Как найти параметры пара

Энтальпия
свежего пара:

h0
= 3468 кДж/кг.

Энтальпия
пара в конце адиабатного процесса
расширения в ЦВД:

h2а
= 3032 кДж/кг.

Энтальпия
пара в конце реального процесса расширения
в ЦВД:

3468-(3468-3032)0,86=3093,04
кДж/кг,

Энтальпия
пара после промежуточного перегрева
пара:

hпп
=3552 кДж/кг.

Энтальпия
пара в конце адиабатного процесса
расширения в ЦСД:

h
=2772 к Дж/кг.

Энтальпия
пара в конце реального процесса расширения
в ЦСД:

3552-(3552-2772)0,84=2896.8
кДж/кг,

Энтальпия
пара в конце адиабатного процесса
расширения в ЦНД:

2404
кДж/кг.

Энтальпия
пара в конце реального процесса расширения
в ЦНД:

2896.8-(2896.8-2404)0,81=2497,6
кДж/кг,

Суммарный
теплоперепад в проточной части турбины
составляет:

(3468-3093,04)+(3552-2497.6)=1429,36
кДж/кг.

Повышение энтальпии
пара в промежуточном пароперегревателе:

3552-3093.6=458.2
кДж/кг.

3.3. Определение энтальпий пара в отборах турбины

После
построения процесса расширения пара в
турбине необходимо определить энтальпии
пара в отборах на регенеративные
подогреватели (рис. 2). Для этого в h-s
диаграмме находим точки пересечения
построенного процесса и изобар,
соответствующих давлению пара в
регенеративных отборах Рi
(см. п. 1). В найденных на h-s
– диаграмме точках определяем энтальпии
и температуры.

В
том случае, если регенеративный отбор
осуществляется в зоне влажного пара
(ниже линии х=1), то температуру пара в
камере отбора определить не удастся,
вместо неё необходимо найти степень
сухости пара в этой точке.

Найденные
энтальпии пара и температуры заносятся
в табл. 3.

Рис.
2. Процесс расширения пара в проточной
части турбины

Таблица
3. Параметры
пара в отборах турбины

Номер

отбора

Наименование

подогревателя

Давление

в
камере отбора
,

МПа

Температура

(влажность)

пара
в камере отбора,

оС

Энтальпия
пара

в
камере отбора,

кДж/кг

1

ПВД-8

3,85

385

3176

2

ПВД-7

2,6

340

3093,04

3

ПВД-6,
деаэратор

1,42

490

3452

4

ПНД-4

0,54

420

3308

5

ПНД-3

0,27

330

3128

6

ПНД-2

0,125

260

2996

7

ПНД-1

0,026

130

2730

4. Баланс пара и питательной воды

4.1.
Баланс пара (для всех вариантов)

Паровой баланс
турбины с регенеративными отборами:

,

где
– расход свежего пара на турбину;– регенеративные отборы пара;– протечки пара через уплотнения;– отборы пара на собственные нужды
станции;– утечки пара в турбоустановке;– расход пара в конденсатор.

Принимаем:
=0,=0,=0.

Получаем
упрощенное выражение для расчёта
:

.

4.2.
Баланс
питательной воды

Расход питательной
воды на котёл определяется из уравнения:

,

где
– расход добавочной воды.

Поток
питательной воды необходимо дополнить
таким количеством добавочной воды
,
которое восполнит потери пара и конденсата
(в том числе с продувочной водой) в
паротурбинном цикле станции(см. п. 1).

Расчёт расхода
добавочной воды:

0,03.

Общее выражение
для расчёта расхода питательной воды:

+0,03=1,03.

5.
Определение параметров пара, питательной
воды
и конденсата по элементам ПТС

5.1.
Параметры пара в корпусе регенеративных
подогревателей

Давление
в камерах отборов турбины выше, чем
давление пара перед подогревателями.
Это связано с потерей давления в
паропроводах на трение и местные
сопротивления. Потери давления в
паропроводах
принимаются по данным табл. 4.

