24. Водяной пар. Основные понятия и определения. Способы расчета термодинамических процессов.

Процесс парообр-я при р=const.

Паром наз-т Г близкий к сост-ю конденсации – насыщение. Формал-й границы м/д Г и паром нет. Г наз-т высоко перегр-й пар. При переходе Ж в пар, она проходит стадии: 1) Кипение, обратный процесс – конденсация. Кипение происх-т при Р,Т=const, это наз-ся парам-ми насыщ-я (Ps, ts). Они связаны прямопропорц-й f-ей ts=f(Ps); Чем выше Ps, тем выше ts. Д/вод пара ур-е д/расчета t кип-я: t₅=100*⁴P₅*10^-5;; C. При испар-и Ж обр-ся вод-й пар, кот-й наз-ся насыщенным. Насыщ-й пар – это пар, наход-я в динам-м равновесии Ж. Нас-й пар м.б. сухим и влажным. При парообр-и с повер-ти открыв-ся мелкие капельки неиспар-ся воды, кот-е затем нах-ся в паре, такой пар наз-ся влажным насыщ-м паром. При испарении всей Ж обр-ся сухой нас-й пар. Сухой нас-й пар хар-ся 1м пар-ром: Ps или ts. Влажный нас-й пар – 2мя пар-ми: 1) Ps и ts. 2) Степенью сухости пара (х); х=mсух пара/mвл пара=mс.п./mс.п.+mводы. Сухость пара – это массов-я доля сух-о пара во влажном. 0х1; Если х=0 – кипящая вода, х=1 – сухой нас-й пар, 0х1 – влажный нас-й пар. Перегретый пар – если сухой нас-й пар нагрев-ть дальше, то увел-ся t. – это пар, t кот-го выше, чем t насыщ-я, при данном Р. Хаар-ся 2мя пара-ми: Обычно Р и t, а разница (t-ts) – степень перегрева. Ур-е сост-я: Ур-е Менделеева - Клапейрона справ-во д/реального Г. Перегр-й вод пар при больших степенях перегрева и умеренных Р не плохо соотв-т модели идеал-го Г, однако чем ближе пар насыщ-я, тем хуже его св-ва описыв-ся Ур-ем М-К, т.к. проявляются: 1) силы межмолек-го взаимод-я; 2) нельзя не учит-ть V мол-л вод-го пара. Ур-е сост-я предложил Ван-дер-Ваальс: (p+а/v²)(v-b)=RT; Если сжимать идеал Г изотермически (RT=const), то pv=const; при увел-и р (р--)== v—0. Если сжимать изотерм-ки реал-й Г, то р--, то (v-b)—0 или v—b; b можно рассм-ть собств-й V мол-л реального Г; а,b,R – const, зав-е от вида Г; a/v² – учит-т взаимод-е м/д мол-ми; Ур-е Ван-дер-Ваальса качеств-но правильно опис-т измен-е пар-ров сост-я реального Г, а кол-во дает знач-е погреш-ти == на пр-ке в наст время не примен-ся.

25. 26 Изображение основных термодинамических процессов водяного пара на pv, ts и hs- диаграммах.

А' А" V рV-диаграмма водяного пара

Т s-диаграмма водяного пара

s

hs -диаграмма водяного пара

27. Паротурбинные установки. Цикл Ренкина, кпд и изображение на pv, ts и hs- диаграммах.

Паротурбинная установка является основой современных тепловых и атомных электростанций. Рабочим телом в таких установках является пар какой-либо жидкости (водяной пар). Основным циклом в паротурбинной установке является цикл Ренкина. Принципиальная схема ПТУ показана на рис.7.1 и процесс получения работы происходит в следующим образом. В паровом котле (1) и в перегревателе (2) теплота горения топлива передается воде. Полученный пар поступает в турбину (3), где происходит преобразование теплоты в механическую работу, а затем в электрическую энергию в электрогенераторе (4). Отработанный пар поступает в конденсатор (5), где отдает теплоту охлаждающей воде. Полученный конденсат насосом (6) отправляется в питательный бак (7), откуда питательным насосом (8) сжимается до давления, равного в котле, и подается через подогреватель (10) в паровой котел (1). Рассмотрим цикл Ренкина на насыщенном паре. Схема установки отличается от предыдущей схемы тем, что в данном случае будет отсутствовать перегреватель. Поэтому на турбину будет поступать насыщенный пар. На рис.7.2,а изображен цикл Ренкина в TS-диаграмме. Процессы: 3-1 – подвод теплоты от источника в воде q₁, состоит из двух процессов: 3-3^/ - кипение воды в котле; 3^/-1 – испарение воды в пар при постоянном давлении; 1-2 – в турбине пар расширяется адиабатически; 2-2^/ - пар конденсируется и отдает тепло q₂ охлаждающей воде; 2^/-3 – конденсат адиабатически сжимается.