого отсчитываются величины s¢ и s², принято состояние воды в тройной точке. Значения энтропий s¢ и s² также берутся из таблиц воды и водяного пара. Удельный объем uх, энтропия sх и энтальпия hх влажного насыщенного пара определяются по правилу аддитивности. Поскольку в 1 кг влажного пара содержится х кг сухого и (1 – х) кг кипящей воды, то . Аналогично . . Однофазные состояния некипящей воды и перегретого пара задаются двумя параметрами. По заданным давлению и температуре из таблиц воды и перегретого пар находят значения u, h, s. Кроме того, теплота перегрева пара может быть определена по выражению: , где срп – средняя теплоемкость перегретого пара. Так как процесс перегрева пара происходит при постоянном давлении, то энтальпию перегретого пара можно определить по формуле: , а энтропия перегретого пара определяется по формуле: .
4. Ts – диаграмма водяного пара Как и в случае газов для графического изображения и исследования термодинамических процессов с паром, наряду с рu- диаграммой широко применяется Тs- диаграмма. Эта диаграмма удобна тем, что в ней площадь под процессом дает количество тепла, участвующего в данном процессе. Поскольку энтропия воды при t = 0 °С (273 К) условно принята равной нулю, то при построении Тs- диаграммы для пара точка 1 процесса парообразования ложится на ось ординат на 273 К выше абсолютного нуля. Тs- диаграмма строится следующим образом (рис. 5.2). Сначала наносится на Тs- диаграмме исходная точка 1. 1. Изменение энтропии жидкости в процессе ее нагрева 1-2 при р =const: . Так как здесь , значит, если считать , . Следовательно, изменение энтропии нагреваемой жидкости представляется в Тs- диаграмме логарифмической кривой. 2. Изменение энтропии в процессе парообразования 2-3. Процесс парообразования – процесс кипения воды протекает и при p = const и при T = =const, т.е. изобарно-изотермически. Приращение энтропии при испарении 2-3 определится путем интегрирования общей формулы . В этом процессе , . Тогда, ; , Следовательно, изменение энтропии влажного пара представляется в Тs- диаграмме прямой, параллельной оси 0s. 3. Изменение энтропии в процессе перегрева пара 3-4 определится аналогично , но . Тогда, или же, воспользовавшись средним значением теплоемкости пара срп в процессе его перегрева от Ts до Тпер, получим: . Следовательно, изменение энтропии перегретого пара представляется в Тs- диаграмме логарифмической кривой. Линия 1-2-3-4 дает изменение энтропии пара и его температуры при р = const и, очевидно, является изобарой. Откладывая на диаграмме для разных температур значения s¢ и s², получим нижнюю и верхнюю пограничные кривые. При этом значения s¢ и s², могут быть определены по следующим формулам: . Пограничные кривые делят диаграмму на три части: влево от А¢К располагается область жидкости, между кривыми А¢К и А²К – область влажного пара, вправо от А²К и вверх от точки К – область перегретого пара. На диаграмму наносят изобары, изохоры, изотермы а в области влажного пара – линии равных степеней сухости (х = const). Причем в области влажного пара изобары-изотермы представляют собой прямые линии, параллельные оси абсцисс. Область диаграммы, лежащая ниже изобары тройной точки, изображает различные состояния смеси «пар + лед». 5. hs – диаграмма водяного пара Ts- диаграмма, весьма наглядно изображающая процессы парообразования, дает полную характеристику свойств водяного пара. Однако у Ts- диаграммы есть один существенный недостаток, заключающийся в том, что количество теплоты, участвующее в процессе на этой диаграмме, изображается площадью под процессом. Это приводит к затруднению для практического использования и вычисления по этим диаграммам. Этого недостатка лишена hs- диаграмма, которая дает возможность получать значения теплоты изобарного процесса не в виде площадей, как это имеет место в Ts- диаграмме, а в виде отрезков прямых. Для процесса р = const: . Т.е. тепло сообщенное в процессе р = const, равно изменению энтальпии в этом процессе. hs- диаграмма водяного пара позволяет без применения формул и таблиц определять параметры пара, например, энтропию, энтальпию, температуру, паросодержание (степень сухости – х), т. е. параметры, вычисление которых требует применения громоздких формул и сложных арифметических вычислений. hs- диаграмма для пара строится следующим образом (рис. 5.3). 1. На оси абсцисс откладываются значения энтропий s, а на оси ординат значения энтальпий h. Условно принято, что энтальпия и энтропия воды при t = 0 °С равны нулю (t0 = 0), т.е. начальная точка 1 изобарного процесса парообразования условно перемещается в начало координат (h0 = 0). 2. Вначале строится нижняя пограничная кривая (кривая кипящей воды) (х = 0) по формулам: 3. Затем строится верхняя пограничная кривая (кривая сухого насыщенного пара) (х = 1) по формулам: 4. В области влажного пара наносится ряд линий равного давления (изобар). Изобары влажного насыщенного пара в hs- диаграмме представляют собой прямые, проходящие под некоторым наклоном к оси s. Следовательно, зависимость hx от sx можно представить в виде уравнения: , где A,B – некоторые постоянные коэффициенты. Как известно, этими же линиями будут определяться и изотермы влажного пара, поскольку в области влажного насыщенного пара изотермы и изобары совпадают. 5. В области перегретого пара изобары наносятся по формулам: . Изотерма перегретого пара поднимается слева направо, но гораздо слабее, чем изобара. Подъем ее уменьшается по мере удаления от пограничной кривой x = 1 и она асимптотически приближается к горизонтали, будучи обращена выпуклостью к верху. Это объясняется тем, что с увеличением степени перегретости пара его свойства приближаются к свойствам идеального газа, у которого h = const при T = const. В h, s – диаграмме водяного пара наносят также линии u = const, идущие круче изобар. Лекция №6 Тема: «ТЕРМОДИНАМИКА ПОТОКОВ» (2 часа) 1 ПЛАН 1. Общие сведения о термодинамике потоков. 2. Уравнение неразрывности газового потока. Скорость истечения газа и расход газа. 3. Анализ движения газа в суживающемся сопле. 4. Переход через скорость звука. 5. Общие закономерности дросселирования газов. 6. Особенности дросселирования идеального и реального газа. Эффект Джоуля-Томсона. 7. Параметры дросселирования реального газа.
2. ЛИТЕРАТУРА 2.1. Основная литература 1. Амерханов Р.А., Драганов Б.Х. Теплотехника. - М.: Энергоатомиздат, 2006. – 432 с. 2.2. Дополнительная литература 1. Теплотехника. /А.П. Баскаков, Б.В. Берг и др. – М.: Энергатомиздат, 1991. – 224 с. 2. Техническая термодинамика. / Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. – М.: Издательский дом МЭИ, 2008. – 496 с.
Популярное: Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1315)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |