ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Водяной пар из "Теоретические основы теплотехники Издание 4 " Водяной пар как рабочее тело широко применяется Б паровых двигателях и как теплоноситель — в теплообменных аппаратах. В этих обоих случаях он используется при таких давлениях и температурах, что пренебрежение в расчетах силами сцепления и объемом молекул повело бы к значительным погрешностям. Поэтому применять к водяному пару в этих состояниях законы идеальных газов было бы неправильно. Нельзя поэтому применять к нему и характеристическое уравнение идеального газа (1-15) ри=ЯТ. [c.114] В этих состояниях его рассматривают как реальный газ. [c.114] Как видно, поправки, учитывающие отклонение газа от идеального, вносятся в уравнение последнего. [c.114] Уравнение Ван-дер-Ваальса все же не учитывает ряда факторов и потому для реальных газов, в частности для водяного пара, в расчетах обычно не используется. [c.114] Циацию молекул, заключающуюся в объединении одино Ь ных молекул в двойные, тройные и т. д. сложные комплексы, на что еще в свое время указывал Ван-дер-Ваальс. [c.115] Уравнения состояния реальных газов имеют сложный характер и для пользования в повседневных расчетах неудобны. Поэтому их обычно используют для составления диаграмм, удобных для теплотехнических расчетов, и таблиц термодинамических свойств реальных газов, важных для техники. [c.115] На основании щироко поставленных экспериментальных работ в СССР созданы подробные таблицы водяного пара одни из них базируются на работах Московского энергетического института (таблицы Вукаловича), другие—на работах Всесоюзного теплотехнического института (таблицы ВТИ). И те и другие таблицы в технически важной области совпадают с достаточной для практических расчетов точностью (сокращенные таблицы ВТИ приводятся в конце книги приложения 1, 2, 3). [c.115] Получение водяного пара в технике осуществляется по преимуществу в специальных агрегатах — паровых котлах. [c.115] В зависимости от назначения паровые котлы бывают разнообразных конструкций. По размерам паровые котлы также сильно отличаются между собой. Для домащнего отопления применяются малые котлы,с поверхностью нагревав несколько квадратных метров. На крупных же электростанциях применяются паровые котлы в несколько тысяч квадратных метров и высотой в десятки метров, производящие до 400—700 г/ч пара. Проектируются котлы и на более высокую производительность. [c.115] В паровых котлах независимо от их назначения, величины и конструкции водяной пар получается всегда принципиально одинаковым способом, а именно — при постоянном давлении величина же давления бывает весьма различна, от 1—2 до 300 ат. [c.115] Изучение свойств водяного пара мы начнем с рассмотрения его образования из воды, причем будем изображать изменение его состояния в ри-диаграмме (рис. 3-1). [c.115] Отметим отдельные характерные состояния водяного пара в ро-диаграмме. Так как процесс нагревания происходит при постоянном давлении, то он изобразится в виде прямой, параллельной оси абсцисс. [c.116] Точкой 1 мы обозначили состояние воды при 0°С. Точкой 2 обозначим состояние в тот момент, когда прекратилось повышение температуры и началось парообразование. [c.116] Если давление р = 20 ата, то при переходе воды в пар той же температуры и давления объем ее увеличивается в 86 раз. При давлении же в 100 ата объем увеличивается только в 12,7 раза. [c.117] Состояние водяного пара в тот момент, когда исчезла последняя капля воды, обозначено точкой 3. [c.117] Водяной пар, который получается в присутствии воды (на ру-диаграмме он характеризуется т очками, лежащими на линии между 2 и 5), обладает следующим свойством. Если при постоянной температуре уменьшить его объем, давление в противоположность тому, что наблюдается у идеального газа, не увеличится, так как часть пара превратится в жидкость. Наоборот, если, сохраняя постоянной температуру, увеличить объем, давление не упадет, а останется постоянным, и при этом часть воды превратится в пар. То обстоятельство, что в изотермическом процессе при изменении объема пар остается при одном и том же давлении, показывает, что каждому объему соответствует вполне определенное количество пара, в этом объеме находящегося. О таком паре говорят, что он насыщает пространство, в котором находится, и поэтому водяной пар в состояниях между точками 2 я 3 называется насыщенным. В самой точке 2 это еще только кипящая вода, т. е. здесь начинается парообразование, точка же 3 характеризует конец парообразования. Так как точка 3 характеризует такое состояние, когда вся вода уже превратилась в пар, он здесь называется сухим насыщенным паром. Во всех промежуточных состояниях между точками 2 и 5 рабочее тело представляет собой смесь кипящей воды (воды, нагретой до температуры кипения) и сухого насыщен ого пара. Такая смесь называется влажным насыщенным паром. [c.117] Температура кипения воды зависит от давления, под которым находится вода. Че м выше давление, тем выше температура, при которой начинается кипение воды. Так, при р = 0,006228 ата вода кипит при 0°С при р = 1 ата д =99,09° С при р = 50 ата =262,7° С при р=100 ата =309,5° С. [c.118] Уд тьный объем пара в точке 3, т. е. удельный объем сухого насыщенного пара, обозначается v . [c.118] взять воду при 0° С и другом давлении рг, более высоком, чем давление рь то объем ее будет такой же, как и при рь т. е. у о=0,001 м 1кГ, поскольку мы приняли, что вода несжимаема. При нагревании воды в этом случае процесс парообразования начнется при более высокой температуре так как взятое давление р2 рг, следовательно, объем воды при достижении точки кипения будет больше, чем раньше. Если в этом случае начальное состояние воды на рис. 3-1 обозначить Г, то состояние воды 2 при температуре кипения будет лежать на своей изобаре правее точки 2 продолжая подводить тепло к кипящей воде, мы будем получать влажный насыщенный пар, и в точке 3 получим сухой насыщенный пар. Точка 3 лежит левее точки 3, так как сухому насыщенному пару более высокого давления соответствует меньший удельный объем. [c.118] Если рассмотреть еще несколько случаев паро образо-вания с повышающимся каждый раз начальным давлением воды, то точки, характеризующие состояние воды при 0° С, будут ложиться на прямой, параллельной оси ординат точки, принадлежащие воде в состоянии кипения, по мере роста давления будут отклоняться вправо, а точки, характеризующие состояние сухого насыщенного пара,— влево. При некотором давлении точки, характеризующие эти два состояния, должны совпасть. [c.118] Вернуться к основной статье