Свойства водяного пара
Параметры, которые характеризуют состояние водяного пара. Расчет относительной упругости, степени насыщения водяного пара. Определение удельной энтальпии перегретого пара. Расчет плотности и удельного объема влажного пара с помощью метода интерполяции.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 26.11.2021 |
Размер файла | 28,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Свойства водяного пара
Состояние водяного пара характеризуется следующими основными параметрами: температурой, давлением, удельным объемом или обратной ему величиной - плотностью. В зависимости от их величины пар может быть сухим насыщенным, перегретым и влажным.
Сухим насыщенным называется пар, находящийся в фазовом равновесии с водой. Он бесцветен и прозрачен. В состоянии насыщения пар находится при строго определенном соотношении между давлением и температурой. Это значит, что каждой величине давления соответствует строго определенная температура насыщенного пара, а каждой температуре - определенное давление насыщения. С ростом температуры давление насыщения возрастает. Свойства насыщенного водяного пара в зависимости от температуры и давления приведены в табл. 1, 2 приложения.
Перегретым называется пар, имеющий температуру более высокую, чем температура насыщенного пара, находящегося под таким же давлением. Перегретый пар, так же как и сухой насыщенный, - прозрачный и бесцветный. Чтобы получить перегретый пар из насыщенного, последний надо нагреть. Разность температур перегретого и насыщенного пара при равном давлении называется перегревом пара. В отличие от насыщенного пара, перегретый пар определенного давления может иметь разную температуру.
Влажным называется насыщенный пар, содержащий взвешенные капельки воды. Эти капельки рассеивают свет, придавая пару белый цвет и лишая его прозрачности. Получить влажный пар можно путем охлаждения сухого насыщенного пара.
Состояние перегретого пара дополнительно к перечисленным выше параметрам характеризуется степенью насыщенности или, как еще называют эту величину, относительной упругостью пара :
,(1.1)
где п и н - плотность перегретого и насыщенного пара, кг/м3; vп и vн - удельный объем перегретого и насыщенного пара, м3/кг.
Состояние влажного пара дополнительно характеризуется степенью сухости . Ее можно определить как отношение массы сухого насыщенного пара, содержащегося во влажном паре, к общей массе влажного пара. Значение степени сухости = 0 соответствует воде в состоянии кипения, а = 1 - сухому насыщенному пару. Для давления pп < 3 МПа и 0,8 степень сухости равна
,(1.2)
где х - плотность влажного пара, кг/м3; vх - удельный объем влажного пара, м3/кг.
Сухой насыщенный и перегретый пар при невысоком давлении (p < 0,1 МПа) близок по своим свойствам к идеальным газам. Его параметры с достаточной для технических расчетов точностью определяются по уравнению Клапейрона:
,(1.3)
где pп - давление пара, Па; Rп - газовая постоянная водяного пара, равная 461,58 Дж/(кгК); T - температура пара, К.
С учетом сказанного нетрудно показать, что степень насыщенности пара выражается отношением
,(1.4)
где pн - давление насыщенного пара, Па.
Важным параметром, характеризующим состояние водяного пара, является энтальпия, которая включает теплоту:
1) затрачиваемую на подогрев воды от 00С до температуры кипения при постоянном давлении (энтальпию кипящей воды);
2) необходимую для перевода кипящей жидкости в сухой насыщенный пар при постоянном давлении (теплоту парообразования);
3) затрачиваемую на перегрев сухого насыщенного пара при постоянном давлении.
Таким образом, удельная энтальпия перегретого пара определяются по формуле
, Дж/кг,(1.5)
где i? - удельная энтальпия кипящей воды, Дж/кг; r - удельная теплота парообразования, Дж/кг; сп - удельная теплоемкость пара, Дж/(кгК); t - температура перегретого пара, 0С; tн - температура кипения при давлении перегретого пара, 0С; iн - удельная энтальпия насыщенного пара, Дж/кг.
Удельная энтальпия сухого насыщенного и влажного пара рассчитывается соответственно по формулам
, Дж/кг;(1.6)
, Дж/кг.(1.7)
Значения удельной энтальпии кипящей воды и удельной теплоты парообразования в зависимости от температуры и давления приведены в табл. 1, 2 приложения. Удельная теплоемкость водяного пара зависит от температуры. Ее можно найти в табл. 3 приложения. Если в ходе какого-либо процесса температура пара при атмосферном давлении изменяется от 0 до 1200С, то без большой ошибки для конечного результата расчетов его удельную теплоемкость можно принять равной сп = 1,88 кДж/(кгК).
водяной пар энтальпия, насыщенность
Примеры
Пример № 1. Определить состояние водяного пара, находящегося под давлением pп = 250 000 Па, если его температура составляет: а) t1 = 1150С; б) t2 = 1320С.
Решение. Согласно табл. 2 приложения, давлению pп = 250 кПа соответствует температура насыщения tн = 127,430С. Поскольку t1 tн, то в первом случае пар является влажным. Для второго случая t2 tн, т. е. пар является перегретым.
Ответ: а) влажный; б) перегретый.
Пример № 2. Водяной пар, имеющий температуру t = 1560С, находится под давлением pп = 0,5 МПа. Определить степень его насыщенности.
Решение. По табл. 1 приложения, применив метод интерполяции, определяем, что температуре t = 1560С соответствует давление насыщения pн = 561 212 Па. Далее, использовав формулу (1.4), находим
.
Ответ: = 0,891.
Пример № 3. Влажный пар, находящийся под давлением pп = 900 кПа, имеет степень сухости = 0,93. Определить его плотность и удельный объем.
Решение. По табл. 2 приложения находим, что при давлении pп = 900 кПа плотность насыщенного водяного пара составляет н = 4,65 кг/м3. Преобразовав формулу (1.2), рассчитываем плотность влажного пара
кг/м3.
