Материал: 1150

где cPВ средняя теплоемкость воды в интервале температур от 0 ОС до tН ОС.

При низких по сравнению с ТКР температурах можно считать cPВ = = 4,1865 кДж/(кг·К).

Параметры влажного насыщенного пара при заданной величине сухости могут быть определены из следующих соотношений.

Удельный объем влажного насыщенного пара

1 x ' x ".

Так как объем воды (1 х) ' мал по сравнению с объемом пара, то при невысоких давлениях

x ".

Энтальпию влажного насыщенного пара с учетом того, что на превращение в пар х кг жидкости необходимо затратить xr кДж/кг теплоты, можно определить по формулам:

h h' xr, h h"x h' 1 x .

Скрытая теплота парообразования, кДж/кг,

r = h" – h'.

Удельная энтропия влажного насыщенного пара, кДж/(кг К),

s = s" x + s' (1 – x).

Перегретый пар характеризуется тем, что его температура выше температуры парообразования ТН при том же давлении и удельный объем его больше, чем сухого насыщенного пара при том же давлении.

Количество теплоты, необходимое для перевода 1 кг сухого насыщенного пара при р = const в перегретый с температурой t, называют теплотой перегрева qП и определяют по формуле

T

qП сРdT.

TH

Если сРm – средняя массовая теплоемкость перегретого пара при постоянном давлении, то

10

qП cPm T TH .

Энтальпия перегретого пара

hП h" qП h' r cPm T TH

называется полной теплотой перегретого пара.

Диаграмма Т, s водяного пара. Для графического изображения процессов, происходящих в паре, удобно пользоваться Т s-диаграм- мой (рис. 1.4). Площадь под кривой обратимого процесса определяет количество теплоты, сообщаемое рабочему веществу или отнимаемое от него.

Рис. 1.4. Т s-диаграмма водяного пара

Область, лежащая между линией кипящей жидкости (аК) и линией сухого насыщенного пара (сК), это область влажного насыщенного пара. Область, лежащая правее линии сК, область перегретого пара.

Так как процесс парообразования идет при ТН = const и р = const, изотерма b-c является одновременно и изобарой. Дальнейший подвод теплоты снова сопровождается увеличением температуры и энтропиипроцесс перегрева пара (кривая сe).

Теплота, подведенная к жидкости в процессе нагрева до состояния кипения, пропорциональна площади abАО. Площадь bcВА пропорциональна теплоте, подводимой к воде в процессе парообразования; площадь сеСВ – теплоте, затраченной на перегрев пара.

Диаграмма h, s водяного пара. Для изучения и расчетов различных термодинамических процессов, в котором рабочим веществом

11

является насыщенный и перегретый пар, удобно пользоваться h s- диаграммой (рис. 1.5). На диаграмме линии кипящей жидкости и сухого насыщенного пара сливаются в критической точке К. В этой диаграмме теплота жидкостей, парообразования и перегрева изображается линейными отрезками, а не площадями. Теплота парообразования по данной изобаре

r = h" – h'

равна разности ординат точек пересечения изобары с пограничными кривыми.

ризонтали h = const, так как в области идеального газа энтальпия однозначно определяется температурой.

На рис. 1.5 точки А, В, С изображают соответственно состояние влажного, сухого и перегретого пара.

1.1.4.Основные термодинамические процессы водяного пара

Восновные задачи анализа термодинамических процессов водяного пара входят нахождение начальных и конечных параметров и функций состояния, определение величин, входящих в уравнение первого закона термодинамики, построение графического изображения процессов в диаграммах.

12

Изохорный процесс ( = const) 1 2, протекающий целиком в области насыщения, и 3 4, заканчивающийся в зоне перегрева, представлены на рис. 1.6.

Процессы 1 2 и 3 4 протекают в одинаковом интервале давлений р1 и р2. Конфигурация изохор в Т s- и h s-диаграммах определяется значениями степени сухости в зависимости от давления в области насыщения и значениями давления в зависимости от температуры в области перегрева.

Изохорные процессы наблюдаются в барабанах паровых котлов и теплообменниках при нагревании или охлаждении заполняющего их теплоносителя, если оборудование отключено от внешних коммуникаций.

Для термодинамических процессов, протекающих в области насыщенного пара, значение энтальпий пара могут быть найдены на h s-диаграмме или по формуле

где h' – энтальпия воды; r – скрытая теплота парообразования; х – степень сухости пара.

В процессах, осуществляемых перегретым паром, его энтальпия находится по h s-диаграмме или по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара.

13