Контрольные вопросы

Какие виды сушки вы знаете?

Что такое влажность продукции?

Что такое ИК - сушка? Расскажите о работе ИК - сушильного шкафа.

Для чего применяется вентиляция продукции при сушке?

Что такое скорость сушки?

При каком режиме сушки энергетические затраты меньше?

Работа 4. Определение основных термодинамических параметров водяного пара

Цель работы:

1. Изучить параметры состояния водяного пара, их изображение в PV - диаграмме.

2. Экспериментально изучить процесс получения водяного пара.

Общие сведения.

Парообразование - процесс превращения жидкости в пар путём испа­рения или путём кипения (при некоторой определённой температуре, назы­ваемой температурой насыщения, t_н, °С, зависящей от давления). При кипе­нии парообразование происходит как со свободной поверхности, так и во всём объёме жидкости. Температура кипения (насыщения) является функци­ей давления Р, т.е. t_н = f (p).

Описание фазовой PV - диаграммы. Пусть 1 кг воды при 0°С и давлении Р занимает удельный объём V_o. Вся кривая AL - зависимость удельного объёма при 0°С от давления, рис. 1.

Рис 4.1. PV - диаграмма процесса парообразования.

Так как вода практически несжимаема, то кривая AL почти параллель­на оси ординат.

Линия « а - b » - это процесс нагрева воды при данном давлении от 0°С до t_н. Параметры кипящей жидкости (для точки «b» и всех аналогичных то­чек на линии АК, называемой нижней пограничной кривой - геометрическое

место точек кипящей жидкости при разных давлениях; х = 0) обозначаются со штрихом: q', h', V', S', U'.

Точка А - тройная точка, характеризующая состояние, при котором на­ходится в термодинамическом равновесии пар, вода и лёд.

Параметры тройной точки:

t_тp= 0,01°С, Р_tр = 611 Па; V_tp = 0,001 м³/кг.

Принято, что в тройной точке s_o = 0; h_o = 0; U_o = 0.

Количество теплоты, q' (кДж/кг), которые необходимо подвести к 1 кг воды, чтобы при данном давлении нагреть её до Тн, называется теплотой жидкости и определяется по выражению:

q' = h' - h₀ = С_р  Т_н, где С_Р - теплоёмкость воды при давлении Р.

Линия « b - с » представляет собой изобарно - изотермический процесс полного превращения в пар 1 кг кипящей воды при данном давлении. В точке « с » имеет место сухой насыщенный пар (х = 1).

Линия DК - верхняя пограничная кривая - геометрическое место точек сухого насыщенного пара.

Все параметры сухого насыщенного пара обозначаются с двумя штри­хами: q", V", S", U", h".

Количество теплоты, необходимое для полного превращения в пар 1 кг кипящей жидкости при данном давлении называется удельной теплотой па­рообразования « г », кДж/кг.

Количество теплоты q", необходимое для получения сухого пара (со­ - стояние «с») определяется по формуле: Удельное количество теплоты: q" = q'+r, кДж/кг

Удельная энтальпия сухого пара: h" = h' + г, кДж/кг

Удельная внутренняя энергия: U" = h' - P  V', кДж/кг

Удельная энтальпия: S" = S' + ,

При инженерных расчетах все параметры сухого пара принимаются по таблицам. Между кривыми АК и КD находится область влажного насы­щенного пара (х < 1, Тн, Рн). Все параметры влажного пара обозначаются с индексом х: q_x, h_x, Vx, Sx, Ux. Расчет параметров влажного пара произво­дится по формулам:

qx = q' + r_x, кДж/кг;

h_x = h'+ r_x кДж/кг;

V_x = V"_x + (1-х)  V' = V"_x м³/кг;

S_X = S'+ ,

Верхняя и нижняя пограничные кривые сходятся в точке К, которая на­зывается критической точкой. Она представляет собой конечную точку, при которой возможен фазовый переход жидкости в пар. Выше критиче­ской точки двухфазное существование невозможно, т.е. при температурах выше критической (в точке К) никакими давлениями, нельзя перевести пар в жидкость. Параметры критической точки: t_K = 374.12 С, Р_к = 22.1 мПа, V_K=0,003 м³/кг.

Выше верхней пограничной кривой КС расположена область перегре­того пара. Количество теплоты, сообщаемое на перегрев пара, определяется по формуле:

q _ПП= С_Р  (Т _ПП – Т_Н), кДж/кг.

Общее количество теплоты, затрачиваемое на получение перегретого пара при данном давлении из 1 кг воды при 0°С равно:

q = q' + r + q _ПП, кДж/кг