загрузка...
загрузка...
На головну

RV- І Ts-діаграми ВОДЯНОГО ПАРА

  1. Hs-ДІАГРАМА ВОДЯНОГО ПАРА
  2. Тиск насиченої водяної пари в рівновазі з водою
  3. Основні параметри ВОДИ І ВОДЯНОГО ПАРА
  4. Основні параметри води і водяної пари
  5. ПАРАМЕТРИ ВОДИ І ВОДЯНОГО ПАРА
  6. ПУСК І РЕМОНТ СИСТЕМИ ВОДЯНОГО ОПАЛЕННЯ

Випаровування може здійснюватися шляхом випаровування або кипіння.

Випаровуванням називається пароутворення, що відбувається тільки з поверхні рідини. Цей процес відбувається при будь-якій температурі рідини, причому з підвищенням температури інтенсивність його зростає.

Кипінням називається процес бурхливого пароутворення в усьому об'ємі рідини. Кипіння відбувається при постійному тиску (r = const) і відповідної цьому тиску постійній температурі (tн = Const), званої температурою насичення або кипіння.

Температура кипіння (насичення) tн зростає зі збільшенням тиску. Залежність між tн і r визначається дослідним шляхом. Для води, наприклад, гарне співвідношення між ними виходить з рівняння Руша:

tн = 100  , (115)

де r - абсолютне тиск, ат.

Всі параметри киплячої рідини прийнято позначати відповідною буквою зі штрихом, наприклад: J ? - питомий об'єм, h ? - ентальпія, s ? - ентропія, u ? - внутрішня енергія, q ? - теплота.

У процесі кипіння рідини разом з бульбашками пара виносяться дрібні частки води. Суміш пара і частинок рідини називається вологим насиченою парою.

Якщо при даному тиску до киплячої рідини підвести кількість теплоти, необхідне для повного перетворення в пар всієї маси рідини, то в момент зникнення останніх крапель отримаємо суху насичену пару при температурі насичення tн. Всі параметри сухого пара позначаються тими ж буквами, але з двома штрихами: J?, h?, s?, u?.

 
 

 
 

Мал. 20. rJ (а) - і Ts (б) -діаграмми водяної пари: FK - нижня прикордонна крива; KL - верхня прикордонна крива.

Сухий насичений пар є в парогенераторах нестійким, практично миттєвим станом при переході в перегрітий пар.

Перегрітою парою називається пар, який при тому самому тиску з сухим насиченим має велику температуру, ніж температура насичення. Отримують пар в парових котлах (парогенераторах) при постійному тиску. Це тиск визначається при конструюванні в залежності від призначення парогенератора.

Розглянемо процес перетворення води в пару в rJ-координатах (рис. 20, а). Нехай при даному тиску r 1 кг води при температурі 0 0З займає питома обсяг J0 (Точка а). При підведенні теплоти температура води підвищується до тих пір, поки не стане рівною температурі насичення tн, Тобто температурі кипіння при даному тиску r. Питома обсяг води збільшиться і досягне J ?. Стан киплячій рідини позначено на діаграмі точкою a ?.

При подальшому підводі теплоти до киплячій воді вона перетворюється в пар, причому тиск і температура суміші води і пара залишаються незмінними, тобто процес пароутворення є ізобарно-ізотермічним. У той момент, коли останні частки киплячій рідини випаровується, буде отриманий сухий насичений пар. Стан сухого насиченої пари відзначено на діаграмі точкою a?. Отже, на лінії a ? a? має місце суміш окропу і пара - вологий насичений пар. Стан вологої пари в будь-якій точці на лінії a ? a? визначається тиском r, температурою насичення tн і ступенем сухості х.

Ступенем сухості х називається масова частка сухого пара, що міститься у вологому парі:

x = mсухий/ mвл = mсухий/ mсухий + mж , (116)

де mсухий, mж - Відповідно маса сухого пара і маса рідини, що знаходяться в 1 кг суміші.

Для сухого пара х = 1, для киплячої рідини х = 0. Величина (1 - х) називається ступенем вологості пара. Таким чином, вологий насичений пар відрізняється від сухого тільки ступенем сухості: вологий пар має ступінь сухості x <1, сухий - x = 1.

