Процес пароутворення. pv-діаграма водяної пари (стор. 166-169)

– характеризує 1 кг води під час температури, що дорівнює .

Підводимо теплоту. У певному стані вода закипить. Далі вона буде перство-рюватися у пару. У точці – суха насиче-на пара.

Процес - – це ізобарний процес підігріву від до температури кипіння.

- – процес пароутворення. Він є од-ночасно ізобарним і ізотермічним.

- – ізобарний процес перегріву па-ри.

Візьмемо 1 кг води при більш високому тиску. Оскільки вода є тіло, яке не стискує-ться, то точка буде знаходитись практи-чно на вертикальній лінії, яка проходить через точку .

- – це ізобарний процес підігріву води до температури кипіння.

Теплотою пароутворення r називається кількість теплоти, яку треба підвести до 1 кг киплячої води, щоб перетворити її у су-ху насичену пару під час ізобарно-ізотермі-чного процесу. Величина r залежить від ти-ску, під яким проходить пароутворення. Чим вищий тиск, тим менше теплота паро-утворення. Тому точка знаходиться ліві-ше точки .

- – ізобарний процес перегріву па-ри.

З’єднаємо точки, які характеризують однаковий стан. У точці К стан називається критичним. Температура і тиск, які відпо-відають цьому стану, називаються критич-ними. У цьому стані зникає різниця у влас-тивостях сухої пари і киплячої води.

.

Крива І називається нижньою гранич-ною кривою, так як вона знаходиться на границі області А – води, недогрітої до ки-піння, і області Б – області вологої насиче-ної пари. А кожна точка на кривій І харак-теризує стан киплячої води, і тому для цьо-го стану ступінь сухості Х=0.

Крива ІІ називається верхньою гранич-ною кривою, так як вона знаходиться на границі областей Б і В (перегрітої пари). Кожна точка на кривій ІІ характеризує стан сухої насиченої пари.

Крива ІІІ характеризує воду під час температури .

Ts-діаграма водяної пари (стор. 169-171)

.

Параметри стану води та водяної пари

Так як водяна пара – реальний газ, то параметри стану неможливо визначити за рівнянням , тому для визначення параметрів стану киплячої води і сухої на-сиченої пари використовують таблиці, які побудовані на основі рівняння стану для реальних газів. Так як для насиченої пари є однозначний зв’язок між температурою і тиском пари, то по значенню одного з цих параметрів стану можна в таблицях знайти значення всіх інших параметрів стану. По-будовано три типи таблиць.

Таблиця 1. Стан насичення (за темпе-ратурою).

Таблиця 2. Стан насичення (за тиском).

Таблиця 3. Вода та перегріта пара.

Внутрішня енергія для всіх станів роз-раховується за рівняннями:

Оскільки для перегрітої пари немає тіс-ного зв’язку між тиском і температурою, то для знаходження значень параметрів перегрітої пари треба знати значення двох параметрів стану: температури і тиску. У таблицях перегрітої пари всі відомості, які знаходяться вище чорної горизонтальної лінії, відносяться до води, недогрітої до кипіння.

Параметри вологої насиченої пари

Для стану вологої насиченої пари відо-мостей про її стан у таблицях немає. Тому всі параметри стану для цієї пари знаходя-ться з формул:

1. ,

– питомий об’єм вологої насиченої пари складається з об’єму сухої пари і об’є-му вологої пари;

– питомий об’єм сухої насиченої па-ри;

– ступінь сухості;

– ступінь вологості.

Оскільки , то: .

2. Ентальпія сухої і вологої пари:

3. Зміна ентропії: .

*Лекція 10. 18.10..

Розглянемо Ts-діаграму.

; ;

;

;

,

– теплоємність води;

– теплоємність пари.

Hs-діаграма водяної пари.

Властивості водяної пари знаходять за таблицями. Розраховувати процеси з водя-ною парою краще з використанням графіч-ного методу. Частіше всього з цією метою використовують hs-діаграму.

У hs-діаграмі по осі ординат відкладає-ться питома ентальпія h, а по осі абсцис – питома ентропія користуючись даними з таблиць про властивості водяної пари, бу-дують hs-діаграму таким чином:

Чим ближче лінії до нижньої граничної кривої, тим вище вологість пари, яку характеризують ці криві. На практиці волога пара зі ступенем сухості не використовується.

Для більш зручного і більш ефективно-го використання площі hs-діаграми осі коо-рдинат переносять вище, а на діаграмі на-носять тільки цю частину:

Кожна точка на верхній граничній кри-вій характеризує стан сухої насиченої пари. Вона розділяє площу hs-діаграми на дві області: А –вологої насиченої пари та Б – перегрітої пари. Нанесені ізобари є опахалоподібні. Ізотерми в області А співпадають із ізобарами, а в області Б – розходяться.

Ізохори ідуть більш круто, ніж ізобари.

.