Питома обсяг води при і різних тисках p = var.
Питома обсяг окропу зі збільшенням температури і тиску збільшується. Наприклад при p = 5МПа v '= 0,001286 м 3 / кг, при p = 22Мпа v' = 0,00269 м 3 / кг.
Питомий кількість теплоти, що витрачається на нагрівання води від 0 до температури кипіння при якомусь тиску: - різниця ентальпій - ентальпія киплячої води, - питома ентальпія води при 0С.
Для термодинамічних діаграм води прийнято, що тугою відліку (нульовий точкою) при 0 ° С,.
Питома внутрішня енергія води: - величина вкрай маленька, тому умовно приймається за 0.
Ентальпія окропу визначається однозначно за тискам або температурі і береться з таблиць.
Питома внутрішня енергія киплячої води розраховується за визначенням:
Далі вода перетворюється в пар аж до сухої насиченої. При цьому вся теплота витрачається на пароутворення. Процес пароутворення умовно ділять на 2 процесу (одноврем): процес збільшення внутр потенц енергії (робота дісгрегаціі) - зниження зв'язків між молекулами води -. І процес зовнішньої роботи розширення. Т.ч. теплотапаротворення дорівнює:
Питома ентальпія сухої насиченої пари:
Питома внутр енергія сухого насиченої пари:
Стан сухого насиченої пари однозначно визначається одним параметром - тиском / температурою. Значення i '' (сухий нас), i '(кіпящ води), r, v' ', v' беруться з таблиць. Чим ближче до критичної точки, тим ентальпія сухого насичую пара стає ближче до ентальпії киплячої води:
23. Основні параметри вологого насиченої пари.
Питома обсяг. . Зазвичай в парових котлах - частка сухості - дорівнює і питомі обсяги води значно менше обсягу сухого насиченої пари. . Тому для парогенераторів зазвичай прийнято:
Ентальпія вологої пари: (ентальпія киплячої води + кількість теплоти, витрачений на випаровування й частки води)
Питома внутрішня енергія вологої пари:
24. Основні параметри перегрітої пари.
Питома теплота перегріву - кількість теплоти, яку необхідно затратити на перегрів 1 кг пара (сухого) до необхідної температури при постійному тиску. Тиск перегрівання прийнято вважати таким же, як і тиск в котлі (хоча трохи падає). В сучасних пароперегрівачах досягається t до близько 600 ° C. Температура перегрітої пари не є ф-їй тиску і може бути різною, але не нижче температури сухого насиченої пари при даному тиску. Зі збільшенням перегріву св-ва пара все ближче наближаються до ідеального газу.
Питомий кількість теплоти пароперегрева: - середня теплоємність в інтервалі температур.
Ентальпія перегрітої пари:
Питома внутр енергія перегрітої пари: - питомий об'єм перегрітої пари. Значення ентальпії, ентропії питомої перегрітої пари беруться з таблиць водяної пари.
(Див.рис). зазвичай ізобарну теплоємність води в першому наближенні вважають постійною величиною. . якщо проінтегрувати * в межах від 273,16 К (нульової точки) до температури кипіння і вважати, що питома ентропія при всіх тисках при 273,16 К дорівнює 0, то:. зміна ентропії води в изобарном процесі її нагрівання від 273,16 К до температури кипіння дорівнює довжині відрізка S 'під кривою AB. Площа під AB дорівнює i '. процес пароутворення відбувається при тій же температурі кипіння ts при цьому кількість теплоти, підведеної до стану насиченої пари дорівнюватиме: r - теплота пароутворення.
Площа під BC - r. . Точка С - стан сухої насиченої пари. . Ступінь сухості.
Зміна ентропії в процесі перегріву пара від темп насичення до якоїсь температури перегріву:. Оскільки розглянути ізобарний процес перегріву, то зміна уд кол-ва теплоти перегріву можна замінити на зміну ентальпії. тобто процес теж експонентний. Площа під кривою CD - кількість теплоти, витраченої на перегрів:. ентропія перегрітої пари:. Беруть з таблиць водяної пари.
TS діаграма водяної пари.
(Див.рис.). TS діаграма будується шляхом перенесення значень з таблиць водяної пари. На осі Т відкладається потрійна точка А (Т = 273,16К, р = 611Па). Відкладаючи значення ентропії для окропу S 'і для сухого насиченої пари S' 'при різних температурах отримаємо прикордонні криві x = 0; x = 1. Ліворуч від нижньої прикордонної кривої буде розташовуватися рідина, між ними - вологий насичений пар, праворуч від верхньої - перегріта пара. Нижче нульової ізотерми AB - лід + пар в рівноважному стані. В області рідини процес нагріву води від 0,01 ° С (273,16К) до температури кипіння проходить по кривій AaA ', практично збігається з нижньою прикордонної кривої рідини (не збігається тому вода - аномальна рідина з макс щільністю при 4 ° С). практично всі теплотехнічні агрегати працюють при високих температурах, тому що навіть холодна мережева вода не менше 7 ° С. на TS діаграмі наносять ізобари (в області вологої пари збігаються з изотермами, в області перегрітої пари - різко спрямовуються вгору, маючи точку вигину на верхній прикордонної кривої). В області вологої пари також наносяться лінії рівних ступенів сухості. TS діаграма зручна для знаходження ентропії, дозволяє бачити зміна температури в процесі і знаходити кількість теплоти, що бере участь в процесі (площа під кривою процесу). Можливе знаходження роботи циклу.
IS діаграма водяної пари.
Фактично робочими параметрами водяної пари є: ентропія (як міра кількості теплоти, віднесене до температури робочого тіла) і ентальпія (як повна енергія розширеного тіла, яким і явл водяна пара). Тобто в діаграмі iS технічна робота і кількість теплоти, що бере участь в процесі, буде зображуватися не складною площею, як в TS діаграмі, а довжиною лінії, що значно зручніше. Вперше iS діаграма була запропонована в 1904 р Молье. (Див.рис). початок координат - потрійна точка. За табл даними, відкладаючи для різних Значний тисків ентальпію і ентропію для киплячої води і сухого насичую пара, отримуємо нижню і верхню прикордонної криві. Ізобари в області вологого насичую пара - пучок розбіжних прямих:. Кутовий коеф нахилу ізобари до осі абсцис (S) в кожній точці діаграми чисельно дорівнює значенню абсолютної температури даного стану. .В області перегрітої пари ізобари йдуть різко вгору. Температура ростемо (при пост тиску) зі збільшенням ентропії приблизно за логарифмічною кривою, і крутизна ізобари збільшується. При низьких тиску і відносно високих темп перегрітий пар за своїми властивостями близький до ід газу, тому в цій області ізотерми близькі до горизонт прямим. При наближенні до області насичення перегрітий пар набуває св-ва реал газу, і крива загинається. Зазвичай для технічні розрахунків всю діаграму не зображують, а тільки ту її частину, в діапазоні значень якої працює даний теплотехнічний апарат. Наприклад паровий котел з робочим тиском 12 бар зазвичай працює в діапазоні 60-100% (7-12 бар), відповідно і діаграма зображується в цьому діапазоні в області, близької до сухого нас пару, а пароперегрівачі в області перегріву. Для будь-якої точки на цій діаграмі можна знайти p, v, T, S, i, # 967 ;. Основні переваги діаграми в тому, що кількість теплоти в изобарном процесі дорівнює різниці ординат кінцевої і початкової точок процесу і буде зображуватися відрізком вертикальної прямої, а не площею.