Параметры состояния жидкости и пара.

В соответствии с первым законом термодинамики теплота, подведенная к жидкости, затрачивается на увеличение ее внутренней энергии и осуществление работы. Т.к. в процессе нагревания жидкости удельный объем изменяется незначительно, то можно принять, что Sl = pdV = 0. В таком случае Sq` = du. Т.к. при Т₀ = 273,15 К u₀ = 0, получим

q` = u`.

Поскольку в изобарном процессе q` = Cp (Т<sub>н</sub> + Т<sub>0</sub>) = u` – u`+ p(V`– V₀) = u`+ pV` – pV₀`, то для данного случая имеем, что

q` = h` – pV₀, откуда h`= q` – рV₀`.

При низких давлениях увеличение относительно малое, и поэтому можно приравнять h ≈ q`.

При Т₀ = 273,16 К энтропия S₀ = 0 и поэтому

Теплота парообразования для сухого насыщенного пара

откуда , где r – теплота парообразования.

Увеличение энтропии в процессе парообразования определяется по формуле:

Состояние кипящей воды и сухого насыщенного пара определяется одним из параметров (р или Т_Н) и поэтому по таблицам для воды и водяного пара по известным давлению или температуре находим значения V`, V``, h`, S`, S``, r.

Влажный насыщенный пар как двухфазная система подчиняется закону адитивности, и поэтому каждый его параметр П_Х можно определить по формуле.

П_X = xП`` + П` (1 – x)

Отсюда следует, что

Vx = (1 – x)V` + xV`` = V` + x (V`` – V`)

hx = h` + x (h`` – h`) = h` + xr

Sx = S` + x (S`` – S`) = S` + xr/T_H

Теплота перегрева пара

где Ср_п – средняя теплоемкость перегретого пара.

Поскольку процесс перегрева пара осуществляется при постоянном давлении, то энтальпию перегретого пара можно определить по формуле:

h_пер = h`` + q<sub>пер</sub> = h`` + Cр_П (Т_пер - Т_Н)

Энтропия перегретого пара:

Удельный объем воды при нагревании от 0 до 4⁰С уменьшается до минимального значения, после чего увеличивается.

Основные термические процессы водяного пара

Пар как реальный газ не подчиняется простым закономерностям идеальных газов, поэтому расчеты процессов, происходящих с водяным паром, производятся с помощью таблиц или графически с помощью диаграмм.

Наиболее удобно оценивать характер изменения параметров разных процессов на i-s диаграмме.

Расчетные соотношения для вычисления внешней работы, количества теплоты и изменения внутренней энергии в процессах изменения состояния водяного пара приведены в таблице.

Процессы	Изменение внутренней энергии	Количество работы	Количество теплоты
Изохорный	∆uv = (i2 – P2v) – (i1 – P1v) = i2 – i1 – v (P2 – P1)	lv = 0	qv = ∆u
Изобарный	∆uP = (i2 - Pv2) – (i1 – Pv1) = i2 – i1 – P(v2 – v1)	lP = q – ∆u = =P (v2 – v1)	qP = ∆i
Изотермный	∆uT = (i2 – P2v2) – (i1 – P1v1)	lt = q – ∆u	qt = T (s2 – s1)
Адиабатный	∆us = (i2 – P2v2) – (i1 – P1v1)	ls = ∆u = = u1 – u2	qs = 0