7. PV диаграмма водяного пара.

AF-зависимость удельного объема воды

от давления при температуре 0 С. Область,

которая заключается между изотермой и

осью координат – область равновесного

существования Ж и Т фаз.

При нагреве, объем начнет увелич и при достижении кипения в т А1 становится максимальной. С увеличением давления увелич Т, в т А1 v2>v1. АК- пограничная кривая жидкости, во всех точках степень сухости = 0, Х=0. КВ-пограничная кривая пара, Х=1. Дальнейший подвод теплоты переводящий воду из состояния насыщения в состояние сухого пара: А1-В1, А2-В2 – изобарно – изотермич пр-сы.

Зависимость удельного объема v′′ изображается кривой КВ- пограничной кривой пара. Пар на этой кривой имеет степень сухости Х=1. При дальнейшем подводе теплоты к сухому пару в т Д1 и Д2, в котором находится перегретый пар, р=const, а Т растет.

Линии В2-Д2, В1-Д1 – изобарный пр-с перегретого пара. АК и КВ делят область диаграммы на три части. Левее АК располагается жидкость, а правее – влажный насыщенный пар (пароводяная смесь). КВ – сухой насыщенный пар, правее перегретый. К – критическая точка. А – тройная точка, Ткип = 0,001 С

Удельное кол-во работы

8. TS-диаграмма водяного пара используется при исследовании холодильных установок и паросиловых установок А-а-А1.

Р-м пр-сы нагрева:

А1В1- линия парообразования

В1Д1-линия пароперегрева

Левее АК находится жидкость.

АК и КВ- область влажного насыщ пара

Область правее КВ – перегретый пар

Между АК и КВ наход линии кривые

промежуточной степени сухости.

TS диаграмма используется для определения подводимого или отводимого тепла. Из TS диаграммы видно что самое большое кол-во теплоты идет на пр-с парообразования, меньше на пароперегрев, еще меньше на нагревание. Пр-с пароперегрева - в пароперегревателе, в котлах – парообразование. По тепловому потоку вначале располагаются испаритель, пароперегреватель, экономайзер.

9. hS диаграмма водяного пара. Эта диаграмма наиболее удобна для расчетов. В отличие от pV и TS диаграмм связана величина удельной работы, а так же кол-во подведенного и отведенного тепла, изобр не виде площади, а в виде отрезков. За начало координат hS диаграммы принимают состояние воды в тройной точке, где величина энтальпии и энтропии равна 0. По оси абсцисс – энтропия, по ординате – энтальпия. На диаграмме наносятся пограничные кривые жидкости АК и пара – линия КВ. Пограничные кривые выходят из начала координат.

На hS диаграмме находятся:

изобары

изотермы

изохоры.

Изобары в области влажного пара,

представляет собой прямые линии

выходящие из начала пограничной

кривой жидкости к которой они

касаются. В этой области изобары

совпадают с изотермой, т е имеют одинаковый угол наклона.

, - температура кипения или насыщения, величина постоянная для данного давления между АК и КВ. В области перегретого пара изобары представляют собой кривые отклоненные вверх, с выпуклостью направленной вниз. Изотермы отклонены вправо и выпуклы вверх. Изобара АВ1 соответствует давлению в тройной точке Р0 = 0,000611 МПа. Ниже АВ1 находится состояние смеси льда и пара, на эту диаграмму наносятся изохоры.

Порядок расчета по диаграмме: 1. по заданным начальным и конечным параметрам пр-са находят график пр-са и все параметры в этих точках; 2. определяют изменение внутренней энергии:

3. определяют теплоту пр-са по след формулам:

Все данные начальных и конечных точек определяются по таблице Ривкин «Термические св-ва воды и пара», наиболее точные Вукалович.

10. Основные параметры воды и водяного пара.Определим кол-во теплоты которое потребуется для нагрева воды от 0 С доtкипения илиtнасыщения приp=const., где- средняя теплоемкость воды в интервале температур от 0 С до температуры насыщенияtSпри данном давлении.= 4,1865 кДж/кг К.

По 1ому Н Т/Д:

- работа расширения воды при ее нагреве.

Кол-во необходимое для нагрева воды до температуры насыщения: .

Нарисуем TSдиаграмму.

Величина поTSдиагр опред площадью под кривой пр-са 1-2. Увеличение энтропии воды при нагреве от 0 С доtкипения равно

Удельной теплотой парообразования называется кол-во теплоты которое идет на превращение в пар 1 кг воды нагретой до состояния насыщения

- внутренняя энергия сухого насыщенного пара;- внутренняя энергия воды в состоянии насыщения;- работа расширения в пр-се парообразования (работа против внешних сил):, где- объем в т 2;- объем в т 3;- давление насыщения. Теплота парообразования идет на работу против внутренних и внешних сил. Поскольку 2-3 (парообразование) пр-с изобарно-изотермич то, где

- энтальпия сухого насыщенного пара,- энтальпия воды в состоянии насыщения. Удельная теплота парообразования поTSдиагр определяется как площадь под пр-ом 2-3. Удельная энтропия сухого насыщенного пара:

, где- удельная энтропия сухого насыщ пара(3);- удельная энтропия в состоянии насыщения(2);- температура насыщения. Для промежуточной т. 5, где имеется менее влажный насыщенный пар, где- энтропия соответствующая состоянию влажного насыщ пара со степенью сухости Х ≠1. Степень сухости насыщ пара:

Удельный объем влажного насыщ пара:

Удельная энтальпия: . Как видно из последней формулы энтальпии промежуточной т 5, энтальпия равна сумме энтальпии жидкости в состоянии кипения т 2 и теплоте расход на превращение кипящей жидкости во влажный насыщенный пар со степенью сухости Х.

Пр-с пароперегрева: для перегретого пара tвышеtнасыщенияv>v насыщения.

, где- температура насыщения;- температура перегрева;- средняя массовая изобарная теплоемкость.

Для перегретого пара величина энтальпии:

11. Изохорный пр-с изм сост водяного пара. v=const.

На pV диаграмме изохорный пр-с отражается прямой параллельной оси ординат (диаграмма служит для определения работы)

На TS диаграмме изохорный пр-с изображается кривой с выпуклостью направленной к верху (в области влажного пара), а в области перегретого пара кривая с выпуклостью вниз. TS диаграмма используется для определения кол-ва подведенной теплоты (идет на изменение кол-ва энергии)

На hS диаграмме изохора является кривой выпуклостью вниз

Нагревая при постоянном объеме влажный пар можно перевести в сухой насыщенный и перегретый. Охлаждая пар можно сконденсировать его, но не до конца, т к при любом низком давлении над жидкостью всегда будут находиться некоторое кол-во насыщенного пара, это значит что изохора никогда не пересекает нижнюю пограничную кривую.