- •Содержание
- •Раздел I. Устройство и функционирование современной тэс,
- •Раздел II. Понятие энергетики, электроэнергетики, теплоэнергетики,
- •Раздел III. Энергетические ресурсы……………………………………… 26
- •Предисловие
- •Раздел I. Устройство и функционирование современной тэс, работающей на органическом топливе
- •Типы тепловых электростанций
- •1.2. Технологический процесс преобразования химической энергии топлива в электроэнергию на тэс
- •1.3. Знакомство с основным оборудованием тэс
- •1.3.1. Паровая турбина
- •1.3.2. Общие сведения о котельных агрегатах
- •Раздел II. Понятие энергетики, электроэнергетики, теплоэнергетики, теплофикации, теплоснабжения
- •Раздел III. Энергетические ресурсы
- •3.1. Возобнавляемые и невозобнавляемые источники энергии. Потребление, запасы отдельных видов энергии.
- •3.2. Перспективы использования твердого топлива. Основные месторождения ископаемого твердого топлива рф Значение угля в энергобалансе страны
- •Угольные месторождения.
- •3.3. Перспективы развития нефтяного комплекса и систем газоснабжения. Месторождения нефти и газа
- •3.4. Основные технические характеристики топлив
- •3.4.1. Основные технические характеристики мазута
- •3.4.2. Основные технические характеристики газа
- •Основные характеристики твердого топлива
- •Горение топлив
- •Раздел IV. О физических величинах, используемых в практике производства и потребления электрической и тепловой энергии
- •Раздел V. Некоторые свойства водяного пара и воды
- •Получение паров и их параметры
- •5.2. Кривые жидкости и сухого насыщенного пара
- •5.3. Критическая температура
- •5.4. Удельные объемы жидкости и пара, теплота парообразования
- •5.4.1. Удельные объемы жидкости и пара.
- •Теплота парообразования
- •5.5. Энтальпия и энтропия жидкости и пара
- •5.5.1. Энтальпия жидкости и пара
- •5.5.2. Энтропия жидкости и пара
- •Раздел VI.Таблицы и диаграммы водяных паров
- •6.1. Таблицы сухого насыщенного пара
- •6.2. Таблицы перегретого пара
- •Раздел VII. Истечение газов и паров. Дросселирование пара
- •7.1. Истечение газов и паров
- •7.2. Дросселирование пара
- •Раздел VIII. Общее представление о тепловой электростанции
- •8.1. Тепловой баланс тэс
- •8.2. Главный корпус тэс
- •8.6. Железобетонная градирня
- •8.3. Современные паровые турбины
- •8.4. Устройство паровой турбины
- •8.4.1. Конструкция основных узлов и деталей паровых турбин
- •8.4.2. Проточная часть и принцип действия турбины
- •8.5. Котельные установки
- •8.5.1. Технологическая схема котельной установки
- •8.5.2. Назначение и классификация котельных агрегатов
- •Практические занятия
- •Условие задачи
- •Методика решения задачи
- •Условие задачи
- •Методика решения задачи
- •Условие задачи
- •Методика решения задачи
- •Рекомендуемая литература
- •Условие задачи
- •Методика решения задачи
- •Рекомендуемая литература
- •Описание таблиц и диаграмм водяных паров
- •1. Таблицы сухого насыщенного пара
- •2. Таблицы перегретого пара
- •Условие задачи
- •Методика решения задачи
- •Условие задачи
- •Методика решения задачи
- •Рекомендуемая литература
- •Условие задачи
- •Методика решения задачи
- •Рекомендуемая литература
- •Рекомендуемая литература
- •Рекомендуемая литература
- •Тесты для самоконтроля знаний после изучения курса лекций по дисциплине «Введение в специальность»
- •Раздел I
- •Раздел II
- •Раздел III
- •Раздел IV
- •Раздел V
- •Раздел VI
- •Раздел VII
- •Раздел VIII
- •Ответы к тестам
- •Литература
- •Низамова Альфия Шарифовна Вилданов Рустем Ринатович
5.4. Удельные объемы жидкости и пара, теплота парообразования
5.4.1. Удельные объемы жидкости и пара.
Удельный объем жидкости зависит от температуры и давления. Однако последняя зависимость настолько незначительна, что практически ею пренебрегают.
Зависимость же удельного объема воды от температуры более заметна. Так, например, если при 0о С и любом давлении удельный объем жидкой кипящей воды = 0,001 м3/кг, то при температуре 100о С (и давлении ~ 1 ата) = 0,001043 м3/кг, а при температуре 200о С (и давлении ~ 16 ата) = 0,001156 м3/кг.
Из этих данных следует, что при невысоких давлениях (точнее температурах) и этой зависимостью также можно пренебрегать, полагая, следовательно, что = 0,001 м3/кг.
Удельный объем сухого пара может быть найден для давлений до 10 ата по следующей формуле, полученной на основании опытов:
(5.1)
откуда
(5.2)
Здесь р берется в ата.
Из этой формулы видно, что чем больше давление сухого пара, тем удельный объем его меньше, вследствие чего и отрезки ,и т.д. (см. рис. 5.1) с повышением давления уменьшаются. Так как, где– плотность сухого пара, то, подставляя это значениев уравнение (5.1), получим, что
(5.3)
Приближенно можно полагать, что при р около 10 – 15 ата 0,5р, т. е., что плотность сухого пара численно равен половине давления.
