Параметры и функции состояния кипящей воды на нижней пограничной кривой линии насыщения обозначаются одним штрихом, а сухого насыщенного пара - двумя штрихами. Для однозначного определения состояния кипящей воды и сухого насыщенного пара достаточно знание давления р или температуры насыщения ts, по значению которых в термодинамических таблицах водяного пара можно найти свойства кипящей воды - v', u', h', s' и сухого насыщенного пара - v", u", h", s".
В области между пограничными кривыми находится влажный насыщенный пар. Каждой температуре насыщенного пара соответствует определенное давление, то есть между этими параметрами существует однозначная зависимость .
Для характеристики влажного насыщенного пара, помимо р или ts, в качестве второй независимой переменной используется массовая концентрация сухого насыщенного пара в смеси, называемая степенью сухости или
паросодержанием ( x)
x = |
G¢¢ |
= G¢¢ |
|
G¢ + G¢¢ |
|||
|
G |
где G" – масса сухого насыщенного пара; G¢– масса кипящей
жидкости; G – масса насыщенного пара.
На нижней пограничной кривой x = 0 , а на верхней x = 1
Отношение массы кипящей жидкости к массе смеси (влажного насыщенного пара) называется влагосодержанием
y = 1 - x = |
G¢ |
= G¢ |
|
G¢ + G¢¢ |
|||
|
G |
Количество теплоты, которое необходимо подвести при постоянном давлении к 1 кг кипящей жидкости для превращения ее в сухой насыщенный пар, называется скрытой теплотой парообразования и обозначается символом r . Значение скрытой теплоты парообразования (r) можно определить из математического выражения первого начала
термодинамики
dq = dq* + dq** = du + pdv = dh - vdp
Так как процесс парообразования протекает при постоянном давлении ( p = idem), скрытая теплота парообразования
может быть определена из следующего соотношения:
x=1 |
x=1 |
|
|
¢¢ |
¢ |
r = ò dqp = ò dh = h |
- h |
|
x=0 |
x=0 |
|
С ростом давления или температуры кипения (насыщения) жидкостей величина скрытой теплоты парообразования
уменьшается и в критической точке становятся равными нулю.
Энтальпия, энтропия и внутренняя энергия перегретого пара определяются из уравнений приращения этих параметров в изобарическом процессе перегрева. В связи с тем, что перегретый пар по своим свойствам близок к идеальному газу, для изобарного процесса перегрева сухого насыщенного пара с некоторой долей приближения справедливы следующие соотношения:
ds @ c |
|
dT |
|
; |
s = s¢¢ + cmp × ln |
T |
|
|
|
|
|
||||||
|
T |
|
||||||
|
p |
|
Ts |
|
||||
dh @ c dT ; |
|
|
¢¢ |
¢¢ |
+ cpm × DT |
|||
h = h |
+ cpm ×(T - Ts ) = h |
|||||||
где h¢¢ , s¢¢–pудельные значения энтальпии и энтропии сухого |
||||||||
насыщенного пара; с |
, cmp – первая и вторая средние |
|||||||
pm
удельные теплоемкости перегретого пара в интервале температур Т-Тs; v – удельный объем перегретого пара; DT – степень перегрева.
ТЕПЛОПЕРЕДАЧА
Теорией теплообмена (теплопередачей), называется наука изучающая процессы передачи теплоты (теплообмен между телами) и распределение температуры в твердых, жидких и газообразных телах.
Различают три основные формы передачи теплоты: теплопроводность, конвективный теплообмен и лучистый теплообмен.
Теплопроводностью называется процесс передачи теплоты путем непосредственного соприкосновения тел или отдельных частей тела, за счет передачи энергии движения
одних микрочастиц другим.
Вчистом виде теплопроводность наблюдается в твердых телах, а также в неподвижных газах и жидкостях в том случае, когда в них отсутствует конвекция.
Вметаллах перенос теплоты осуществляется путем движения (диффузии) свободных электронов; передача теплоты за счет упругих колебаний кристаллической
решетки второстепенна. В жидкостях и твердых телах – диэлектриках теплопроводность осуществляется упругими волнам.
В газообразных телах распространение теплоты теплопроводностью происходит вследствие обмена энергией при соударении молекул, имеющих различную скорость теплового движения (путем диффузии молекул и атомов
Конвекция – процесс переноса теплоты при перемещении объемов жидкости или газа в пространстве из области одной температуры в область с другой температурой.
Конвективным теплообменном называется процесс передачи теплоты, в котором совместно участвуют теплопроводность и конвекция.
В зависимости от причины вызывающей движение жидкости, различают конвективный теплообмен при свободном движении жидкости (свободная конвекция) и конвективный теплообмен при вынужденном движении
жидкости (вынужденная конвекция).
Свободная конвекция возникает вследствие разности плотностей неравномерно нагретых слоев жидкости или газа в поле сил тяготения.
Вынужденная конвекция возникает под влиянием внешнего воздействия (например, ветра, насоса, компрессора, вентилятора и т.д.),