Таблица
4. Потери
давления пара в паропроводах (для всех
вариантов)

отбора

Наименование
подогревателя

Величина
потерь давления

I
отбор

П-8

3%

II
отбор

П-7

4%

III
отбор

П-6, деаэратор

5%

IV
отбор

П-4

6%

V
отбор

П-3

7%

VI
отбор

П-2

8%

VII
отбор

П-1

9%

Определяем
давления пара в корпусе каждого
регенеративного подогревателя по
известным давлениям в отборах турбины
и потерям в паропроводах:

П-8
3,85(1-0,03)=3,7345
МПа;

П-7
2,6(1-0,04)=2,496 МПа;

П-6
1,42(1-0,05)=1,349
МПа;

П-5 МПа(для всех
вариантов)
;

П-4
0,52(1-0,06)=0,5076
МПа;

П-3
0,27(1-0,07)=0,2511
МПа;

П-2
0,125(1-0,08)=0,115
МПа;

П-1
0,026(1-0,09)=0,02366 МПа.

По
найденным давлениям пара находим
параметры насыщения (температуру и
энтальпию) в корпусе регенеративных
подогревателей и конденсатора, которые
соответствуют параметрам сливаемого
из подогревателей конденсата:

П-8
246,5оС 1068.2
кДж/кг;

П-7
223.8оС 961.9
кДж/кг;

П-6
193.35оС 822.2
кДж/кг;

П-5 164,9оС 697,1
кДж/кг;

П-4
153.3оС 646.5
кДж/кг;

П-3
127.43оС 535,4
кДж/кг;

П-2
103.3оС 434.5
кДж/кг;

П-1
64.1оС 268,6 кДж/кг;

конденсатор 29°С121,4кДж/кг.

Соседние файлы в папке Часть 3

  • #
  • #
  • #

Параметры пара

– насыщенный пар

– паросодержание или степень сухости

– энтальпия пара

– теплота парообразования

– перегретый пар

Свойства пара определяются его параметрами, то есть величинами, характеризующими состояние пара (давление, температура, степень сухости, энтальпия, теплосодержание и т. д.). Тепловая энергия подводится к паровой турбине при помощи водяного пара, являющегося носителем тепловой энергии (теплоносителем).

Насыщенный пар

Если нагревать воду в открытом сосуде, то температура ее будет постепенно повышаться, пока не достигнет примерно 1000 С; после этого дальнейшее повышение температуры прекращается и начинается кипение воды, то есть бурный переход ее в парообразное состояние. Температура воды во время кипения остается одной и той же, так же как температура получающегося над водой пара; она равна точно 1000 С при нормальном атмосферном давлении, равном давлению ртутного столба 760 мм высотой. Искусственно изменяя давление, можно изменять температуру кипения в очень широких пределах; при увеличении давления температура кипения повышается, при уменьшении давления – понижается.

Так, при давлении 0,02 ата (0,02 от атмосферного давления) вода кипит при 17,20 С, а при давлении 10 ата при 1790 С.

Температура пара над водой, из которой он получается (рис. 1), всегда равна температуре этой воды. Получающийся над водой пар называется насыщенный пар.схема получения насыщенного пара, температура насыщенного пара

Определенной температуре насыщенного пара всегда соответствует определенное давление, и наоборот, определенному давлению всегда соответствует строго определенная температура.

В (таблице 1) приводится зависимость между температурой и давлением насыщенного пара.

Измерив термометром температуру насыщенного пара, можно по этой таблице определить его давление или, измерив давление, определить температуру.

При образовании пара в паровое пространство котла всегда попадают частицы воды, увлекаемые выделяющимся паром; особенно сильное увлажнение пара происходит в современных мощных котлах при работе их с большой нагрузкой. Кроме того, насыщенный пар обладает тем свойством, что при самом незначительном отнятии теплоты часть пара обращается в воду (конденсируется); вода в виде мельчайших капелек удерживается в паре. Таким образом, практически мы всегда имеем смесь сухого пара и воды (конденсата); такой пар называется влажный насыщенный пар. Так же как и у сухого насыщенного пара, температура влажного пара всегда соответствует его давлению.          

