- •Тема 16. Котельные установки……………..………………………………149
- •Тема 17. Использование вэр и охрана окружающей среды………..…..170
- •Введение
- •Часть 1. Термодинамика
- •Тема 1. Основные понятия и определения
- •Предмет и метод термодинамики
- •Объект изучения термодинамики
- •1.3 Параметры состояния термодинамической системы
- •1.4 Уравнение состояния идеального газа. Понятие об идеальных и реальных газах
- •1.5 Газовые смеси
- •1.6 Термодинамический процесс
- •Тема 2. Первый закон термодинамики
- •2.1 Аналитическое выражение первого закона термодинамики. Частные случаи закона
- •2.2 Внутренняя энергия системы
- •2.3 Работа расширения и pv-диаграмма для изображения работы
- •2.4 Работа и теплота
- •2.5 Теплоемкость газов
- •2.6 Энтальпия
- •Тема3. Второй закон термодинамики
- •3.1 Общая характеристика
- •3.2 Энтропия и математическое выражение второго закона
- •3.3 III начало термодинамики
- •3.4 Т,s диаграмма для изображения теплоты
- •3.5 Физический смысл энтропии
- •3.6 Основное уравнение термодинамики и вычисление энтропии
- •Тема. 4 термодинамические процессы идеальных газов в закрытых системах
- •4.1 Изохорный процесс
- •4.2 Изобарный процесс
- •4.3 Изотермический процесс
- •4.4 Адиабатный процесс
- •4.5 Политропный процесс
- •Тема 5. Термодинамические циклы
- •5.1 Круговые процессы
- •5.2 Термодинамическая схема теплового двигателя
- •5.3 Прямой цикл Карно
- •5.4 Обратный цикл Карно
- •Тема 6. Циклы паросиловых, холодильных установок и теплового насоса
- •6.1 Циклы паросиловых установок. Цикл Ренкина
- •6.2 Циклы холодильных установок
- •6.3 Цикл теплового насоса
- •6.4 Эксергия. Эксергический анализ
- •Тема7. Теоретические циклы двигателей внутреннего сгорания
- •7.1 Цикл Отто
- •7.2 Цикл Дизеля
- •7.3 Цикл Тринклера (или Сабатэ)
- •Тема8. Термодинамика потока газов и паров
- •8.1 Уравнение первого закона термодинамики для потока
- •8.2 Истечение газов и паров
- •8.3 Дросселирование. Температура инверсии
- •Часть 2. Теория тепло и массообмена
- •Тема 9. Основы теории теплообмена
- •9.1 Введение. Теплопроводность
- •9.2 Закон Фурье – основной закон теплопроводности
- •9.3 Теплопроводнсть плоской однородной, однослойной стенки
- •9.4 Теплопроводность многослойной стенки
- •9.5 Теплопроводность цилиндрической стенки.
- •Тема10. Конвективный теплообмен
- •10.1 Понятие теплообмена. Закон Ньютона Рихмана
- •10.2 Критерии подобия
- •10.3 Теплоотдача при вынужденном движении теплоносителя
- •10.4 Теплоотдача при свободном движении теплоносителя
- •10.5. Теплоотдача при кипении
- •10.6 Теплоотдача при конденсации пара
- •Тема11. Теплопередача чарез стенку
- •11.1 Понятие теплопередачи, теплопередача через плоскую стенку.
- •11.2 Уравнение теплопередачи.
- •11.3 Теплопередача через цилиндрическую стенку
- •Тема12. Лучистый теплообмен
- •12.1 Понятие лучистого теплообмена
- •12.2 Законы лучистого теплообмена
- •12.3 Теплообмен излучением системы тел в прозрачной среде
- •Тема13. Водяной пар
- •13.1 Процесс парообразования в pv-координатах
- •13.2 Ts и hS диаграмма водяного пара
- •13.3 Параметры состояния жидкости и пара
- •Тема14. Влажный воздух
- •14.1 Понятие влажного воздуха, его характеристики
- •14.3 Сушка материала
- •Тема15. Топливо
- •15.1 Классификация топлива
- •15.2 Состав топлива
- •15.3 Характеристики топлива.