Якщо до сухого насиченого пару стану a? продовжувати підводити теплоту при тому ж тиску r, то він перетворюється в перегрітий пар. Стан перегрітої пари відзначено точкою d. Перегріта пара відрізняється від сухого пара тим, що при даному тиску має температуру вище температури насичення.

При більш високому тиску r1 процес отримання пара відбувається аналогічно. Однак питома обсяг окропу (точка b ?) буде збільшуватися, оскільки з підвищенням тиску підвищується і температура насичення tн, Що надає більший вплив на збільшення питомої обсягу, ніж тиск - на його зменшення.

Питома обсяг сухого пара (точка b?) J? з підвищенням тиску, навпаки, зменшується. На діаграмі точка b? лежить лівіше точки a?. Якщо з'єднати стояння води і пари при різних тисках, то на rJ-діаграмі отримаємо лінії I, II, III.

Л і н і я I визначає стан води при температурі 0 0З і різних тисках. Внаслідок малої стисливості води залежність J0 від r незначна, і нею, як правило, нехтують.

Л і н і я II визначає стан киплячої рідини (х = 0) і показує, що питома обсяг J ? з підвищенням тиску збільшується. Ця лінія називається нижньої прикордонної кривої. Зліва від неї - область нагрівається, праворуч - область вологої пари. При зменшенні тиску лінії I і II перетинаються в точці F, званої потрійною точкою. Кожна речовина в цій точці знаходиться в трьох станах: твердому, рідкому і газоподібному. в потрійній точці кожна речовина має певні параметри. Наприклад, для води температура і тиск в потрійній точці відповідно рівні: tтр = 0,01 0С, rтр = 4,6 мм рт. ст.

Л і н і я III характеризує стан сухої насиченої пари (х = 1) при різних тисках і називається верхньої прикордонної кривої. Праворуч від неї знаходиться область перегрітої пари, зліва - вологого насиченого пара. З малюнка видно, що питома обсяг сухого пара J? буде тим менше, чим більше тиск.

При підвищенні тиску криві II і III сходяться в точці К, званої критичною точкою. Ця точка відповідає стану, при якому зникає різниця між рідиною і парою. Аналіз показує, що скондесувати перегрітий пар шляхом його стиснення по изотерме можна тільки в тому випадку, якщо його температура буде нижче критичної. Критичний стан речовини вперше було встановлено Д. І. Менделєєвим в 1861 р Критичні параметри для води вживаються у такому значенні: rкр = 221,15 бар, tкр = 374,12 0С, Jкр = 0,003147 м3/ Кг.

При аналізі циклів теплових двигунів (зокрема, паротурбінних установок) широко застосовується Ts-діаграма. Для водяної пари Ts-діаграма представлена ??на малюнку 20, б. У потрійній точці (tтр = 0,01 0С, r = 4,6 мм рт. ст.) ентропія умовно прийнята рівною нулю. Тому лінія I (див. Рис. 20, а) в Ts-діаграмі перетворюється в точку на осі ординат на 273,16 К вище абсолютного нуля. Це точка є початком нижньої прикордонної кривої (х = 0). Ізобари нагріву рідини (a-a ?, b-b ? і т. П.) Від 0 0З до tтн в Ts-діаграмі є логарифмічними кривими, кривизна яких практично збігається з кривизною нижньої прикордонної кривої. Отже, точки a ?, b ? ... розташовуються на нижній прикордонної кривої. Процес пароутворення (a ? -a?, b ? -b? і т. П.) Протікає при r = const і при tн = Const, тому ізобари пароутворення зображуються в Ts-діаграмах горизонтальними лініями; ізобари перегріву пара (a?-d, b?-d і т. п.) - лініями, близькими до логарифмическим. Площі під кривими процесу позначають: q ? - кількість теплоти на нагрів при даному тиску 1 кг рідини від 0 0З до tн; r - питома теплота пароутворення; qпе - Теплота, витрачена на перегрів пара при даному тиску до температури tпе > tн.

 




адіабатне ПРОЦЕС | політропний процес | Результати аналізу Політропний процесів | круговий процес | ПРЯМИЙ оборотних циклів Карно | ЗВОРОТНИЙ оборотних циклів Карно | ДРУГОГО ЗАКОНУ термодинаміки | КОМПРЕСОРІВ | ДВИГАТЕЛЕЙ внутрішнього згоряння | ЦИКЛИ ГАЗОТУРБІННИХ УСТАНОВОК |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати