ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Процесс парообразования. Основные определения из "Основы термодинамики и теплопередачи " При анализе режимов работы теплосиловых установок практически всегда приходится иметь дело с разного рода жидкостями и их парами вода, аммиак, фреоны, углекислота и т. д. Процесс парообразования и определение их основных показателей для всех жидкостей одинаков, и его можно рассматривать на примере воды -наиболее распространенного элемента в природе. [c.62] Положим, что имеется 1 кг воды при температуре 0 °С и давлении р. При этом давлении удельный объем воды равен и состояние воды в координатах р—v характеризуется точкой а (Рис. 1.14). Если, сохраняя давление постоянным (р = idem), к жидкости подводить теплоту, то, как показывает опыт, ее температура будет постепенно повышаться, а удельный объем несколько возрастать. Исключение здесь составляет вода в диапазоне температур 0—4 °С, где она имеет наименьший объем или наибольшую плотность, так что при нагревании от 0 С ее удельный объем вначале уменьшается, а затем вновь начинает расти. [c.62] тем интенсивнее идет процесс испарения. [c.63] В некоторый момент температура жидкости достигнет температуры кипения (точка б ). При кипении пар образуется уже во всей массе жидкости. Имея меньшую, чем у жидкости, плотность, пузырьки пара устремляются к поверхности, и начинается интенсивное испарение жидкости с сильным увеличением объема смеси. Таким образом, отрезок изобары а б соответствует процессу нагревания жидкости при постоянном давлении от О °С до температуры кипения Г . Температуру кипения, при которой жидкость начинает превращаться в пар, называют температурой насыщения, а пар, образующийся при этом, — влажным насыщенным паром. При дальнейшем подводе теплоты количество жидкой фазы уменьшается, а количество пара увеличивается. Температура смеси остается постоянной, так как вся подводимая теплота идет на испарение жидкой фазы. Этот процесс парообразования в координатах р—V изображается линией б —с , которая одновременно является и изобарой, и изотермой. Следовательно, процесс парообразования б —с является изобарно-изотермическим. [c.63] При переходе смеси в состояние, характеризуемое на диаграмме точкой с , последняя капля жидкости превращается в пар, который называется сухим насыщенным паром. Следовательно, сухой насыщенный пар — это пар, полностью освобожденный от примесей жидкости. Все точки на линии б —с характеризуют состояние влажного пара. Чем правее располагается точка на линии б —с , тем пар суше, и наоборот. [c.63] Теплоту, расходуемую на превращение 1 кг воды, предварительно нагретой до температуры кипения, в пар той же температуры, называют теплотой испарения, или теплотой парообразования, и обозначают г. [c.64] При дальнейшем подводе теплоты при том же давлении р температура пара и его объем увеличиваются, происходит процесс перегрева пара (линия с с1). Точка с1 на диаграмме парообразования в р -V координатах соответствует состоянию перегретого пара и в зависимости от температуры может находиться на разных расстояниях от точки с . Таким образом, перегретым называется пар, температура которого выше температуры сухого насыщенного пара (1 1 ) при том же давлении р. [c.64] При других начальных давлениях парообразования р , Рз и т. д. получим аналогично точкам а , а ,, б , б , с , с , и другие точки а , Зщ, б з, б з, с з, с з и т. д. Соединяя одноименные точки между собой, получим линии АВ, МК и NK. [c.65] Линия АВ характеризует значение удельных объемов жидкости при температуре О °С, линия МК — состояние кипящей жидкости, а линия NK — состояние сухого насыщенного пара. Таким образом, линии АВ, МК и ЫК делят диаграмму на три области. Область, лежащая в криволинейном треугольнике МКК, соответствует влажному насыщенному пару (область насыщения). Состоянию перегретого пара соответствует область, лежащая правее и над верхней пограничной кривой NK. Область, заключенная между линией АВ и нижней пограничной кривой МК, характеризует жидкую фазу. [c.65] Если процесс парообразования протекает при давлениях выше критического (например, по линии ВЕ, см. рис. 1.14), то в этом случае жидкость превращается в пар незаметно для глаз, без образования двухфазовой среды жидкость — пар. [c.65] В Т—S диаграммах (Рис. 1.15), область, заключенная в треугольнике MKN, будет характеризовать различные состояния влажного насыщенного пара. В этой области изобара совпадает с изотермой. Точка М соответствует состоянию тройной точки, где энтропия воды принимается равной нулю. Область, лежащая ниже изобары тройной точки р , соответствует состояниям смеси пар + лед. Сама тройная точка характеризуется тем, что в ней одновременно в равновесном состоянии присутствуют лед, вода и пар. Состояние перегретого пара характеризуется областью, которая лежит правее линии KN и над ней, а состояние воды — областью левее линии МК и над ней. [c.66] Таким образом, процесс получения перегретого пара при давлении р, на Т—8 диаграмме изображается ломаной линией Ма а а. Из Т—8 диаграммы видно, что при повышении давления теплота парообразования г уменьшается и в критической точке К становится равной нулю. При давлении выше критического процесс парообразования протекает по линии МЬ, лежащей над пограничной кривой МК. Изохоры на Т—8 диаграмме располагаются круче изобар. [c.67] Диаграммы Т—8 в основном используются для термодинамического анализа различных циклов они позволяют по соответствующим площадям определять количество теплоты, подведенного к телу и отведенного от него в рассматриваемом цикле, а также работу цикла. [c.67] Область перегретого пара располагается над верхней пограничной кривой состояние воды соответствует точкам, лежащим над нижней пограничной кривой. Состояние влажного насыщенного пара определяется давлением р и паросодержанием х. Точки, характеризующие это состояние, определяются пересечением изобар и линии X = idem. Сами линии х = idem получаются делением каждой изобары в области насыщенного пара на одинаковое число частей с последующим соединением соответствующих точек. [c.68] Изобары и изотермы, совпадающие в области насыщенного пара при входе в область перегретого пара, расслаиваются, и при этом изобары располагаются выше изотерм. Изотермы, как и изобары, в области перегретого пара поднимаются слева направо, но не так сильно, как изобары. Изохоры в этих диаграммах идут несколько круче, чем изобары. На рис. 1.16 они не показаны. [c.68] Большим достоинством h—S диаграмм является то, что количество теплоты и работа в них изображаются отрезками — разностью ординат конечной и начальной точек процесса. Эти свойства и обеспечили ей широкое распространение на практике. Для практических целей h—S диаграмма выполняется не для всей области насыщения, а только для части ее вблизи верхней пограничной кривой, что позволяет увеличить масштаб диаграммы и повысить точность проводимых расчетов. [c.68] Вернуться к основной статье