Лекция № 9 Тема: водяной пар. Процессы водяного пара. Уравнение состояния реального газа

Реальный газ – это газ, который обладает большой плотностью.

Уравнение состояния реальных газов (уравнение Ван- дер- Ваальса) имеет вид:

, (1)

где - поправка на внутреннее давление;

b - поправка на внутренний объём занимаемый молекулами (а и b – константы, характеризующие индивидуальные свойства вещества).

Уравнение Ван – дер - Ваальса учитывает реальные свойства газа – наличие межмолекулярного воздействия в газах и собственный объём молекул.

Водяной пар

Пар – это реальный газ в состоянии, близком к жидкой фазе (насыщению).

Водяной пар широко используется в качестве рабочего тела в теплоэнергетических и в промышленных установках. Он производится в котельных агрегатах при заданном постоянном давлении. На рисунке 1 дана pv-диаграмма для водяного пара.

Рисунок 1 – PV-диаграмма для водяного пара

Кривая I - вода при 0⁰С;

Кривая II - вода при температуре кипения (или температуре насыщения) – нижняя пограничная кривая;

Кривая III – сухой насыщенный пар – верхняя пограничная кривая.

Точка К – это критическая точка, разделяющая обе пограничные кривые.

Кривые I, II, III делят всю диаграмму на три части:

1) область между I и II – жидкость;

2) область между II и III – смесь кипящей жидкости и пара, т.е. влажный насыщенный пар;

3) область правее III – перегретый пар.

Критическая точка К характеризует критическое состояние, при котором исчезает различие в свойствах пара и жидкости. Критическая температура является наивысшей температурой жидкости и её насыщенного пара. При температурах выше критической возможно существование только перегретого пара.

Критические параметры водяного пара: t_кр=374,15⁰С; р_кр=22,129МПа; v_кр=0,00326м³/кг.

Сухой насыщенный пар

Состояние сухого насыщенного пара определяется его давлением или температурой. По таблицам насыщенного водяного пара (по температурам) можно найти давление пара (и все его остальные параметры) по температуре, а по таблицам насыщенного водяного пара (по давлениям) – температуру пара (и все остальные его параметры) по давлению.

Энтальпия i” сухого насыщенного пара определяется по формуле

(2)

Изменение внутренней энергии при получении сухого насыщенного пара из 1кг жидкости при 0⁰С – по выражению

(3)

Влажный насыщенный пар

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 – это функция только давления и определяется так же, как и температура сухого пара по таблицам насыщенного водяного пара (по давлениям).

Удельный объём влажного пара для больших и малых давлений определяется по уравнению

(4)