Состав влажного пара принято выражать в весовых частях пара и воды. Вес сухого пара в 1 кг влажного пара называется паросодержанием или степенью сухости и обозначается буковой «х». Значение «х» обычно дают в сотых долях. Таким образом, если говорят, что у пара «х»=0,95, то это значит, что во влажном паре содержится по весу 95% сухого пара и 5% воды. При «х»=1 насыщенный пар носит название сухого насыщенного пара.

Один килограмм воды при своем испарении дает один килограмм пара; объем получающегося пара зависит от его давления, а следовательно, и от температуры. В противоположность воде, которая по сравнению с газами почти несжимаема, пар может сжиматься и расширяться в очень широких пределах.

Удельный объем, то есть объем 1 кг пара, при давлении 1 ата для сухого насыщенного пара равен 1,425 м3, то есть в 1725 раз больше объема 1 килограмма воды. При повышении давления удельный объем пара уменьшается, та как пар как упругое тело сжимается; так, при давлении 5 ата объем 1 кг сухого насыщенного пара уже равен только 0,3816 м3.

Энтальпия пара(теплосодержание) – практически определяется как количество тепла, которое нужно для поучения 1 кг пара данного состояния из 1 кг воды при 0С, если нагрев происходит при постоянном давлении.

Понятно, что при одной и той же температуре энтальпии пара значительно больше, чем энтальпия воды. Для того чтобы нагреть 1 кг воды от 0 до 100С, нужно затратить приблизительно 100 ккал тепла, так как теплоемкость воды равна приблизительно единице. Для того же, чтобы превратить эту воду в сухой насыщенный пар, нужно сообщить воде добавочно значительное количество теплоты, которое расходуется на преодоление внутренних сил сцепления между молекулами воды при переходе ее из жидкого состояния в парообразное и на совершение внешней работы расширения пара от начального объема v/ (объем воды) до объема v// (объема пара).

Это добавочное количество теплоты называется теплота парообразования.

Следовательно, энтальпия сухого насыщенного пара будет определяться так:

i//=i/+r, ккал/кг,

где i// – полная теплота (энтальпия пара); i/ – энтальпия воды при температуре кипения; r – теплота парообразования.

Например, при давлении 3 кг/см3 теплосодержание 1 кг кипящей воды равно 133,4 ккал, а теплота парообразования равна 516,9 ккал/кг; отсюда энтальпия сухого насыщенного пара при давлении 3 кг/см2 будет:

i//=133,4+516,9=650,3 ккал/кг (табл 2)

Энтальпия влажного насыщенного пара в сильной степени зависит от его степени сухости; с уменьшением степени сухости пара его энтальпия уменьшается.

Энтальпия влажного пара равна:

iвл=i/(1-x)+ i//x, ккал /кг.

Эту формулу легко уяснить себе на следующем примере: допустим, что давление пара 5 кг/см2 и степень сухости 0,9 иначе говоря, 1 кг этого пара содержит 0,1 кг воды и 0,9 кг сухого пара. По (табл 2) находим, что энтальпия воды при давлении 5 кг/см2 равна округленно 152 ккал/кг, а энтальпия сухого пара 656 ккал/кг; так как влажный пар состоит из смеси сухого пара и воды, то энтальпия влажного пара в данном случае будет равна:

Iвл=(152*0,1)+(656*0,9)=605,6 ккал/кг.

Следовательно, энтальпия влажного пара будет в этом случае примерно на 50 ккал/кг меньше, чем сухого насыщенного пара того же давления.

Перегретый пар

Если насыщенный пар отвести от поверхности испарения воды в котле и продолжать нагревать его отдельно, то температура пара будет подниматься и объем его увеличиваться. Устройство, в котором пар подогревается (пароперегреватель), сообщается с паровым пространством котла (рис 2). Пар, температура которого выше температуры кипения воды при том же давлении, называется перегретый пар. Если давление пара равно 25 ата, а температура его 425С, то он прегрет на 425 – 222,9 = 202,1С, так как давлению 25 ата соответствует температура насыщенного пара, равная 222,9С (табл 2) схема получение перегретого пара

Энтальпия перегретого пара 

I=i/+a=i/+r+a, ккал/кг.