Рис. 5.6. Изображение удельных объемов воды в осях vр
при различных ее состояниях
Удельный объем влажного пара находится в пределах междуи(рис. 5.6.). Величина его зависит от степени сухости парах. Если в 1 кг влажного пара содержится х кг сухого пара и (1 – х) кг воды, то эти х кг сухого пара будут занимать объем м3/кг, а (1 – х) кг воды (1 – х)м3/кг.
Следовательно,
(5.4)
м3/кг.
Так как влажный пар, применяемый в теплотехнике, имеет обычно большую степень сухости (порядка 0,9 и больше), то объемом воды, содержащейся в нем, можно пренебрегать, считая, что
(5.5)
Неточность, допускаемая при этом, получается незначительной.
При небольшой степени сухости пара и высоком давлении пользоваться упрощенным уравнением (5.5) нельзя, так как ошибка при этом может оказаться уже значительной. Практически это уравнение применяют к парам, имеющим степень сухости х не меньше 0,7.
Преобразуем уравнение (5.4), решив его относительно х:
,
откуда
.
Обращаясь теперь к рис. 5.6, видим, что =bf, а =bc.
Следовательно, графически
х = .
Для нахождения удельного объема перегретого пара было предложено в разное время несколько уравнений, дающих приближенные результаты. Наиболее точным из них является уравнение проф. М.П. Вукаловича и проф. И.И. Новикова, однако оно очень сложно. Поэтому удельные объемы перегретого пара обычно находят по специальным таблицам, о которых говорится дальше.
Теплота парообразования
Процесс получения перегретого пара при постоянном давлении можно разделить, как уже говорилось, на три стадии:
подогрев воды от 0о С до температуры насыщения ;
превращение всего количества воды, подогретой до температуры насыщения в сухой пар (стадия парообразования);
перегрев сухого пара от температуры до любой температурыt (выше ).
Теплота, которую нужно сообщить 1 кг воды, взятой при 0о С, чтобы довести ее при постоянном давлении до температуры насыщения, называется теплотой жидкости (первая стадия). Это количество теплоты может быть найдено по уравнению q = c() ккал/кг. Полагая в немq = , с равным теплоемкости воды (при обычных практических условиях с = 1 ккал/кг∙град = 4,19 кДж/ кг∙град), и= 0о С, получим
,
или
.
Теплота, которую нужно сообщить при постоянном давлении 1 кг воды, доведенной уже до температуры насыщения, чтобы превратить ее в сухой пар, называется теплотой парообразования r (вторая стадия). Как известно, при подводе или отводе этой теплоты температура воды не изменяется. Теплота парообразования складывается из внутренней теплоты парообразования ρ и внешней теплоты парообразования (греческая буква «пси»). Внутренняя теплота парообразования ρ есть та часть теплотыr, которая расходуется на преодоление молекулярных сил в жидкости, т.е. на увеличение ее внутренней энергии. Внешняя теплота парообразования есть та часть теплотыr, которая затрачивается на работу преодоления внешних сил, действующих на жидкость. В результате совершения этой работы объем воды увеличивается от до. Так как рассматриваемый процесс парообразования происходит при постоянном давлениир, то эта работа равна р() кгм/кг, а соответствующее ей количество теплоты может быть выражено уравнением
= А р() ккал/кг.
Таким образом, . Подставляя в это уравнение значение для, можем написать
ккал/кг.
Теплота парообразования уменьшается с увеличением давления и при критическом давлении она равна нулю.
Большую часть теплоты r составляет внутренняя теплота парообразования . Поэтому при изучении свойств водяных паров нельзя пренебрегать молекулярными силами, как это обычно делается при изучении газов (в последних, как известно, молекулярные силы настолько малы, что ими можно пренебрегать, полагая= 0).
Теплота жидкости и теплота парообразования в сумме составляют полную теплоту сухого насыщенного пара .
Математически это выражается уравнением
.
Или, зная, что
ккал/кг,
можно записать
ккал/кг.
Из сказанного следует, что полной теплотой сухого насыщенного пара называется такое количество теплоты, которое нужно сообщить при постоянном давлении 1 кг воды, взятой при 0о С, чтобы превратить ее в сухой насыщенный пар.
Если процесс превращения воды в пар не закончен, т.е. если имеется влажный пар степени сухости х, то количество теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг воды, взятой при 0о С, чтобы превратить ее при постоянном давлении во влажный пар, называется полной теплотой влажного пара . Если степень сухости равна х, то:
ккал/кг.
Количество теплоты, которое нужно сообщить 1 кг сухого насыщенного пара, чтобы превратить его при постоянном давлении в перегретый пар, называется теплотой перегрева (третья стадия). Это количество теплоты может подсчитываться по уравнению
ккал/кг,
где:
t – температура перегретого пара;
ts – температура насыщения;
срm – средняя весовая изобарная теплоемкость перегретого пара в
пределах этих температур.
Теплоемкость перегретого водяного пара, в отличие от теплоемкости идеальных газов, зависит не только от температуры, но также и от давления пара. Значения этой теплоемкости приводятся в специальных таблицах.
Полная теплота сухого насыщенного пара и теплота перегрева в сумме составляют полную теплоту перегретого пара λ . Следовательно, λ = ккал/кг или, имея ввиду уравнение для, можем написать, что
ккал/кг.
Таким образом, полной теплотой перегретого пара называется такое количество теплоты, которое нужно сообщить при постоянном давлении 1 кг воды, взятой при 0о С, чтобы превратить ее в перегретый пар.