- •1 Основные понятия
- •2 Парообразование в – диаграмме
- •3 Тройная точка. Правило фаз
- •4 Влажный пар и его параметры
- •???????????????????????5 Ts– диаграмма водяного пара
- •???????????6 Is – диаграмма водяного пара
- •7 Расчет основных процессов водяного пара
- •8. Основные определения
- •9 Относительная влажность воздуха.Температура точки росы
- •11 Уравнение первого закона термодинамики для потока
2 Парообразование в – диаграмме
Изобарный процесс парообразования в – диаграмме изображается горизонтальной линией a-b-c-d у которой участок a-b соответствует подогреву жидкости от 0°С до температуры кипения, участок b-c – превращению кипящей воды в сухой насыщенный пар и участок с-d – перегреву пара до заданной температуры. Таким образом, на графике величины соответствуют удельным объемам жидкости при 0°С, кипящей жидкости и сухого насыщенного пара.
При подогреве жидкости удельный объем ее несколько увеличивается а процесс парообразования характеризуется резким увеличением удельного объема. Так, например, для воды при нормальном давлении = 0,001м3/кг, =0,001044 м3/кг,
= 1,677 м3/кг, т. е. при подогреве воды от 0°С до температуры кипения (100°С), удельный объем увеличивается всего лишь на 4,4%, а в процессе парообразования более чем в 1600 раз.
Построив в диаграмме аналогичные графики для нескольких различных давлений и соединив одноименные точки плавными линиями (рис. 7.4), м ожно заметить, что в связи с очень малой сжимаемостью жидкости линия а – а1 – а2…, выражающая зависимость , практически вертикальна; в связи с тем, что при увеличении давления возрастает температура кипения, от которой зависит , линия b–b1–b2..., выражающая зависимость , идет круто вверх с наклоном в правую сторону; наконец, линия c – c1 – c2..., выражающая зависимость , имеет гиперболический характер. Например, для водяного пара она до давления 20 бар довольно точно описывается уравнением Молье
, (7.1)
где р выражено в барах, а – в кубических метрах на килограмм.
Линия b – b1– b2…, отделяющая область жидкости от области влажного пара и характеризуемая равенством х = 0, называется нижней пограничной кривой; линия c – c1 – c2..., отделяющая область влажного пара от области пара перегретого и характеризуемая равенством х=1, называется верхней пограничной кривой.
С ростом давления разность уменьшается и пограничные кривые сближаются, плавно сходясь в критической точке k, где они обе принимают горизонтальное направление.
Как видно из графика, точка k соответствует некоторому предельному состоянию вещества, при котором исчезает видимое различие между жидкостью и паром. Критические параметры, характеризующие это состояние для каждого вещества, имеют определенные значения. Так, например, для воды ркр=221,15 бар, ркр=374,12°С, ркр= 0,003147 м3/кг.
3 Тройная точка. Правило фаз
влажный пар представляет собой равновесную систему, в которой одно и то же вещество находится в двух различных агрегатных состояниях.
О тдельные части равновесной системы, называются фазами, а происходящий в ней переход из одного агрегатного состояния в другое называется фазовым превращением.
Р
Рисунок 7.5
ассмотрим вопрос фазовых превращении вещества в более широком плане, включая в него и твердую фазу. Для этого удобно использовать pt-диаграмму, т. е. систему координат, в которой по оси абсцисс откладывается температура вещества, а по оси ординат давление, под которым оно находится (рис. 7-5).Если точка а в такой диаграмме изображает исходное состояние вещества, взятого в твердой фазе, то процесс изобарного подвода тепла с переходом вещества сначала в. жидкое, а затем в газообразное состояние изобразится горизонтальной линией a-b-c-d, причем участок ее a-b соответствует нагреву твердой фазы до расплавления, участок b-c нагреву жидкой фазы до температуры кипения и участок c-d перегреву газовой фазы (т. е. паров данного вещества).
Отсюда видно, что точка b соответствует двухфазной системе твердое тело– жидкость, а точка с –двухфазной системе жидкость–пар (т. е. всем состояниям влажного пара).
С увеличением давления точка b смещается влево, так как температура плавления уменьшается, а точка с смещается вправо, так как температура кипения увеличивается. Следовательно, с ростом давления точки b и с расходятся.
Наоборот, с уменьшением давления точки b и с сближаются и, наконец, сливаются в одной точке А.
При более низких давлениях переход вещества из твердого состояния в газообразное происходит непосредственно, без промежуточного превращения в жидкость (например, по линии e-f-g, на которой точка f соответствует двухфазной системе твердое тело – перегретый пар). Такой процесс называется сублимацией или возгонкой. Обратный переход вещества из газообразного состояния в твердое обычно называют десублимацией.
Таким образом, получается фазовая диаграмма, в которой площадь, расположенная левее линии В-А-D, соответствует твердой фазе, площадь, расположенная выше линии В-А-С,– жидкой фазе и площадь, расположенная правее линии С-А-D,– газовой фазе (перегретому пару).
Точка А, соответствующая такому состоянию вещества, при котором оно может находиться во всех трех фазах, называется тройной тоxкой. Каждому веществу в тройной точке свойственны строго определенные значения всех параметров.
Так, для воды ра = 0,006112 бар, =1,00021 л/кг 0,001 м3/кг, tа=0,0075 0,01°С. тройная точка принята за начало отсчета внутренней энергии и энтропии воды и водяного пара, т. е. Uа=0 и sа= 0.