Следовательно, она превышает энтальпию сухого насыщенного пара того же давления на величину, выражающую собой количество теплоты, дополнительно сообщенное пару при перегреве; это количество теплоты равно:

а=ср(t2 – t1), ккал/кг,

где ср – средняя теплоемкость 1 кг пара при постоянном давлении. Ее величина зависит от давления и температуры пара; в (табл. 3) даны значения ср для некоторых температур и давлений;

t1 – температура насыщенного пара; t2 – температура перегретого пара.

Энтальпии перегретого пара для некоторых давлений и температур приведены в (табл. 4).

Перегревая свежий пар, мы сообщаем ему дополнительную теплоты, то есть увеличиваем начальную энтальпию. Это приводит к увеличению использованного теплопадения и повышению экономического к.п.д. установки работающей на перегретом паре. Кроме того, перегретый пар при движении в паропроводах не конденсируется в воду, так как конденсация может начаться только с момента, когда температура перегретого пара понизиться на столько, что он перейдет в насыщенное состояние. Отсутствие конденсации свежего пара особенно важно для паровых турбин, вода, скопившаяся в паропроводе и увлеченная паром в турбину, легко может разрушить лопатки турбины.

Преимущество перегретого пара настолько значительны и выгодность его применения настолько велика, что современные турбинные установки работают почти исключительно перегретым паром.

В настоящее время большинство тепловых электростанций строится с параметрами пара свыше 130 – 150 ата и свыше 565С. В дальнейшем для самых мощных блоков предполагается по мере освоения новых жаростойких сталей повысить параметры до 300 ата и 6560С.

При расширении перегретого пара его температура понижается, по достижении температуры насыщения перегретый пар проходит через состояние сухого насыщенного пара и превращается во влажный пар.

зависимость между температурой и давлением насыщенного пара

Сухой насыщенный водяной пар при давлениях от 0,02 до 224 кг/см2

Средние удельные теплоемкости пара в ккал/кг 0 С, вычисленные от температуры насыщения

энтальпия перегретого пара

         Далее  ► ► ►

                             Наверх

                              Главная страница

Насыщенный пар имеет несколько важных параметров, одним из которых является температура.

В статье подробно описана эта характеристика, приведены зависимости различных параметров пара от его температуры, рассказывается о расчете.

Содержание

  • Что это за параметр, как он обозначается?
  • От чего зависит?
  • При какой t° водяной пар станет насыщенным?
  • Какова максимальная и минимальная?
  • Таблица зависимости
  • Как найти температуру насыщения водяного пара
    • Формула и правила расчета
    • Несколько примеров
  • Параметры, которые зависят от температуры НП
    • Масса
    • Упругость
    • Давление
    • Плотность
  • Применение знаний на практике
  • Видео по теме статьи
  • Заключение

Что это за параметр, как он обозначается?

Температурой является скалярная величина, обозначающая степень нагретости тела или газа.

Для насыщенного пара свойственна степень нагретости, величина которой зависит от температуры воды. Это связано с основной характеристикой насыщенного пара – термодинамическим равновесием со своей водой.

Температура насыщенного пара равна температуре жидкости. В физике, единицей измерения температуры насыщенного пара принято считать Цельсий. В формулах и описании различных характеристик она обозначается буквой «t» или значком «°C».

Температура насыщенного пара также может рассчитываться в Кельвинах. При этом данный параметр обозначается буквой «К». При расчетах стоит учитывать, что 1°C = 274 К.

От чего зависит?

На температурный параметр насыщенного пара воздействуют различные факторы:

  1. Химическое свойство вещества. Различные химические элементы имеют отличные параметры нагретости для кипения. Например, водород закипает при -253 градусах, а вода при 100°C.
  2. Величина атмосферного давления. С увеличением давления повышается температура парообразования.
  3. Плотность. Зависимость прослеживается недолгое время. При низкой плотности, между молекулами пара остается воздушное пространство с разностью температуры. Часть нагретости пара отдается воздуху, что снижает температуру самого пара. При увеличении плотности температура стабилизируется.
  4. Степень насыщения жидкостью. Эта зависимость прослеживается на момент дисбаланса термодинамического равновесия и до появления конденсации. Также существует зависимость температуры пара от внешней температуры. Чем она ниже, тем выше конденсация.

