19. Парообразование в – диаграмме

П роцесс парообразования при постоянном давлении изображается горизонтальной линией a-b-c-d, у которой участок a-b соответствует подогреву жидкости от 0°С до температуры кипения, участок b-c – превращению кипящей воды в сухой насыщенный пар и участок с-d – перегреву пара до заданной температуры. Величины соответствуют удельным объемам жидкости при 0°С, кипящей жидкости и сухого насыщенного пара.

При подогреве жидкости удельный объем ее несколько увеличивается вследствие температурного расширения, процесс же парообразования характеризуется резким увеличением удельного объема. Так, например, для воды при нормальном давлении = 0,001м³/кг, =0,001044 м³/кг,

= 1,677 м³/кг.

П остроив в диаграмме аналогичные графики для нескольких различных давлений и соединив одноименные точки плавными линиями (рис. 7.4), можно заметить, что в связи с очень малой сжимаемостью жидкости линия а – а₁ – а_2, выражающая зависимость , практически вертикальна; линия b–b₁–b₂..., выражающая зависимость , идет круто вверх с наклоном в правую сторону; наконец, линия c – c₁ – c₂, выражающая зависимость , имеет гиперболический характер.

Как видно из графика, точка k соответствует некоторому предельному состоянию вещества, при котором исчезает видимое различие между жидкостью и паром. Критические параметры, характеризующие это состояние для каждого вещества, имеют определенные значения. Так, например, для воды р_кр=221,15 бар, р_кр=374,12°С, р_кр= 0,003147 м3/кг.

При сверхкритических давлениях условной границей между жидкостью и перегретым паром служит линия k-l, соответствующая пиковым значениям теплоемкости с_р.

20.Влажный пар и его параметры

Рассматривая влажный пар как механическую смесь сухого насыщенного пара и жидкости той же температуры, т. е. температуры насыщения, его объем можно представить как сумму объемов указанных компонентов.

,

где х– степень сухости пара.

Здесь первое слагаемое представляет собой объем жидкости, содержащейся в 1 кг влажного пара, а второе – объем содержащегося в нем сухого насыщенного пара.

Для превращения 1 кг кипящей воды в сухой насыщенный пар при p = const ему необходимо сообщить определенное и различное для разных давлений количество тепла, называемое теплотой парообразования. Эта величина обозначается буквой r: .

- Энтальпия кипящей жидкости, -энтальпия сухого насыщенного пара.

Энтальпия пара определяется:

Энтропия влажного пара определяется:

21. is – диаграмма водяного пара

Аналитические расчеты процессов водяного пара с помощью табличных данных, часто осложняются возможностью фазовых переходов при изменении его состояния. Соотношения между параметрами пара в различных его фазах выражаются разными формулами, поэтому, исследуя какой-либо процесс, приходится прежде всего выяснять, не происходит ли в нем переход пара из одной фазы в другую, что зачастую связано с громоздкими вычислениями.

В связи с этим в паротехнике широко применяется графический метод расчета, в котором используется is – диаграмма.

С увеличением давления температура Т_н повышается, поэтому изобары становятся более крутыми и вся совокупность их образует пучок расходящихся кверху прямых.

В области перегретого пара изобары строятся по точкам, наносимым в соответствии с табличными значениями параметров i и s для разных температур. По мере удаления от верхней пограничной кривой температура пара возрастает, поэтому крутизна изобар увеличивается, т. е. за этой кривой они теряют прямолинейный характер и плавно изгибаются кверху.

Изотермы в области перегретого пара строятся по тем же точкам, которые были нанесены для построения изобар. При этом оказывается, что на верхней пограничной кривой они имеют излом, расходятся с изобарами и идут вначале с некоторым подъемом (тем более крутым, чем выше давление насыщения), а затем, по мере удаления от пограничной кривой, принимают почти горизонтальное направление.