В процессе образования из холодной воды при О °С перегретого пара выделяются три важнейшие стадии:
- подогрев холодной воды до температуры кипения
- парообразование;
- перегрев пара.
Этим стадиям соответствуют четыре состояния рабочего тела:
- холодная вода при температуре О °С - точки а1, а2, а3 на Р, v-диаграмме;
- кипящая вода при температуре tH(начало парообразования) - точки b1, b2, b3;
- сухой насыщенный пар (конец процесса парообразования) - точки с1, с2, с3;
- перегретый пар - точки d1, d2, d3.
Точки а1, а2, a3, b1, b2, b3, c1,с2, с3 соответствуют различным давлениям.
Характерная кривая I - линия, определяющая состояние воды при t= О °С и различных давлениях.
Характерная кривая II - линия, определяющая состояние кипящей жидкости при tH при соответствующем давлении. Эта линия называется нижней пограничной кривой (где степень сухости х = 0).
Характерная кривая III - линия, определяющая состояние сухого насыщенного пара при различных давлениях. Эта линия называется верхней пограничной кривой
(х = 1).
Для описания свойств влажного пара применяют особый параметр, называемый степенью сухости (обозначается х).Этот параметр представляет собой отношение массы сухого насыщенного пара (он находится над кипящей жидкостью) ко всей массе влажного пара. Иными словами можно сказать, что степень сухости – это массовая доля сухого насыщенного пара во влажном паре.
Если степень сухости пара х, тогда в 1кг влажного пара масса жидкости составит
(1-х) .
Величина (1-х) называется степенью влажности пара.
Если жидкость не кипит то над ней нет пара. В этом случае масса сухого насыщенного пара равна нулю. Степень сухости образующегося из нее пара (точнее, не образующегося пара) равна также нулю: х=0
Степень влажности пара в этом случае равна (1 —х) = 1 — 0 = 1.
Для состояния с1, с2, с3 характерно отсутствие кипящей жидкости, так как пар находится в сухом насыщенном состоянии.
Степень сухости пара в состоянии с1, с2, с3 равна единице: х=1
Степень влажности пара в этом случае равна нулю: (1 — х) = 1 — 1 = 0. Следовательно, степень сухости пара изменяется в следующих пределах от 0 до 1
Значение х = 0.85 означает, что влажный пар состоит из 85% сухого насыщенного пара и 15% жидкости.
Между линиями I и II находится область жидкости (воды), между линиями II и III пограничными кривыми) - область влажного насыщенного пара, линия III (верхняя по-граничная кривая) соответствует точкам сухого насыщенного пара при соответствующих давлениях. Вправо от линии III лежит область перегретого пара.
Пограничные кривые: нижняя (х = 0) и верхняя (х = 1) сливаются в точке К, которая называется критической. Точка К определяет критическое состояние воды и водяного пара. Все параметры этой точки называются критическими.
При испарении образование пара происходит только со свободной поверхности жидкости. Интенсивность испарения зависит от физических свойств жидкости и возрастает с повышением ее температуры.
Бурный процесс парообразования, сопровождающийся возникновением пузырьков пара по всему объему жидкости, называется кипением. Кипение жидкости происходит при постоянном давлении и при соответствующей постоянной температуре, которая называется температурой кипения или насыщения (tH). Для всех жидкостей температура насыщения повышается при повышении давления.
Для определения температуры кипения следует пользоваться таблицами.
Мы определили, что пар может быть в различных состояниях и для того, чтобы
не произошла путаница в состояниях, приняты различные обозначения этих состояний.
Все параметры жидкости принято обозначать соответствующей буквой со штрихом, например: удельный объем v´, энтальпия h´, энтропия s' и т. д.
Все параметры сухого насыщенного пара принято обозначать соответствующей буквой с двумя штрихами, например: удельный объем v´´, энтальпия h´´, энтропия s'´ и т. д.
Состояние сухого насыщенного пара определяется одним параметром : давлением или температурой насыщения (температурой кипения) tн.. Насыщенный пар, в котором отсутствуют частицы жидкой фазы – капли жидкости, называют сухим насыщенным паром. Сухой насыщенный пар является неустойчивым состоянием – мгновенным при переходе в перегретый пар, имеющий температуру выше (tH).
Насыщенный пар может быть влажным или сухим. Смесь пара и жидкости называется влажным насыщенным паром.
Насыщенный пар, в котором отсутствуют частицы жидкой фазы – капли жидкости, называют сухим насыщенным паром.
Состояние влажного насыщенного пара определяется двумя параметрами: давлением и степенью сухости.
Определение параметров влажного насыщенного пара выполняется с помощью термодинамических таблиц насыщенного водяного пара по давлению или температуре насыщения.
Удельный объем влажного пара со степенью сухости х определяется по формуле:
vвл = х v´´, м3/кг
Плотность влажного пара определяется по формуле:
ρвл. = 1/ vвл = 1/ х v´´, кг/м3
Энтальпия влажного насыщенного пара определяется по формуле:
hвл = h´+ х r
Состояние перегретого пара определяется двумя параметрами: давлением или температурой.
Чрезвычайно важно научиться определять основные параметры пара Р, v, t, энтальпию h, энтропию S пара в любом термодинамическом состоянии по термодинамическим таблицам.
Значение внутренней энергии пара в таблицах не приводится, поэтому для ее определения пользуются формулой:
и = h – Р v , кДЖ/кг
где h,Р, v – берутся из термодинамических таблиц.
|
.png)