График:

foto47514-2

При какой t° водяной пар станет насыщенным?

Насыщенным водяной пар становится при достижении термодинамического равновесия со своей водой. Нижним порогом считается +1°C в закрытом сосуде, а верхний – при +100°C. Тут прослеживается зависимость от давления.

Величина атмосферного давления в 100 кПа позволяет доводить воду до кипения при 100 °C. Образование насыщенного пара при высокой температуре зависит от интенсивности подвода тепла к жидкости.

Насыщенный пар может образовываться и при +1. В этом случае образование насыщенного пара зависит от отвода тепла от жидкости.

И в том и в другом случае, вода и образованный пар должны находится в закрытом сосуде и в термодинамическом равновесии между собой.

Какова максимальная и минимальная?

Максимальной температурой насыщенного пара может быть значение, равное температуре кипения его жидкости. Если данный параметр пара превышает температуру кипения жидкости, пар переходит в состояние перегретого.

Например:

  1. Нижний порог образования, насыщенного водяного пара составляет +1 градус в закрытом сосуде. При 0 градусов осуществляется фазовый переход воды из жидкого состояния в твердое. С поверхности льда также может образоваться насыщенный пар, но уже в температурном равновесии со льдом.
  2. Верхней температурной точкой является значение 100 градусов в Земном атмосферном давлении. Повышение температуры пара приведет к дисбалансу термодинамического равновесия и переходу в состояние перегретого пара.

При измерении верхней и нижней температурной точки образования насыщенного пара стоит учитывать свойства и химическую структуру самого вещества, а также параметры давления.

Таблица зависимости

Зависимость различных параметров насыщенного пара от его температуры приведена ниже.

 °C ABS — кгс/см2 U — м3/кг P — кг/м3 hf-кДж/кг h — кДж/кг L — кДж/кг
0 0,006 206 0,004 0 2493 2493
5 0,008 147 0,006 20 2502 2481
10 0,01 106 0,009 41 2512 2470
20 0,02 57 0,01 83 2532 2448
30 0,04 32 0,03 125 2551 2425
40 0,07 19 0,05 167 2570 2403
50 0,12 12 0,08 209 2589 2380
60 0,20 7,6 0,13 251 2608 2356
70 0,31 5, 0,19 293 2626 2333
80 0,48 3,41 0,2 335 2644 2310
90 0,71 2,3 0,4 377 2662 2285
100 1,03 1,6 0,5 419 2679 2260
374 225 0,0031 332 2100 2100 0

Согласно таблице, можно проследить следующие зависимости от температурного параметра:

  • рост абсолютного давления пара (ABS);
  • снижение его объема (U);
  • увеличение плотности (P);
  • увеличение энтальпии жидкости (hf) и энтальпии пара (h);
  • снижение удельной теплоты парообразования (L).

Исключением является температурный порог сверхкритической воды 374 градуса. При такой температуре прослеживается: равенство энтальпии пара и воды, полное отсутствие удельной теплоты парообразования.

Как найти температуру насыщения водяного пара

Расчет температуры насыщенного водяного пара помогает определить множество параметров при проектировании различных паровых систем и оборудования.

Формула и правила расчета

Расчет температуры насыщенного пара выполняется по формуле:

foto47514-3

Выражение состоит из следующих значений:

  • «T» — температура насыщенного пара.
  • «P» — давление.
  • «V» — общий объем.
  • «v» — количество полученного вещества.
  • «R» — значение газовой постоянной.

Данное выражение является производным из формулы Менделеева-Клапейрона для идеальных газов.

Несколько примеров

Задача:

  1. Давление 8000 Па.
  2. Объем пара 5,3 М3.
  3. Количества вещества 6 моль.
  4. Газовая постоянная 8,31 кДж.
  5. Температура пара в Кельвинах (К) неизвестна.

Решение:

foto47514-4

Температура пара будет равна 850 градусов Кельвина.

