Лабораторная работа № 6 Определение степени сухости влажного насыщенного пара

Цель: ознакомление с методикой экспериментального определения степени сухости водяного пара, а также его параметров с помощью диаграммы и таблицы водяного пара.

1. Введение

Вода в жидком агрегатном состоянии малопригодна в качестве рабочего тела для превращения теплоты в механическую работу. Обычно воду вначале превращают в пар в паровых котлах при постоянном давлении. Для рассмотрения процесса парообразования при постоянном давлении представим, что в цилиндр под поршень, нагруженный постоянной силой, помещен 1 кг воды при 0 ^оС. так как вода практически несжимаема при давлениях, применяемых в теплотехнических установках, считаем, что ее удельный объем v = 0, 001 м³/кг. Состояние воды при этих условиях обозначим точкой а (рис. 6.1).

Рисунок 6.1 – процесс парообразования в диаграммах и

Нагреем воду в цилиндре, подводя к ней теплоту извне. При неизменной нагрузке на поршень (неизменном давлении) повышение температуры приводит к увеличению дельного объема и энтропии. При некоторой температуре, зависящей от от давления, прекратиться повышение температуры, несмотря на дальнейшее подведение теплоты. Вода начнет кипеть и интенсивно испаряться; обозначим состояние воды в момент закипания а’.

По мере дальнейшего подведения теплоты количество воды уменьшается. А количество пара увеличивается. Удельный объем и энтропия рабочего тела очень быстро увеличиваются. Увеличивая количество подведенной к цилиндру теплоты, можно добиться полного превращения всей воды в пар. Состояние рабочего тела при этих условиях обозначим а”.В процессе парообразования между точками а’ и а” рабочее тело находится одновременно в двух агрегатных состояниях: жидком и парообразном. Каждому объему, занимаемому рабочим телом, при этом соответствует определенное количество пара и воды. В этих состояниях жидкость и пар находятся в динамическом равновесии. При этом сколько молекул в единицу времени вылетает из жидкости в пространство, занимаемое паром. Столько же молекул возвращается из пара в жидкость. Пар, находящийся в динамическом равновесии с жидкостью, из которой он образовался, называется насыщающим или насыщенным.

Т емпературу насыщенного пара, равную температуре кипения в точке а’, называют температурой насыщения Т_н. Температура насыщения зависит от давления (рис. 6.2).