Определение параметров влажного насыщенного пара

Удельный объем влажного насыщенного пара находится из того, что в 1 кг его содержится x кг сухого пара и (1 - x) кг кипящей воды

v = v' (1-x) + v"x.

Энтальпия влажного насыщенного пара находится на основе следующих очевидных соображений. Точки a, b, c (рис. ) отвечают одному и тому же давлению (одной и той же температуре насыщения). Поэтому тепло, подводимое на участке bc может быть определено по разности энтальпий в крайних точках процесса

. (1)

С другой стороны, q – это тепло, затраченное при p = const на получение из кипящей воды влажного пара, в каждом килограмме которого будет x кг сухого пара, т.е.

. (2)

Совместное решение (1) и (2) дает

.

Энтропия влажного насыщенного пара находится, исходя из того, что она отличается от энтропии кипящей воды на величину, обусловленную количеством тепла, подводимого на участке bc. Поскольку на этом участке , постольку

или

.

Ко всему сказанному выше следует добавить, что величина внутренней энергии насыщенного пара в таблицах не приводится. Для всех состояний она определяется на основе значений p, h, v

.

Диаграммы водяного пара

В инженерной практике для определения параметров состояния и анализа процессов используются не только таблицы водяного пара, но и соответствующие диаграммы.

Наиболее распространены T-S - и особенно i-S - диаграммы.

TS - диаграмма (рис. 2) используется для процессов парообразования и конденсации. Это тепловая диаграмма.

Площадь S_a a b S_b - теплота парообразования.

hS - диаграмма (рис. 3).

Расчет процессов изменения состояния реального газа (водяного пара) (рис. 3).

1. Изохорный процесс (V = const) 1_v - а_v - 2_v .

1_v - а_v - изохорная подсушка влажного насыщенного пара. В ходе этого степень сухости (х = 1) т.е. вся жидкая фаза превращается в парообразную.

Происходит увеличение температуры, давления, энтальпии и энтропии.

а_v - 2_v - изохорный перегрев пара (происходит увеличение температуры, давления, энтальпии и энтропии).

U_1-2 = h₂ - h₁ - V(p₂ - p₁)

l = 0 - работа расширения

q_1-2 = U_1-2

2. Изобарный процесс (p = const) 1_р - а_р - 2_р .

1_р - а_р - изобарная подсушка влажного насыщенного пара. В ходе этого степень сухости (х = 1) т.е. вся жидкая фаза превращается в парообразную.

Происходит увеличение энтальпии и энтропии при Р = const; T = const.

а_р - 2_р - изобарный перегрев пара (происходит увеличение температуры, энтальпии и энтропии при Р = const).

U_1-2 = h₂ - h₁ - p(V₂ - V₁)

l = p (V₂ - V₁ ) – работа расширения

q_1-2 = h₂ - h₁

3. Изотермический процесс (Т = const) 1_т - а_т - 2_т .

1_т - а_т - изобарно - изотермическая подсушка влажного насыщенного пара. В ходе этого степень сухости (х = 1) т.е. вся жидкая фаза превращается в парообразную. Происходит увеличение энтальпии и энтропии при Р = const;

T = const (В идеальном газе при T = const - h = const , S = const).

В реальном газе учитывается потенциальная энергия межмолекулярных связей, поэтому происходит увеличение энтальпии и энтропии.

а_т - 2_т - изотермический перегрев пара (при T = const происходит увеличение энтальпии энтропии и внутренней энергии, уменьшается давление).

U_1-2 = h₂ - h₁ - ( p₂V₂ - p₁V₁)

l = q - U

q_1-2 = T(S₂ -S₁)

4. Адиабатный процесс (q = 0) 1_s - 2_s .

1_s - 2_s - адиабатное расширение.

При S = const понижается энтальпия, температура и давление.

U = h₂ - h₁ - ( p₂V₂ - p₁V₁)

l = U

q_1-2 = 0

S = 0