Задача:

  1. Давление 500 кПа.
  2. Объем пара 9,7 М3.
  3. Количество вещества 9 моль.
  4. Газовая постоянная 8,31 кДж.
  5. Температура неизвестна.

Решение:

foto47514-5

Температура насыщенного пара, при данных параметрах 65 градуса Цельсия.

Параметры, которые зависят от температуры НП

Рассмотрим, какое влияние оказывает температура насыщенного пара на различные параметры.

Масса

С повышением температуры масса пара снижается. При термодинамическом равновесии, это происходит за счет процесса конденсации. Часть пара возвращается обратно в воду. При перегреве, вода из пара полностью выпаривается, что приводит также к уменьшению массы.

Упругость

При повышении температуры заметно увеличивается упругость пара. Это связано с увеличением плотности и степени насыщения. Также упругость зависит от величины капель конденсации. Чем они больше, тем больше упругость.

Давление

С повышением температуры давление возрастает, так как ускоряется процесс парообразования и скорость движения молекул. Чем выше температура, тем скорость движения выше.

Плотность

Она увеличивается при нагревании и уменьшается при охлаждении. Связано это также с увеличением скорости парообразования при нагревании.

Применение знаний на практике

Знания о влиянии температуры на характеристики насыщенного пара используются в промышленности. Например, системы отопления регулируются за счет изменения температуры, что позволяет контролировать массу и давление пара.

Также эти знания используются при работе с химически вредными жидкостями. Зная температуру испарения, можно значительно снизить время и затраты при очистке или разделении веществ лабораторным путем.

Видео по теме статьи

Зависимость давления насыщенного пара от температуры рассмотрена в видео:

Заключение

Температура насыщенного пара всегда должна быть равной температуре жидкости. От этого зависит степень насыщения и термодинамическое равновесие пара и жидкости. Только такие условия сохраняют пар в насыщенном состоянии.

Калькулятор определяет параметры насыщенного водяного пара  по заданному давлению пара. На основании выбранных параметров насыщенного пара определяются:

    • температура насыщенного пара (по табличным данным) на линии насыщения;
    • плотность насыщенного пара (по табличным данным) на линии насыщения;
    • удельная теплота парообразования/удельная энтальпия насыщенного пара (по табличным данным) на линии насыщения;
    • удельный объем насыщенного водяного пара (расчет) на линии насыщения;
    • удельный объем насыщенного водяного пара (расчет)  с учетом степени сухости пара;
    • удельная  энтальпия воды (расчет)  на линии насыщения;
    • удельная  энтальпия насыщенного пара (расчет)  с учетом степени сухости пара;
    • масса пара в трубопроводе (расчет);
    • масса пара в сосуде/оборудовании (расчет);
    • скорость пара в трубопроводе (расчет);
    • рекомендуемая скорость пара в трубопроводе (справочные данные).

Определение свойств насыщенного пара.

Определение параметров инженерных систем исходя из выбранных свойств насыщенного пара.

Для выполнения расчета необходимо задать исходные данные выше.

Примечание.

Расчет составлена на базе справочных данных («Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара», Издательство МЭИ, 1999 г.) приведенных в табличном виде.

Степень сухости пара – массовая доля сухого насыщенного пара в влажном. Обычно сухость пара обозначается буквой  — Х.  Безразмерная величина. Данная величина может быть отрицательной для недогретой до кипения воды и превосходить единицу для перегретого пара. Для насыщенного пара находится в пределах от 0 до 1. При степени сухости насыщенного пара Х=1 пар называют сухой насыщенный пар (СНП). При степени сухости насыщенного пара от 0 до 1 пар называют влажный насыщенный пар.

При эксплуатации паровых котлов, паропроводов, турбин, машини и т.д. стремятся к получению и использованию СНП. Повышение влажности пара (y, y=(1-x)), ведет к увеличению эксплуатационных затрат.

В комментарии к калькулятору приветствуются пожелания, замечания и рекомендации по улучшению программы.

Поделиться ссылкой:

      Здравствуйте! Водяной пар может быть трех видов: влажным насыщенным, сухим насыщенным, перегретым. Рассмотрим все три вида. 

