7.3.3 Третя стадія - перегрів пари

Цей процес характеризується підвищенням температури від t_н до температури перегрітої пари t при постійному тиску наданням додаткової теплоти сухій насиченій парі у пароперегрівачі (процес cd на рис. 4). Питомий об’єм пари при перегріві збільшується (v > v^'' ). Звідси випливає, що пара, яка має при даному тиску температуру або питомий об’єм більші, ніж відповідні параметри сухої насиченої пари, є перегрітою.

Різниця температур t – t_н називається ступенем перегріву пари.

Стан перегрітої пари визначається не одним, а двома незалежними параметрами: тиском р і температурою t, тобто питомий об’єм v = f(p, t).

Для залежності v = f(p, t) отримано велику кількість наближених рівнянь, наприклад, рівняння Вукаловича - Новикова, проте, через їх складність, вони у практичних розрахунках використовуються рідко. Для цього складені таблиці параметрів водяної пари v, h, та s в залежності від тиску р і температури t.

Кількість теплоти, яка необхідна для перегріву 1 кг сухої пари до потрібної температури t при постійному тиску, називається питомою теплотою перегріву q_пер. Аналогічно до (7.8) можна записати

звідки: (19)

(20)

c_pm – питома середня ізобарна теплоємність перегрітої пари, яка залежить як від температури, так і від тиску. Згідно з першим законом термодинаміки

тому (21)

Зміна питомої ентропії в процесі ізобарного перегріву пари розраховується згідно з виразом (7)

. (22)

Процес перегріву пари на „T-s” діаграмі, рис. 4б, зображується логарифмічною кривою cd, а питома теплота перегріву q_пер – площею під кривою.

4.4. Використання „h-s” діаграми для процесів з водяною парою

В розрахунках процесів з водяною парою часто застосовується „h-s” діаграма, на якій питомі теплота і ентальпія вимірюються не площами, а лінійними відрізками на осі „oh”, див. рис. 5. Діаграму процесів у координатах „h-s”, див. рис. 5, будують так: на першому етапі за табличними даними величин h^' , s^' і h^'' , s^'' будують граничні криві АК і КВ. Гранична крива рідини проходить через початок координат, оскільки при t_н = 0 ºС питомі ентропія і ентальпія рідини приймаються рівними нулю. На другому етапі наносять ізобари, які на ділянці насиченої пари, є одночасно ізотермами і прямими лініями, оскільки на „h-s” діаграмі кутовий коефіцієнт ізобари вологої пари (зона фазового переходу) є сталим. При підвищенні тиску температура насичення пари збільшується і кут нахилу ізобар для насиченої пари зростає, тобто ізобари між граничними кривими є прямими, що розходяться.

Для перегрітої пари (точки справа і зверху кривої КВ) ізобари і ізотерми розділяються, при- чому ізобари підніма- ються вгору у вигляді логарифмічних кри- вих, а ізотерми прямують до горизон- талі. Це пояснюється тим, що із зниженням тиску перегріта пара за своїми властивостям наближається до ідеального газу, питома ентальпія якого залежить лише від температури, тобто лінії t = const. одночасно є лініями h = const. На ділянці вологої пари на „h-s” діаграму наносять лінії однакового ступеня сухості x = const. На цю ж діаграму наносять ізохори, які проходять крутіше ізобар, див. рис. 7.6, де вони показані штриховими лініями.

Переважно для практичного використання будують у великому масштабі робочу частину діаграми, на рис. 5 ця частина обмежена штрих - пунктирною лінією і показана на рис. 6.

11