7.5 Процесс парообразования в р-V диаграмме. Виды пара

Представим цилиндрический сосуд с водой в количестве 1 кг при 0^оС, закрытый сверху свободно движущимся поршнем, нагруженным гирей массой 1 кг (рис.30а). Состояние воды при этих условиях определится т. а (рис.31).

Будем подводить к воде тепло. При этом при постоянном давлении

а) б) в) г) д)

Рис. 30

(масса гири не меняется) будет увеличиваться объем нагреваемой воды, которая в конце концов закипит (т. b). Если продолжать процесс подвода тепла, то под поршнем будет находиться двухфазная (пароводяная) смесь и количество пара в этой смеси будет увеличиваться за счет уменьшения количества воды (рис. 30в).

При подводе тепла наступит момент (рис. 30г), когда последняя капля выкипит (т. с) и при дальнейшем подводе тепла будет происходить изобарный перегрев пара (рис. 30д и рис. 31 процесс cd).

Если увеличить массу гири, взяв опять 1 кг воды при 0^оС и подводить тепло, исходное состояние воды определится точкой 1а, закипание – точкой 2в, выкипание последней капли воды – точкой 3с и т.д.

Геометрическое место точек, определяющих состояние воды, нагретой до температуры кипения при разных давлениях (разных массах гири) называется нижней граничной кривой (линия FК).

Всем параметрам рабочего тела

на этой линии придается индекс ′ (v', q',

i', s').

Рис. 31

Геометрическое место точек, определяющих состояние выкипевшей до последней капли жидкости, называется верхней граничной кривой. Всем параметрам на этой кривой придается индекс ˝ (линия LK).

Всем параметрам в области двухфазной смеси придается индекс х (v_x, q_x, i_x, s_x).

По своим физическим свойствам пары не устойчивы. Различают несколько видов паров.

Сухим насыщенным паром (СНП) называется такое состояние упругой жидкости, в котором она полностью насыщает представленный объем. В данном случае, в объем, занимаемый паром, нельзя внести какое-то количество пара, так как это вызовет его мгновенную конденсацию.

Влажным насыщенным называется пар, который, который находится в динамическом равновесии с жидкостью. Влажный насыщенный пар представ-ляет собой механическую смесь сухого насыщенного пара и капелек жидкости, находящихся в последнем во взвешенном состоянии. Температура ВНП равна его температуре насыщения t_s.

Основной характеристикой ВНП является его степень сухости – отношение массы СНП к массе ВНП

(97)

где м_внп = м_снп + м_ж.

Температура СНП является min температурой, которой может обладать пар при данном р. Эта Т является температурой насыщения и равна температуре кипения вещества и температуре конденсации.

Перегретым паром (ПП) называется состояние упругой жидкости, в котором она не насыщает предоставленного объема. Температура ПП не является функцией давления и ПП при заданном давлении может быть догрет практически до любой температуры.