Влажный насыщенный пар. Удельный объем влажного насыщенного пара находится из выражения

υ = υ”x+υ'(1— х),

где υ” — удельный объем сухого насыщенного пара; υ’ — удельный объем воды при температуре парообразования и том же давлении, что и объем υ”.

     Двумя штрихами в технической термодинамике принято обозначать параметры и функции состояния сухого насыщенного пара, а одним штрихом — величины, характеризующие состояние воды при температуре парообразования.

     При небольших давлениях (p < 3 МПа) удельный объем υ’ воды очень мал по сравнению с удельным объемом υ” сухого насыщенного пара. Поэтому при х>0,8 объем жидкости υ'(1—х) можно не учитывать и приближенно определять удельный объем влажного насыщенного пара из соотношения υ ≈ υ”x. В процессе парообразования при постоянном давлении для получения 1 кг влажного насыщенного пара к 1 кг кипящей жидкости необходимо подвести количество теплоты

q=rx (1)

Так как в процессе при р = const количество теплоты равно изменению энтальпии, то величину энтальпии i влажного насыщенного пара можно определить из выражения

q = rx = i—i’ или i=i’+rx. (2)

Энтальпия i’ кипящей воды при температуре парообразования и теплота парообразования г соответствуют тому же давлению, что и энтальпия i. Так как величина энтальпии при 273 К принимается за нуль, то энтальпию i’ кипящей воды можно найти из выражения

(3)(3)

где сm — средняя массовая теплоемкость воды в интервале температур от 273 К до Тн.

     Энтальпия i’ кипящей воды, как следует из выражения (3), численно равна количеству теплоты, которая затрачивается для нагревания 1 кг воды от 0° С до температуры кипения tн при р = const.

     В соответствии с уравнением первого закона термодинамики q = ∆u+l имеем

r = u” — u’ + p*(u” — υ’).

Анализ этого выражения показывает, что теплота парообразования r складывается из внутренней теплоты парообразования u”- u’, затрачиваемой на изменение внутренней энергии (преодоление сил притяжения между молекулами), и внешней теплоты парообразования p (u”- u’), равной работе против внешних сил. Для давлений меньше 20 МПа внешняя теплота парообразования незначительна и не превышает 13% от величины r.

     Энтропию влажного насыщенного пара найдем из выражения

Энтропия

Так как в процессе парообразования при p=const T=const, то с учетом уравнения (1) получим

s

где s’— энтропия воды при температуре парообразования и том же давлении, что и величины s, г и Tн.
Величину s’ можно определить из соотношения

(4)(4)

или

5

Пределы интегрирования в выражении (4) приняты в соответствии с условием, что при 273 К энтропия равна нулю.

Сухой насыщенный пар.

     Состояние сухого насыщенного пара определяется значением одного параметра, например давления или температуры парообразования, так как другой параметр состояния — степень сухости — имеет определенное значение х=1. Параметры и функции состояния сухого насыщенного пара можно определить по выведенным выше формулам (1), (2) для влажного пара при условия х = 1.

Перегретый пар.

     Для получения перегретого пара в котельном агрегате устанавливают специальный теплообменник (пароперегреватель), в котором происходит перегрев влажного насыщенного пара. Для характеристики состояния перегретого пара должны быть известны два любых параметра состояния пара, например давление и температура. Вместо параметров могут быть заданы функции состояния (энтальпия или энтропия).

Энтальпия перегретого пара находится из выражения

6(5)

где сpm—массовая средняя изобарная теплоемкость пара в интервале температур от Tн до Т.

Энтропия перегретого пара определяется следующим образом

6.(6)

В уравнения (5) и (6) необходимо подставлять значения величин i”, s” и cpm при том же давлении, для которого определяются энтальпия i и энтропия s. Исп.литература: 1) Теплотехника и теплотехническое оборудование предприятий промышленности строительных материалов и изделий, Н.М. Никифорова, Москва, «Высшая школа», 1981. 2) Теплотехника, Бондарев В.А., Процкий А.Е., Гринкевич Р.Н. Минск, изд. 2-е,”Вышейшая школа”, 1976.

Добавить комментарий