Удельный объем пара находим как величину, обратную плотности:
мз/кг.
Ответ: х = 5 кг/м3, vх = 0,2 м3/кг.
Пример № 4. Водяной пар при атмосферном давлении имеет температуру t = 1270С. Определить степень его насыщенности и удельный объем.
Решение. По табл. 1 приложения, применив метод интерполяции, находим, что температуре t = 1270С соответствует давление насыщения pн = 248 646 Па. По формуле (1.4) определяем степень насыщенности пара
.
Преобразовываем формулу (1.3) и рассчитываем удельный объем пара:
м3/кг.
Ответ: = 0,402, vп = 1,85 м3/кг.
Пример № 5. Пар при температуре t = 850С имеет удельный объем vп = 2,5 м3/кг. Определить удельную энтальпию пара.
Решение. Находим плотность пара:
кг/м3.
Согласно табл. 1 приложения, температуре t = 850С соответствует плотность насыщенного пара н = 0,354 кг/м3. Поскольку п н, то в задаче задан влажный пар. По формуле (1.2) находим степень сухости влажного пара:
.
По табл. 1 приложения для t = 850С определяем удельную энтальпию кипящей воды и удельную теплоту парообразования i? =356 кДж/кг, r = 2296 кДж/кг. Расчет энтальпии пара проводим по формуле (1.7):
ix = 356 + 22960,885 = 2388,0 кДж/кг.
Ответ: ix = 2388,0 кДж/кг.
Пример № 6. Относительная упругость пара при температуре t = 1400С составляет = 80%. Определить плотность и удельную энтальпию пара.
Решение. Пар, заданный в задаче, - перегретый. По табл. 1 приложения для температуры t = 1400С определяем давление насыщения и плотность насыщенного пара: pн = 361 360 Па, н = 1,966 кг/м3. Преобразовываем формулу (1.1) и находим плотность заданного в задаче пара:
кг/м3.
Аналогично, используя формулу (1.4), рассчитываем давление перегретого пара
Па.
По табл. 2 приложения находим, что такое давление является насыщенным при температуре tн = 132,20С. Таким образом, пар перегрет от температуры насыщения tн = 132,20С до температуры t = 1400С. По табл. 3 приложения определяем удельную теплоемкость пара для этого диапазона температуры, которая оказывается равной сп = 1,91 кДж/(кгК). По табл. 1 приложения для tн = 132,20С находим удельную энтальпию насыщенного пара
кДж/кг.
По формуле (1.5) рассчитываем удельную энтальпию перегре-того пара
i = 2723,9 + 1,91(140 - 132,2) = 2738,8 кДж/кг.
Ответ: п = 1,573 кг/м3; iп = 2738,8 кДж/кг.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Упругость водяного пара. Удаление адсорбированного вещества с поверхности адсорбента. Зависимость между влажностью материала и относительной упругостью водяного пара. Диффузия водяного пара через ограждение. Коэффициент паропроницаемости материала.
контрольная работа [286,6 K], добавлен 26.01.2012Особенности процесса парообразования. Реальный газ, образующийся при испарении или кипении воды, как рабочее тело в теплотехнике. Виды пара, доля сухого пара во влажном паре. Критическая (удельные объемы пара и жидкости сравниваются ) и тройная точки.
презентация [240,5 K], добавлен 24.06.2014Задачи и их решения по теме: процессы истечения водяного пара. Дросселирование пара под определенным давлением. Прямой цикл – цикл теплового двигателя. Нагревание и охлаждение. Паротурбинные установки. Холодильные циклы. Эффективность цикла Ренкина.
реферат [176,7 K], добавлен 25.01.2009Широкое применение воды и водяного пара в качестве рабочих тел в паровых турбинах тепловых машин, атомных установках и в качестве теплоносителей в различного рода теплообменных аппаратах химико-технологических производств. Характеристика процессов.
реферат [149,6 K], добавлен 25.01.2009Понятие и виды сушки, особенности ее статики и кинетики. Определение плотности, количества и энтальпии водяного пара. Цели и физико-химические способы осушки газов. Физические основы и методы кристаллизации, расчет ее материального и теплового баланса.
презентация [2,5 M], добавлен 29.09.2013Основные источники водяного пара в атмосфере и величины, характеризующие его содержание в воздухе: абсолютная и относительная влажность, упругость. Нахождение точки росы при изобарном охлаждении пара. Принцип использования психрометров и гигрометров.
презентация [577,5 K], добавлен 05.05.2011Построение процесса расширения пара в h-s диаграмме. Расчет установки сетевых подогревателей. Процесс расширения пара в приводной турбине питательного насоса. Определение расходов пара на турбину. Расчет тепловой экономичности ТЭС и выбор трубопроводов.
курсовая работа [362,8 K], добавлен 10.06.2010Подбор коэффициентов теплоотдачи и расчет площади теплообменника. Определение параметров для трубного и межтрубного пространства. Конденсация паров и факторы, влияющие на охлаждение конденсата. Гидравлический расчет кожухотрубчатого теплообменника.
курсовая работа [142,2 K], добавлен 25.04.2016Изменение внутренней энергии тела при переходе из одного состояния в другое. Энтальпия перегретого пара. Расчет средней молекулярной массы, плотности, удельного объема и изобарной удельной массовой теплоемкости смеси. Выражение закона действующих масс.
контрольная работа [1,9 M], добавлен 23.09.2011Процесс расширения пара в турбине в h,s-диаграмме. Баланс основных потоков пара и воды. Определение расхода пара на приводную турбину. Расчет сетевой подогревательной установки, деаэратора повышенного давления. Определение тепловой мощности энергоблоков.
курсовая работа [146,5 K], добавлен 09.08.2012