ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Термодинамика паров Диаграммы и — р и s — Т для паров из "Техническая термодинамика и основы теплопередачи " Рабочий процесс паровых двигателей отличается тем, что он связан с изменением агрегатного состояния рабочего тела (парообразование, конденсация). Поэтому нам необходимо подробно исследовать эти явления. [c.148] Рассмотрим диаграмму состояния (диаграмму V — р) рабочего вещества, испытывающего агрегатные превращения. В качестве объекта рассмотрения можно выбрать любое вещество. Мы будем рассматривать наиболее распространенное рабочее тело — воду. [c.148] Следовательно, процесс подвода тепла к жидкости при постоянном давлении сопровождается следующими изменениями ее состояния. На отрезке изобары а — Ь происходит подогрев жидкости до температуры парообразования. Отрезок изобары Ь — с отвечает парообразованию жидкости этот процесс является одновременно изобарным и изотермическим. На участке с — й происходит перегревание пара. [c.149] При охлаждении перегретого пара в условиях постоянного давления все изменения рабочего тела повторяются, только в обратном порядке (вначале происходит охлаждение пара, затем конденсация и, наконец, охлаждение воды). [c.150] Если весь процесс подвода тепла повторить при другом давлении, отличном от первоначального, то получатся новые характерные точки Ь и с (соответствующие началу и концу парообразования при этом давлении). Многократно осуществив этот процесс для различных давлений, мы будем иметь целую серию таких точек. Соединив все точки, соответствующие началу процесса парообразования, получим кривую жидкости АЬ ЬК. которую иногда называют нижней пограничной кривой. Кривая жидкости отделяет на термодинамической диаграмме область жидкости от области сосуществования жидкой и парообразной фаз. [c.150] Точки диаграммы, соответствующие сухому насыщенному пару, составляют кривую сухого насыи енного пара или кривую пара (ее иногда еще называют верхней пограничной кривой). [c.150] Кривая сухого насыщенного пара Вс сК отделяет на термодинамической диаграмме область перегретого пара от области сосуществования жидкой и парообразной фаз. В совокупности кривая жидкости и кривая сухого насыщенного пара представляют собой пограничную кривую. [c.150] Таким образом, пограничная кривая АКВ охватывает область существования влажного насыщенного пара и отделяет ее от области жидкости и от области перегретого пара. [c.150] В области влажного насыщенного пара любой изобарный процесс является одновременно изотермическим, ибо каждому данному давлению соответствует своя вполне определенная температура парообразования (с увеличением давления температура парообразования растет, с уменьшением давления — падает). Посмотрим, как пойдут изотермы вне области, охватываемой пограничной кривой. [c.150] Мы видим теперь, что изобара и изотерма совпадают только в области, охватываемой пограничной кривой (в области влажного насышенного пара), и в этих пределах кривая процесса имеет двойственную природу. В области жидкости и перегретого пара изобара и изотерма не совпадают, и кривые имеют совершенно различные очертания. [c.151] Следовательно, изотермическое сжатие перегретого пара по этим изотермам ни при каких условиях не может привести к его сжижению (превращению из газообразного состояния в жидкое). Предельная изотерма называется критической изотермой, и температура, ей соответствующая, называется критической температурой. Таким образом, при температурах выше критической вещество ни при каких давлениях не может быть переведено из газообразного состояния в жидкое. Этим и объясняется тот факт, что воздух и входящие в него газы длительное время считались газами постоянными , т. е. не допускающими сжижения. Эти газы характеризуются очень низкими критическими температурами, которые были недостижимыми для того времени, когда устанавливалась эта терминология. [c.151] Теперь становится ясно, почему невозможно сделать резкое разграничение между понятиями газ и пар . Иногда это различие пытаются обосновать, определяя пар, как газ при температуре ниже критической. Однако такое определение противоречит установившейся практике, так как перегретый пар называют паром при температурах, значительно более высоких, чем критическая (например, перегретый водяной пар при 450° С). [c.151] Действительно, при перемещении вдоль любой изобары при давлении р рк(рис. 32) мы будем иметь однородное вещество, состояние которого постепенно и непрерывно изменяется и в точке пересечения изобары с критической изотермой рещительно ничем не выделяется среди других точек изобары. Никакой твердой границы между этими тремя понятиями (газ, пар и жидкосгь) установить нельзя. Свойства вещества выше критической изобары в различных точках диаграммы будут отличаться только в количественном отношении. [c.152] Ниже критической изобары картина существенно изменяется. Здесь левее кривой жидкости вещество находится в специфически жидком состоянии. В области, охватываемой пограничной кривой, сосуществуют жидкая и газообразная фазы, находящиеся в термодинамическом равновесии. Переход через область влажного насыщенного пара для вещества сопряжен с резким скачкообразным изменением его качественного состояния (жидкость обращается в пар), причем разница в свойствах этих двух фаз весьма заметна именно потому, что они сосуществуют рядом. [c.152] По мере приближения к критической изобаре снизу разница в свойствах жидкости и пара уменьшается и в пределе в точке К совершенно исчезает. Здесь жидкость и пар имеют совершенно одинаковые свойства — одинаковые плотность, сжимаемость и т. п. Грань между понятиями жидкость и пар стирается. Точка К называется критической точкой. Критической точке отвечают критические значения температуры, давления и удельного объема. Каждое вещество характеризуется своими критическими значениями параметров. Для воды, например, = 374,15°С н Рк =225,65 ата, а для ртути ( к 1650° Си рк 3300 ата. [c.152] В области, расположенной ниже критической изобары, два состояния вещества — жидкое и газообразное — различаются отчетливо. В противоположность этому при всех условиях нельзя строго разграничить понятия перегретый пар и газ, так как правее кривой пара никакого принципиального различия в свойствах вещества обнаружить невозможно. [c.152] В связи с Изложенным небезинтересно рассмотреть следующий характерный случай изменения состояния вещества. Предположим, что вещество первоначально находится в жидком состоянии, отвечающем точке а. Мы вначале переводим вещество в состояние f с помощью изохорного процесса, затем в состояние 2 с помощью изобарного процесса и, наконец, в состояние й опять с помощью изохорного процесса. В точке й вещество находится в газообразном состоянии (является перегретым паром). [c.152] Рассматриваемые свойства вещества используются на практике при получении пара в некоторых котлах сверхвысокого (надкритического) давления. В этих котлах уже невозможно обнаружить места, где бы происходил процесс кипения в обычном понимании, так как этого процесса по сути дела нет. В обычных паросиловых установках пар получается при давлениях меньщих, чем критические, поэтому здесь всегда можно отметить элементы установки, в которых происходит процесс парообразования. [c.153] Получение (генерация) пара для энергетических и производственных целей осуществляется в так называемом котельном агрегате, где теплота, выделяющаяся при сгорании топлива, воспринимается рабочим телом, которое переходит при этом из жидкого состояния в газообразное. [c.153] Котельный агрегат обычно состоит из ряда элементов, выполняющих различные функции. Процессы подогрева жидкости и парообразования, в результате которых образуется влажный насыщенный пар, осуществляются в паровом котле, процесс перегревания пара — в особом пароперегревателе. Часто предварительный подогрев жидкости осуществляется в специальном устройстве, носящем название водяного экономайзера. [c.153] Вернуться к основной статье