4.3.Водяной пар. Общие положения.
Изобразим в P-Ʋ координатах диаграмму для водяного пара:
Кривой 1 – соответствует вода при 0 0с, кривой 2 – вода при температуре кипения (или температуру насыщения) и кривой 3 – сухой насыщенный пар.
Кривую 2 называют нижней пограничной кривой, кривую 3 верхней пограничной кривой, а точку К, разделяющую обе пограничные кривые называют критической.
Кривые 1, 2 и 3 делят всю диаграмму на четыре части: область между кривыми 1 и 2 – жидкость, область между кривыми 2 и 3 – смесь кипящей жидкости и пара, влажный насыщенный пар, и область правее кривой 3 – перегретый пар. Критическая точка K характеризует критическое состояние, при котором исчезает различие в свойствах пара и жидкости.
Критическая температура является наивысшей температурой жидкости и ее насыщенного пара. При температурах выше критической возможно существование только перегретого пара.
Критические параметры водяного пара следующие:
tкр = 374,150с,
pкр = 221,29бар,
ʋкр =0,00326 м3/кг.
Состояние сухого насыщенного пара определяется его давлением или температурой.
Состояние влажного насыщенного пара определяется его давлением или температурой и степенью сухости Х.
Значение Х=0 соответствует воде в состоянии кипения, а Х=1 – сухому насыщенному пару.
Температура влажного пара, есть функция только давления, и определяется так же, как и температура сухого пара. Удельный объем влажного пара зависит от давления и от степени сухости.
4.4.Циклы паросиловых установок.
Изобразим тепловую схему и цикл. Теоретической паросиловой установки, которая предназначена для выработки точки тепловой и электрической энергии и может применяться на тепловых электростанциях и в других целях.
Пар парового котла ПК поступает в пароперегреватель ПП, откуда он направляется в турбину Т срабатывается там с выработкой электрической энергии в генераторе Г, а затем поступает в конденсатор К. В конденсаторе К с помощью охлаждающей воды, подаваемой циркуляционным насосом ЦН, от пара отводится теплота, и он конденсируется образовавшийся конденсат питательным насосом ПН подается в котел, и цикл повторяется вновь.
На рисунке дан цикл Ренкина для паросиловой установки в P-Ʋ координатах. Точка 3 характеризует состояние воды на выходе из конденсатора, линия 3-4 процесс повышения давления в питательном насосе, 4-5 подогрев воды в паровом котле, точка 5-состояние воды при температуре насыщения, 5-6 парообразование в котле. Точка 1 характеризует состояние перегретого пара, поступившего в турбину.
4.5. Циклы холодных установок.
Холодные установки служат для охлаждения тел ниже температуры окружающей среды. Рабочее тело в холодных машинах совершает обратный круговой процесс, в котором затрачивается работа, подводимая извне, и отнимается тепло от охлажденного тела.
Идеальным циклом холодных машин является обратный цикл Карно.
В результате осуществления этого цикла затрачивается работа e0 и тепло q от холодного тела переноситься к более нагретому.
1-2 – процесс адиабатного расширения объемного тела;
2-3 – процесс изотермического отвода теплоты;
3-4 - процесс адиабатного сжатия рабочего тела;
4-1 – процесс изотермического подвода теплоты;
Отношение отведенного от охлаждающего тела тепла q0 (произведенного холода) к затраченной работе q-q0 называется холодным коэффициентом и является характеристикой экономичности холодной машины:
εx = q0/ q-q0 = q0/e0.
В качестве холодильных хлодоагентов применяют воздух и жидкость с низкими температурами кипения: аммиак, углекислый газ, фреоны.