ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Процессы парообразования и перегрева пара на диаграмме и — р. Сухость и влажность пара. Теплота, внутренняя энергия и энтальпия воды и пара из "Теплотехника 1963 " Реальные газы представляют собой перегретые пары некоторых жидкостей. В отличие от воображаемого идеального газа реальный газ при соответствующих условиях может быть сжижен, т. е. сконденсирован, или же превращен в твердое состояние. [c.122] В технике широко применяются пары различных веществ воды, аммиака, хлористого метила, сернистого ангидрида и др. Наибольшее применение имеет водяной пар, являющийся рабочим телом паровых двигателей, отопительных и других устройств. В дальнейшем будет рассматриваться только водяной пар. [c.122] Ранее было указано, что законы идеальных газов можно распространять на рабочие тела, состояние которых очень удалено от жидкой фазы. Нельзя, учитывая влияние сил внутримолекулярного взаимодействия, распространять эти законы на рабочие тела, состояние которых сравнительно недалеко отстоит от жидкого состояния. К числу таких веществ следует отнести и водяной пар при давлениях и температурах, обычно применяемых в теплоэнергетике. [c.122] ПРОЦЕССЫ ПАРООБРАЗОВАНИЯ И ПЕРЕГРЕВА ПАРА НА ДИАГРАММЕ v — p. [c.123] Рассмотрим процессы парообразования. Для этого поступим следующим образом. Воаымем 1 кг воды при температуре 0°С, нальем ее в цилиндрический сосуд, изображенный на рис. 8-1, поставим на поверхность воды поршень, на который действует груз, обусловливающий давление р. При температуре 0° С вода занимает объем, равный 0,001 ж . Пусть это состояние воды и соответствующее ему положение поршня отображается на рис. 8-1, а. [c.123] Начнем постепенно нагревать воду, не снимая с нее поршня. Температура ее при этом будет повышаться, а объем незначительно возрастать. При некоторой температуре, которую назовем вода закипит. Обозначим занимаемый ею при этом объем через v[ (см. рис. 8-1,6). Сколько бы мы дальше ни сообщали воде тепла, температура кипящей воды не изменится. Температура называется температурой кипения. Из сказанного следует, что данному давлению соответствует единственная и вполне определенная температура кипения. [c.123] Обе фазы—жидкая и газообразная — находятся во взаимном равновесии. Это значит, что жидкой фазой поглощаются все подлетающие к ней молекулы газообразной фазы, а вылетают из жидкой фазы только молекулы, обладающие достаточной кинетической энергией. [c.124] Процесс парообразования сопровождается существенным увеличением объема, занимаемого рабочим телом, и неизменностью температуры и давления. Таким образом, рассматриваемый процесс парообразования является одновременно изобарным и изотерм -че ски м. [c.124] Чтобы судить о том, как в процессе парообразования изменяется соотношение в количествах воды и пара, в термодинамике применяется понятие о сух ости пара. Под сухостью пара понимают количество (массу) сухого пара в единице массы влажного пара. Сухость пара обозначают буквой х. Применительно к 1 кг пара х выражает долю килограмма, соответствующую количеству сухого насыщенного пара. Очевидно, величина 1—х представляет собой количество воды в 1 кг паро-водяной смеси. Эту величину называют влаж ностью пара. Сообразно с этими понятиями началу кипения воды соответствует сухость пара, равная О, и влажность пара, равная 1, и, наоборот, завершению процесса парообразования, т. е. состоянию сухого насыщенного пара, соответствует сухость пара, равная 1, и влажность пара, равная 0. Таким образом, по мере парообразования величина сухости пара возрастает от О до 1, а влажность пара уменьшается от 1 до 0. [c.124] Таким образом, в общей сложности рассмотренный выше процесс превращения воды в перегретый пар складывается из трех этапов 1) нагрева воды до кипения цри постоянном давлении, сопровождающегося повышением ее температуры и очень незначительным увеличением объема (изобарный процесс) 2) парообразования, лроисходящего при неизменных давлении и температуре и сопровождающегося увеличением объема и сухости пара (изобарно-изотермический процесс) 3) перегрева пара при неизменном давлении, сопровождающегося увеличением температуры и объема пара (изобарный процесс). [c.125] Следует особо отметить, что в процессе нагрева воды и парообразования, протекающих при постоянном давлении, определенной температуре воды соответствует строго определенный удельный объем ее, а определенной сухости пара и температуре его перегрева также соответствуют строго определенные удельные объемы соответственно сухого насыщенного и перегретого пара. [c.125] Если повторить полностью весь только что рассмотренный опыт несколько раз, изменяя в каждом случае давление рабочего тела, то можно обнаружить, что изменения состояния рабочего тела будут протекать так же, как и в рассмотренном выше случае. Наряду с этим, однако, можно будет заметить и некоторые характерные особенности, обусловливаемые величиной давления, при котором осуществляется опыт. Эти особенности заключаются в следующем. [c.125] С увеличением давления повышается температура парообразования. На рис. 8-2 температура кипения при давлении рз выше, чем температура н соответствующая давлению ра, а эта температура ta, выше температуры /несоответствующей давлению рь Каждому давлению при этом соответствует строго определенная температура кипения и парообразования. [c.125] Если на диаграмме V — р нанести точки, отображающие начало процесса кипения воды при различных давлениях, и соединить эти точки между собой, то получим кривую линию, называемую кривой жидкости или нижней пограничной кривой. Из способа построения кривой жидкости следует, что она представляет собой геометрическое место точек, отображающих на диаграмме V — р состояния начала кипения воды при различных давлениях. На рис. 8-2 кривая жидкости проходит через точки и, у, г я К (через V в термодинамике обозначается удельный объем кипящей воды). [c.126] Соединив точки, отображающие конец процесса парообразования при различных давлениях, можно получить кривую сухого насыщенного пара, иначе называемую верхней пограничной кривой и представляющую собой геометрическое место точек, отображающих состояние сухого насыщенного пара при различных давлениях. На рис. 8-2 кривая сухого насыщенного пара проходит через точки ь, у , у и К (через у в термодинамике обозначают удельный объем сухого насыщенного пара). Обе пограничные кривые сливаются в точке К, носящей название критической. Свойства этой точки будут рассмотрены несколько позже. [c.126] Из определения указанных выше кривых следует, что кривая жидкости отделяет на диаграмме V — р область воды от области, где рабочее тело находится в двух агрегатных состояниях—в виде воды и в виде пара между двумя кривыми заключена область, в которой рабочее тело находится в двух различных агрегатных состояниях — в виде жидкости и пара наконец, кривая сухого насыщенного пара отделяет область двухагрегатного состояния рабочего тела от области перегретого пара. Этим обстоятельством объясняется то, что обе линии называют погоаничными. [c.126] Из рис. 8-2 И приведенных выше пояснений можно заключить, что критическая температура соответствует максимальной температуре жидкости и ее насыщенного пара. При более высокой температуре рабочее тело может быть только в виде перегретого пара. [c.127] По критическим параметрам можно судить о степени приближения реального газа к идеальному. Тот или иной газ тем больше приближается к идеальному, чем выше его температура при данном давлении и чем ниже его критическая температура. [c.127] Вернуться к основной статье