Теоретические основы теплотехники. Ляшков В.И. - 20 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Объединяя точки a, b и d однофазных состояний, на p–v диаграмме получим пограничные кривые, разделяющие
отдельные зоны фазовых состояний. Левее линии точек а находится область равновесного существования воды и льда.
Между линиями точек а и b находится область состояний жидкости. Область между верхней и нижней пограничными
кривыми (так называют линии точек b и d) соответствует состояниям влажного пара, а область праве линии x = 1 –
состояниям перегретого пара.
Опыты обнаруживают, что при некотором достаточно высоком давлении (его называют критическим) свойства воды и
пара становятся одинаковыми, исчезают физические различия между жидким и газообразным состояниями вещества. Такое
состояние называют критическим состоянием вещества (см. точку k на рис. 1.28). Если через точку k проведем критическую
изобару и критическую изотерму, то на p–v диаграмме выделяются еще две области: область сверхкритических состояний
воды (область I) и область сверхкритических состояний перегретого пара (область II) . Переход от жидкости к перегретому
пару при p > p
кр
сопровождается скачкообразным изменением свойств вещества без образования двухфазных смесей. При
этом когда Т достигает величины T
кр
, возникает критическое состояние, а при дальнейшем нагреве – перегретый пар
сверхкритических параметров. Такие переходы называют фазовыми переходами второго рода. Приобретая все большее
практическое значение, эти переходы еще ждут своих внимательных исследователей.
1.3.4 Определение параметров воды и пара
остояние воды и пара описываются стандартным уравнением состояния реальных газов
zRTpv
=
,
но для повышения точности все состояния разделены на ряд областей и для каждой такой области, используя опытные
данные о сжимаемости, находят свои полиномы с вириальными коэффициентами. Как уже отмечалось, использовать такое
уравнение для практических расчетов неудобно из-за большой сложности (даже при наличии ЭВМ). Поэтому на его основе
рассчитаны и издаются специальные таблицы [10], в которых вместе с данными о соотношениях между параметрами
vp, и
Т приводятся значения энтальпии h и энтропии s для этих состояний. Для расчета этих величин привлекаются
экспериментальные сведения о теплоемкостях воды и пара, теплоте парообразования r.
Количество тепла, которое необходимо подвести к одному килограмму жидкости, чтобы нагреть ее от 0 °С до
температуры t, называют теплотой жидкости. Из-за малой сжимаемости воды теплота жидкости практически равна ее
энтальпии
.
0жж
tchq
t
pm
==
Состоянию насыщения соответствует наибольшая теплота жидкости
.
н0жж
tchq
t
pm
=
′
=
Энтальпия сухого насыщенного пара превышает энтальпию h′ на величину теплоты парообразования r
.'" rhh
+
=
Энтальпию перегретого пара находят с помощью численного интегрирования по формуле
." dtchh
t
t
p
’
∫
+=
Энтропию воды и перегретого пара рассчитывают, также прибегая к численному вычислению интегралов
∫∫
∂
∂
−=
p
p
p
T
T
p
dp
T
v
T
dT
cs
00
,
где значение частной производной находят с помощью уравнения состояния pv = zRT. Изменение энтропии за процесс
парообразования будет ∆s = r/T
н
. Значит величины s′ и s′′ связаны между собой соотношением
s′′ = s′ + r/T
н
.
Параметры влажного пара рассчитывают, используя свойство аддитивности. Например,
h
x
= h
в
+ h
п
= (1 – x) h′ + xh′′.
Аналогично записываем и для других параметров:
v
x
= (1 – x) v′ + xv′′, s
x
= (1 – x) s′ + xs′′.
Величины v′, v′′, h′, h′′, s′ и s′′ приводят в таблицах насыщенных состояний (таблицы насыщения), которые строятся или
по аргументу p
н
, или по аргументу t
н
. Для примера приводится небольшой фрагмент такой таблицы (см. табл. 1).
1 Параметры воды и пара на линии насыщения (по давлениям)
p
н
,
МПа
t
н
,
°С
v
′ ⋅ 10
3
,
м
3
/кг
v
′′,
м
3
/кг
h
′,
кДж/кг
r,
кДж/кг
h′′,
кДж/кг
s
′, кДж/
(кг
⋅К)
s
′′, кДж/
(кг
⋅К)
0,10 99,6 104 1,696 417,5 2674 2257 1,3026 7,3579
0,12 105 104 1,430 439,3 2683 2243 1,3610 7,3972
0,16 113 105 1,092 475,4 2696 2220 1,4550 7,2017
С

Страницы