ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Общие свойства из "Основы гидравлики и теплотехники " Водяной пар, применяемый в современной теплотехнике, близок по свойствам к реальным газам. [c.124] Для практических расчетов составлены таблицы зависимости параметров водяного пара от температуры и давления в широком интервале температур (до 1273 К) и давления (до 10 Па), а также построен ,I диаграммы водяного пара, которые позволяют быстро определять его параметры и решать многие теплотехнические задачи. [c.124] Процесс парообразования. Вода в жидком агрегатном состоянии малопригодна в качестве рабочего тела для превраш,ения теплоты в механическую работу. Обычно воду вначале превраш,ают в пар в паровых котлах при постоянном давлении. Для рассмотрения процесса парообразования при постоянном давлении представим, что Б цилиндр под поршень, нагруженный постоянной силой, помещен 1 кг воды при О °С. Так как вода практически несжимаема при давлениях, применяемых в теплотехнических установках, считаем, что ее удельный объем о = 0,001 м /кг. Состояние воды при этих условиях обозначим точкой а (рис. 89). [c.124] Нагреем воду в цилиндре, подводя к ней теплоту извне. При неизменной нагрузке на поршень (неизменном давлении) повышение температуры приводит к увеличению удельного объема и энтропии. При некоторой температуре, зависящей от давления, прекратится повышение температуры, несмотря на дальнейшее подведение теплоты. Вода начнет кипеть и интенсивно испаряться обозначим состояние воды в момент закипания а. [c.124] Температуру насыщенного пара, равную температуре кипения в точке а, называют температурой насыщения Тц. Температура насыщения зависит от давления (рис. 90). [c.125] Изотермическое уменьшение объема насыщенного пара приводит к частичной конденсации его, общее количество пара уменьшается, но его плотность и давление не изменяются. Наоборот, изотермическое увеличение объема вызывает испарение дополни-нительной порции воды, что приводит к увеличению количества пара. Однако, как и при уменьшении объема, его плотность и давление остаются неизменными. [c.125] Точка а (см. рис. 89) соответствует состоянию, при котором вся жидкость превратилась в пар. Насыщенный пар, не содержащий влаги при, температуре насыщения, называют сухим насыщенным или сухим паром. [c.125] Участку а а соответствует так называемый влажный пар, представляющий собой смесь кипящей жидкости и сухого пара. При это.м между жидкостью и паром может не быть резкой границы, а капельки жидкости пронизывают пар во взвешенном виде. [c.125] Массовую долю сухого пара во влажном называют степенью сухости X. Доля воды во влажном паре, называемая степенью влажности, равна 1—X. [c.125] Давление и температура насыщения еще не определяют состояние влажного пара. В качестве дополнительного параметра применяют степень сухости X. [c.125] Если вновь 1 кг воды, взятой при о °С, поместить под поршень цилиндра при более высоком давлении, чем прежде, то ее удельный объем остается равным V — 0,001 м /кг. В координатах р, п (рис. 89, а) новое состояние определяется точкой Ь, абсцисса которой совпадает с абсциссой точки а. В координатах Т, з (рис. 89, б) точки а и совпадают, поскольку при любом давлении энтропию воды при О С принимают равной нулю. [c.126] С повышением давления вода закипает при более высокой температуре, объем, занимаемый ею в момент кипения, и энтропия также увеличиваются. Это состояние обозначим Ь. По мере подведения теплоты к кипящей воде в цилиндре образуется влажный пар, который затем превращается в сухой. Это состояние обозначим Ь . Точка Ь лежит на графике левее точки а так как плотность насыщенного пара с повышением температуры увеличивается, а удельный объем и энтропия уменьшаются. [c.126] Если рассматривать каждый раз процесс парообразования при более и более высоком давлении, то точки, характеризующие состояние воды при О С, расположатся в координатах р, V на прямой /, параллельной оси ординат, а в координатах Г, 5 сольются в одну точку а, лежащую на оси ординат. Точки, соответствующие состоянию кипения воды, образуют так называемую нижнюю пограничную линию 2, а точки, характеризующие состояние сухого пара, — верхнюю пограничную кривую 3. На нилшей пограничной кривой все точки характеризуют состояние рабочего тела, для которого степень сухости = О, поэтому ее называют кривой равной сухости X = 0. Соответственно верхняя пограничная кривая является кривой равной сухости X = 1. [c.126] Если к сухому насыщенному пару при постоянном давлении продолжать подводить теплоту, то его температура, удельный объем и энтропия увеличатся. График изобарного подведения теплоты при этом изобразится в координатах р, и прямой, параллельной оси абсцисс, а в координатах Т, з — кривой, весьма близкой к логарифмической. [c.126] температура и удельный объем которого больше, чем у сухого, называют перегретым. Изотермическое изменение объема перегретого пара приводит к изменению его давления. Он не насыщает пространство, в котором находится, поэтому называется ненасыщенным. [c.126] По диаграмме T—s (рис. 89, б) можно определить количество теплоты каждого процесса. Например, площадь под кривой аЬ характеризует количество теплоты, необходимое для нагревания 1 кг воды от 273 К до температуры кипения, соответствующей определенному давлению. На участке Ь Ь изобара совпадает с изотермой, и площадь под этим участком характеризует количество теплоты, необходимое для превращения 1 кг кипящей воды в сухой пар при температуре насыщения, т.е. представляет собой удельную теплоту парообразования г. Площадь под кривой Ь Ь характеризует количество теплоты, затраченное на перегрев 1 кг сухого пара до некоторой температуры Тц с гп (Г — Г ), где — средняя теплоемкость пара в температурном интервале Гц. .. Г . [c.127] Рассмотрим кратко основные связи между параметрами рабочего тела в различных состояниях. [c.127] Удельный объем воды при 273 К и любом практическом значении давления v == 0,001 м кг. Удельную энтальпию и удельную энтропию при 273 К условно принимают равными нулю. По мере нагревания удельный объем воды увеличивается. Удельный объем кипящей воды зависит от давления. [c.127] Теплота расходуется на увеличение внутренней энергии Да и совершение работы, т. е. q = Аи + р v — Vq). Так как разность v — v ) очень мала, то практически можно считать, что вся теплота идет на изменение внутренней энергии. [c.127] Сухой пар. Состояние сухого насыщенного пара крайне неустойчиво, так как незначительный отвод теплоты от него при постоянном давлении связан с превращением сухого пара во влажный, а незначительный приток теплоты превращает его в перегретый пар. В связи с этим опытное определение удельного объема u сухого пара довольно сложно. Удельный объем v - сухого пара является функцией давления v — f (р). [c.128] Вернуться к основной статье