Основные параметры пара

Основными параметрами, характеризующими свойства влажного насыщенного пара являются:

давление – Р, температура – Т, и степень сухости – Х.

Р и Т – определяют уд. объем сухого насыщенного пара (V") и кипящей жидкости (V'). Чтобы найти уд. объем насыщенного пара (V_x) по степени сухости Х нужно сложить

V_x = (1-Х)V' + XV"

где : (V') u (V") – известны по таблицам.

Основные параметры перегретого пара (как газа) являются:

давление—Р; температура- Т; удельный объем –V.

Для облегчения определения параметров рабочего тела и возможности использования графоаналитических методов расчета применяются Т – S и I – S –диаграммы.

Контрольные вопросы:

1. Что называется кипением, парообразованием и испарением?

2. Какой пар называется влажным насыщенным, сухим насыщенным ,перегретым?

3. Что относится к параметрам критической точки ?

4.Что такое теплота парообразования. Её определение?

5.Какие точки располагаются на пограничных кривых жидкости и пара?

6. Основные параметры влажного насыщенного пара.

7. Т-S диаграмма водяного пара.

8. I-S диаграмма водяного пара.

Основная литература: /1/, , /3/ стр. 162-172

Дополнительная литература:

Тема 6 Истечение газов и паров. Сопло Лаваля. Дросселирование газов и паров.

Истечение газов и паров

Для преобразования потенциальной энергии потока в кинетическую,(сопла турбин, реактивных двигателей, и т.д.) или кинетической энергии в потенциальную (насадки ТК, приборы в которых происходит сжатие газа и т.д.) служат всевозможные (насадки, сопла) переменного сечения для истечения потока газа или пара.

Различают: насадки:

• суживающие (конфузорные) – в которых сечение уменьшается к выходу.

F 0

- расширяющие (дифузорные) – в которых сечение увеличивается к выходу

F 0

• совмещенные (конфузор – дифузорные) в которых переход от одной формы к другой осуществляется через наименьшее сечение.

F = 0

Т.к. насадки короткие, а скорость потока достаточно большая, то можно считать, что теплообмен в этих сечениях отсутствует (т.е. процесс истечения является адиабатным.

При изучении процессов истечения необходимо определить:

- внешнюю работу;

• располагаемую работу.

Внешняя работа – это работа затраченная на перемещение массы газа в потоке.

Располагаемая работа – это приращение кинетической энергии которую можно использовать в машинах и превращать в другие виды энергии.(механическую, электрическую и т.д.).

Для определения внешней работы необходимо знать термодинамический процесс истечения.

Рассмотрим пример истечения газа по каналу переменного сечения. Рис.5.

Рис.5. Схема канала переменного сечения и изменения

давления – Р и силы –РА по длине канала - h

При стационарном режиме течения для любых поперечных сечений массовый расход газа (пара) описывается уравнением неразрывности

m_г = А = = const (23)

где: А – площадь сечения, - скорость, - плотность, V - удельный объем.

Движение элементарной массы газа - dm по каналу из сечения 1 до сечения 2 (см рис. ) осуществляется из-за разности давления Р₁ Р₂

В сечении (1) на элементарную массу газа dm действуют:

-слева давление Р₁ с силой Р₁·А под действием которой dm движется.

-справа сила сопротивления Р₂·А.

Зная форму канала, т.е. изменение сечения (А) по длине канала (h) - А = f (h)

и изменения давления по длине канала h- P = f (h)

можно построить кривую изменения силы по длине канала PA = f (h)

площадь под этой кривой будет равна работе Р h .

Площадь a₁' a₁ a₂ a₂' – характеризует отрицательную работу приложенную из вне для перемещения газ.

Площадь b₁' b₁ b₂ b₂' – положительная работа перемещающая поток (после преодоления сил сопротивления. Разность этих работ представляет внешнюю работу при истечении - l _ист .

Т.к

А· (a₁' a₁ a₂ a₂') - А·(b₁' b₁ b₂ b₂' )=А·(а₁' a₁ b₁b₁') – A·(a₂' a₂ b₂ b₂') = P₁· A₁ ·dh₁ – P₂ ·A₂· dh₂

т.к. А₁ ·dh₁ = dV₁ и A₂ ·dh₂ = dV₂ элементарные объемы

т.о. внешняя работа по перемещению элементарной массы газа при истечении равна

dm l _ист = Р₂·dV2 – P₁· dV₁ (24)

Полная работа расширения газа - dl расходуется внешнюю работу истечения , на приращение внешней кинетической энергии и совершение технической работы по перемещению канала по которому течет газ. Т.е.

dl = dl _ист + 0,5 d ² + dl_тех. (25)

d ² – приращение кинетической энергии.

dl_тех – техническая работа .

Сумма приращения кинетической энергии и технической работы представляют собой располагаемую работу. Т.е

dl₀ = 0,5 d ² + dl_тех.

Если канал, по которому течет газ стационарный dl_тех. = 0 то

dl₀ = 0,5 d ² тогда работа расширения

dl = dl_ист + dl₀ или

dl₀ = dl - dl_ист = Р·dV – P·dV – V·dP = -V·dP

т.е. располагаемая работа( скорость истечения) может увеличиваться только в условиях падения давления по каналу dP 0 .

для: - изохорного процесса dl₀ = - V·dP, l₀ = (Р₀ – Р₂) ·V

- изобарного процесса dP = 0 dl₀ = 0

• изотермического процесса l₀ = Р₁V₁ ln

• адиабатный процесс dl₀ = dg – di

• политропный процесс dl₀ = n·dl

n – показатель политропы

l – работа расширения