ПАРАМЕТРЫ ВОДЫ И ВОДЯНОГО ПАРА

 

При исследованиях принято считать, что при 0 ⁰С и любом давлении энтальпия h₀, внутренняя энергия u₀, энтропия s₀ воды равны нулю. В изобарном процессе a-a¢ (см. рис. 20, б) на подогрев 1 кг жидкости от 0 ⁰С до t_н расходуется теплота q¢, называемая теплотой жидкости:

 

q¢ = c_p (t_н – t₀) = c_p t_н, (117)

 

где c_p – массовая теплоемкость воды.

 

В изобарном процессе a¢-a², b¢-b² (см. рис. 20, б) кипящая жидкость при постоянной температуре насыщения t_н переходит в пар. Количество теплоты r, необходимой для превращения в сухой пар 1 кг кипящей жидкости, называется теплотой парообразования:

 

r = (u² – u¢) + p (J² – J¢) (118)

 

При повышении давления величина r уменьшается, а в критическом состоянии (точка К) становится равной нулю.

Энтальпию сухого насыщенного пара h², его энтропию s² и удельный объем J², а также теплоту парообразования r определяют по таблицам водяного пара. Энтальпию сухого насыщенного пара можно подсчитать также по формуле

 

h² = h¢ + r. (119)

 

Следовательно, h² складывается из энтальпии кипящей жидкости (h¢) и теплоты парообразования (r). В критической точке теплота парообразования r = 0, и энтальпия сухого пара в этой точке равна энтальпии кипящей жидкости.

Внутреннюю энергию сухого насыщенного пара подсчитывают по уравнению:

 

h² = h² – pJ². (120)

 

Влажный насыщенный пар, как указывалось выше, представляет собой смесь кипящей воды и сухого насыщенного пара.

Удельный объем влажного пара J_x равен сумме объемов х кг сухого пара и (1 – х) кг воды:

 

J_x = J²_x + (1 – x) J¢. (121)

 

По аналогии с этим уравнением определяют энтальпию h_x и энтропию s_x влажного пара:

 

h_x = h²_x + (1 – x) h¢, (122)

s_x = s²x + (1 – x) s¢.

 

Внутреннюю энергию влажного пара подсчитывают по уравнению:

 

u_x = h_x – pJ_x. (123)

 

В изобарном процессе a²d (см. рис. 20, б) происходит перегрев пара, при этом температура пара t_пе становится выше температуры насыщения t_н. Количество теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг сухого насыщенного пара для превращения его в перегретый пар с температурой t_пе, называется теплотой перегрева q_пе:

 

q_пе = h_пе – h² = c_pm (t_пе – t_н), (124)

 

где h_пе – соответственно энтальпия и температура перегретого пара; c_pm – средняя массовая изобарная теплоемкость перегретого пара.

 

В современных котельных установках температура перегретого пара (t_пе) достигает 550…600 ⁰С.

Так как перегрев пара осуществляется при постоянном давлении и, следовательно, вся подводимая теплота расходуется только на изменение энтальпии пара (h_пе), то ее можно определить по уравнению:

 

h_пе = h¢ + r + c_p (t_пе – t_н). (125)

 

Все величины данной формулы рассмотрены выше. Практические расчеты с перегретым паром выполняют с помощью таблиц (см. приложения 5, 6).

 

Контрольные вопросы и задания. 1. Назовите процессы получения пара. 2. Какой пар называется влажным насыщенным, сухим насыщенным, перегретым? 3. Что такое степень сухости? 4. Изобразить rJ-диаграмму водяного пара. 4. Какие точки располагаются на пограничных кривых? 5. Дайте определение теплоты парообразования. 6. Как вычисляют энтальпию сухого насыщенного и перегретого пара? 7. Изобразить Ts- и hs-диаграммы водяного пара. 8. Как вычисляют внутреннюю энергию влажного и сухого пара?