Перегретый пар

Перегретый пар имеет более высокую температуру t по сравнению с температурой t_н сухого насыщенного пара того же давления. Следовательно, в отличии от насыщенного пара перегретый пар определенного давления может иметь различные температуры. Для характеристики состояния перегретого пара необходимо знать два его параметра, например, давление и температуру. Разность температур перегретого и насыщенного пара того же давления t - t_н называют перегревом пара.

Весьма важным в теплотехнических расчетах является определение количества, затрачиваемого на отдельные стадии процесса парообразования и изменения внутренней энергии.

Количество тепла, затраченное для подогрева жидкости от 0 °С до температуры кипения при постоянном давлении, называется теплотой жидкости. Её можно определить как разность энтальпий жидкости в состоянии кипения и жидкости при том же давлении и t = 0 °С, т.е.

q_р = h₂ – h₁ = h'_о – h_о",

а так как h_о' при невысоких давлениях с достаточной для технических расчетов точностью можно считать равной нулю, то

q_р = h'.

Значения внутренней энергии жидкости можно вычислить из общей зависимости h = U + Рυ. Тогда

U' = h' - рυ',

а так как величина Рυ' мала, то при невысоких давлениях можно принимать, что U' = h',

т.е. внутренняя энергия жидкости равна энтальпии жидкости. Значение h', а следовательно, и U' приводятся в таблицах насыщенного пара.

Количество тепла, необходимое для перевода 1 кг кипящей жидкости в сухой насыщенный пар при постоянном давлении, называют теплотой парообразования и обозначают буквой r. Это количество теплоты расходуется на изменение внутренней энергии, связанное с преодолением сил сцепления между молекулами жидкости (ρ кДж/кг) и на работу расширения (ΨкДж/кг).

Величину ρ называют внутренней теплотой парообразования, а величину Ψ- внешней теплотой парообразования. Очевидно, что

Ψ = Р ( υ" - υ'), кДж

и

r = ρ + Ψ (9.6)

Значения r приводятся в таблицах насыщенного пара.

Энтальпия сухого насыщенного пара (h") определяется по формуле

h" = h' + r, (9.7)

а изменение внутренней энергии при получении сухого насыщенного пара из 1 кг жидкости при 0 °С – из выражения:

U" = h" - Рυ" (9.8)

Для влажного насыщенного пара имеем следующие соотношения:

h_х = h' + rх (9.9)

и

U_х = h_х – Рυ_х, (9.10)

где h_х – энтальпия влажного насыщенного пара;

U_х - внутренняя энергия влажного насыщенного пара.

Количество тепла, необходимое для перевода 1 кг сухого насыщенного пара в перегретый при постоянном давлении, называется теплотой перегрева. Очевидно, что

q_п = (9.11)

где С_р - истинная весовая теплоемкость перегретого пара при постоянном давлении.

В результате тщательных исследований установлено, что теплоемкости С_р перегретых паров зависят от температуры и давления, а также найдена аналитическая зависимость

С_р = f ( р,t ). (9.12)

Однако пользоваться этой зависимостью вследствие ее сложности и громоздкости неудобно. Расчеты существенно упрощаются тем, что в таблицах водяного пара приводятся значения энтальпии перегретого пара. Поэтому теплота перегрева может быть найдена из выражения

q_п = h - h" (9.13)