3. ОПИСАНИЕ ТАБЛИЦ СВОЙСТВ ВОДЫ, ВОДЯНОГО ПАРА И ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ГАЗОВ
3.1.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТАБЛИЦ
Втаблицах справочника приведены сведения о термодинамических свойствах воды и водяного пара в состояниях насыщения, в однофазной области и метастабильных состояниях; о коэффициентах динамической вязкости и теплопроводности, числе Прандтля воды и водяного пара в состояниях насыщения и в однофазной области; о коэффициенте поверхностного натяжения воды в равновесии с паром, а также о коэффициенте преломления, статической диэлектрической проницаемости и ионном произведении воды и водяного пара.
Сведения о термодинамических свойствах в идеально-газовом состоянии приведены для кислорода, азота, азота атмосферного, воздуха, диоксида углерода, оксида углерода, диоксида серы, оксида азота, диоксида азота, водяного пара и водорода.
Все термодинамические свойства воды и водяного пара определены по уравнениям Формуляции IF-97 [2] (см. § 1.1). При этом значения термодинамических свойств воды и водяного пара в состояниях
насыщения при температурах выше 350 °С (давлениях выше 16,5 МПа) вычислены по неявному уравнению для области 3 при задании значений температуры и давления, определяемых уравнениями линии насыщения (область 4). Значения плотности воды и водяного пара, необходимые для расчетов коэффициентов переноса, коэффициента преломления, статической диэлектрической проницаемости и ионного произведения, определялись также по уравнениям Формуляции IF-97.
Значения удельного объема, энтальпии и энтропии воды и водяного пара в состояниях насыщения приведены в табл. I (в зависимости от
температуры) и табл. II (в зависимости от давления), а значения их
47
изобарной теплоемкости в этих состояниях – в табл. VIII. В этой же таблице помещены и значения коэффициента поверхностного натяжения воды.
Для однофазных состояний воды и водяного пара значения удельного объема, энтальпии и энтропии в зависимости от давления и температуры представлены в табл. III, изобарной теплоемкости – в табл. VI, а скорости звука – в табл. VII. Все эти таблицы охватывают область температур 0–800 °С при давлениях до 100 МПа. Для области более высоких температур от 800 °С до 2000 °С при давлениях до 50 МПа значения удельного объема, энтальпии и энтропии приведены в табл. IV. Эти же свойства для метастабильного состояния переохлажденного водяного пара приведены в табл. V.
Величины коэффициента динамической вязкости μ воды и водяного пара в состояниях насыщения приведены в табл. VIII, а для однофазных состояний – в табл. IX. Область однофазных состояний охватывает температуры от 0 °С до 800 °С при давлениях до 100 МПа. Коэффициенты теплопроводности λ воды и водяного пара в состояниях насыщения приведены в табл. VIII, а для однофазных состояний – в табл. X. Область однофазных состояний, представленная в табл. X, соответствует области, для которой уравнение рекомендовано МАСВП: это область температур 0– 800 °С для давлений до 100 МПа, а при температурах 800–900 °С для давлений до 50 МПа.
Значения числа Прандтля
Pr = |
µcp |
(46) |
λ |
для воды и водяного пара в состоянии насыщения представлены в табл. VIII, а для однофазных состояний – в табл. XI. Область параметров,
48
охваченная этой таблицей, соответствует указанной выше области применения уравнения для коэффициента теплопроводности.
Значения статической диэлектрической постоянной воды и водяного пара приведены в табл. XIII, а з начения коэффициента преломления для длин волн света λ 1 = 0,589 и λ2 = 0,6328 – в табл. XIV. Рассчитанные по уравнению (37) значения десятичного логарифма ионного произведения воды и водяного пара представлены в табл. XII.
Для одиннадцати веществ их термодинамические свойства в идеально-газовом состоянии представлены в табл. XV–XXV. Здесь для каждого газа даны значения удельной внутренней энергии u, удельной энтальпии h, удельной изобарной теплоемкости cp, удельной энтропии s0 при стандартном давлении р0 = 100 кПа и величины sv0. Две последние величины удобны для расчетов широко распространенных в теплоэнергетике изоэнтропных (обратимых адиабатных) процессов по соотношениям
(s20 − s10 )− R ln(p2 / p1)= 0 |
(47) |
и |
|
(sv,2 − sv,1)+ R ln(v2 /v1)= 0. |
(48) |
В табл. XXVI приведены термодинамические свойства влажного воздуха – смеси сухого воздуха (см. раздел 2) и водяных паров с абсолютным влагосодержанием 10 г водяных паров на 1 кг сухого воздуха. В табл. XXVII – термодинамические свойства влажного воздуха – смеси сухого воздуха и водяных паров с влажностью 60% при давлении 760 мм рт. ст. и температуре 15 °С.
49
В табл. XXVIII приведены термодинамические свойства продуктов сгорания метана CH4. При этом принято, что сгорание метана происходит
по стехиометрическому соотношению |
|
CH4 + 2O2 = CO2 +2H2O |
(49) |
при отсутствии избытка воздуха (при коэффициенте избытка воздуха, равном единице).
Используемый для сжигания влажный воздух имеет состав, аналогичный приведенному в табл. XXVII.
Помимо реакции окисления метана также учитывалась реакция
окисления водорода, имеющегося в воздухе: |
|
2H2 + O2 = 2H2O. |
(50) |
Листинг компьютерного документа математического пакета Mathcad для расчета состава продуктов сгорания метана приведен в Приложении.
Для каждой таблицы справочника есть соответствующей ей расчетный документ в Интернете, при помощи которого можно рассчитать значения и в промежуточных точках. Адрес в Интернете формируется следующим образом
http://twt.mpei.ac.ru/MCS/Worksheets/rbtpp/tab[НОМЕР_ТАБЛИЦЫ].xmcd
где [НОМЕР_ТАБЛИЦЫ] – номер таблицы в данном справочнике (1, 2, 21 и т.д.) арабскими цифрами. Например, для обращения к расчетному документу, соответствующему таблице XV, следует использовать адрес
http://twt.mpei.ru/MCS/Worksheets/rbtpp/tab15.xmcd
Кроме того, на сайте книги открыты следующие интерактивные расчеты [22–24]:
•термодинамические свойства влажного водяного пара;
•фазовые переходы «Лед-вода-водяной пар»;
•диаграмма расширения и/или дросселирования водяного пара;
•термодинамические свойства морской воды и др.
50