- •15.4. Примеры твердого, жидкого, газообразного топлива.
- •15.5 Процесс горения топлива
- •15.6 Состав и объем продуктов сгорания.
- •15.7 Нефтяные топлива.
- •15.8 Понятие детонации, октанового числа и цетанового числа.
- •Тема16. Котеьные установки
- •16.1 Понятие котла и котельной установки
- •16.1 Паровой котёл и его основные элементы
- •16.3 Паровые и водогрейные котлы
- •16.4 Вспомогательное оборудование
- •16.5 Топка, топочные устройства
- •16.6 Котлы утилизаторы
- •16.7 Тепловой баланс горения
- •Тема17. Использование вэр и охрана окружающей среды
- •17.1 Понятия вэр
- •17.2 Классификация вторичных энергетических ресурсов в промышленности
- •17.3 Использование вторичных энергетических ресурсов промышленности
- •17.4 Расчет вэр на экономическую эффективность
- •Заключение.
Тема13. Водяной пар
В теплотехнике в качестве рабочих тел применяются вещества, фазовое состояние которых не претерпевает изменений за время рабочего процесса (газы), и вещества, фазовое состояние которых изменяется (жидкая вода - водяной пар). Во втором случае вещество, служащее РТ, в жидком состоянии подается в парогенератор, а в парообразном совершает работу.
Рассмотрим процесс парообразования и его основные характеристики в координатах pv, Ts, hs.
13.1 Процесс парообразования в pv-координатах
На рис.13.1 изображен процесс парообразования 1 кг воды в pv-координатах при р = const для водяного пара. Кривой I соответствует вода при 0° С, кривой II - вода при температуре кипения (или температуре насыщения) и кривая III- сухой насыщенный пар.
Кривую II называют нижней пограничной кривой, кривую III - верхней пограничной кривой, а точку К, разделяющую обе пограничные кривые, называют критической.
Рис. 13.1. рv-диаграмма процесса парообразования
Кривые I, II, III делят всю диаграмму на три части:
область между кривыми I и II - жидкость,область между кривыми II и III - смесь кипящей жидкости и пара, т.е. влажный насыщенный пар и область правее кривой III - перегретый пар.
Критическая точка К характеризует критическое состояние при котором исчезает различие в свойствах пара и жидкости. Критическая температура является наивысшей температурой жидкости и ее насыщенного пара. При температурах выше критической возможно существование только перегретого пара.
Критические параметры водяного пара следующие:
tkp= 374,15° С; рkp =22,129 МПа; vkp = 0,00326 m3кГ.
Возьмем холодную жидкость в состоянии а. Подведем к ней теплоту qж и, повышая ее температуру при неизменном давлении, доведем жидкость до кипения (насыщения) - точка b (рb, Tb, vb, hb). Дальнейший подвод теплоты приведет к постепенному испарению всей жидкости - этому моменту будет соответствовать точка состояния с (рс ,Тс ,vс ,hc ). Вещество в этой точке представляет собой сухой насыщенный пар - пар, находящийся в динамическом равновесии с водой, с температурой, равной температуре воды.
Линия b-с соответствует состояниям вещества, при которых оно представляет собой смесь частиц жидкости и сухого пара - влажный насыщенный пар. Массовую долю сухого пара в 1 кг влажного пара называют степенью сухости и обозначают через х. Вся энергия, подводимая в виде теплоты к пару в этом процессе, расходуется на преодоление сил сцепления между молекулами и расширение пара, поэтому при постоянном давлении температура влажного пара не изменяется. Количество теплоты, израсходованной на превращение 1кг жидкости в пар, называют теплотой парообразования и обозначают r (площадь под прямой b-с).
В точке с (х=1) вся жидкость превратиться в сухой пар, который характеризуется крайней неустойчивостью - дальнейший подвод тепла (qпер) приводит к перегреву сухого пара в перегретый с соответствующим повышением температуры, а отвод - к переходу сухого пара во влажный без изменения температуры.
Если осуществить аналогичный процесс перевода жидкости в пар при другом давлении, то мы получим другую кривую процесса а'- b'- с'- d' и т.д.