ОЭ_2012

Понятия о водяном паре

Одно из распространенных рабочих тел в паровых турбинах, паровых машинах, в атомных установках, теплоносителем в различных теплообменниках – водяной пар

Пар – газообразное тело в состоянии, близком к кипящей жидкости

Парообразование – процесс превращения вещества из жидкого состояния в парообразное

Испарение – парообразование, происходящее с поверхности жидкости

Кипение – процесс парообразование во всей массе жидкости при некоторой определенной температуре, зависящей от природы жидкости и давления

Конденсация – процесс обратный парообразованию Сублимация – процесс перехода твердого вещества непосредственно в пар Десублимация – процесс перехода пара в твердое состояние

Насыщенный пар – пар, имеющий максимальную плотность, когда скорость конденсации становится равной скорости испарения

Перегретый пар – пар, температура которого выше температуры насыщенного пара того же давления

Сухой насыщенный пар – пар, в момент испарения последней капли жидкости в

ограниченном пространстве без изменения температуры и давления

Влажный пар – механическая смесь сухого и мельчайших капелек жидкости

Понятия о водяном паре

Степень сухости – массовая доля сухого пара во влажном паре

х = m'' / (m'' + m')

Степень влажности – массовая доля жидкости во влажном паре

у = 1 – х

Фазовая диаграмма для воды и водяного пара

Р	1
	К
5
4	2
	3
х = 0	х = 1
А	В

Параметры влажного пара

s = x∙s″ + (1– x)∙s′ h = x∙h″ + (1– x)∙h′ υ = x∙ υ″ + (1– x)∙ υ′

υ

Влажный воздух

Влажный воздух – смесь сухого воздуха и водяного пара

Насыщенный влажный воздух – смесь сухого воздуха и насыщенного водяного пара (т.е. во влажном воздухе находится максимально возможное для данной температуры количество водяного пара)

Ненасыщенный влажный воздух – содержит при данной температуре водяной пар в

перегретом состоянии

По закону Дальтона общее давление влажного воздуха

Р = РВ + РП

Абсолютная влажность воздуха – количество водяных паров, находящихся в 1 м3 влажного воздуха

Абсолютная влажность равна плотности пара при его парциальном давлении и температуре воздуха

Относительная влажность воздуха – отношение абсолютной влажности ненасыщенного воздуха к абсолютной влажности насыщенного воздуха при той же температуре

φ = ρп/ρн = ρп /ρн ·100%

Влагосодержание – отношение массы пара к массе сухого воздуха

d = МП /МВ

d = 0,622 φ·РН·/(Р - φ·РН)

Термодинамические циклы

Цикл Карно

Цикл – совокупность замкнутых процессов

Цикл Карно – круговой цикл, состоящий из 2-х изотермических и 2-х адиабатных процессов

P	1-2 – обратимое адиабатное расширение

2-3 – изотермическое сжатие, отвод теплоты q2 к холодному источнику от рабочего тела

3-4 – обратимое адиабатное сжатие

4-1 – изотермическое расширение, подвод теплоты q1 от горячего источника к рабочему телу

υ

Термический коэффициент полезного действия

ηt = Lц / Qц = (Q1 – Q2) / Q1 = (Т1 – Т2) / Т1

Термодинамические циклы

Цикл двигателей внутреннего сгорания (ДВС)

Цикл Отто: с подводом теплоты при постоянном объеме (карбюраторные ДВС)

P	Диаграмма реального двигателя

a

V

Термический к.п.д. цикла Отто

ηt = 1 – q2/q1 = 1 cv T4 T1 cv T3 T2 =1 – 1/ k-1

Термодинамические циклы

Цикл Дизеля: с подводом теплоты при постоянном давлении (компрессорные дизели)

P	PV диаграмма цикла

	υ2	υ3 υ1	V
			Термический к.п.д. цикла Дизеля
	ηt	= 1 – q2/q1	= 1	cv T4 T1	1	k	1
				cp T3 T2		k k 1	1

Термодинамические циклы

Цикл Тринклера: смешанный подвод теплоты (V=const и P=const)

P

V

Термический к.п.д. цикла Тринклера

ηt 1	q	2	1		T T	1		k 1
					5 1
	q1 q1 p				T3 T2 k T4 T3			k 1 1 k 1

Цикл паротурбинной установки

Схема ПТУ										Цикл Ренкина
										T

S

ηt = (q1 – q2)/q1

q1 = h1 – h3

q2 = h2 – h2’

ηt

(h1 h2 ) (h3 h2' )

или

h1 h3

ηt = a / q1

a = aт – aн, aт = h1 – h2 , aн = h3 – h2’

ηt

(h1 h2 ) (h3 h2' )

a

>> a

h

= h

ηt

(h1 h2 )

т

н

3

2’

h3

h

h

h1

1

3

Цикл паротурбинной установки

Схема с регенеративным подогревом питательной воды

		Т		C
α1			B	D
α2
α3
α4	α5	α6	A	E
				s

Термический КПД цикла Ренкина с регенерацией

η	р	l q		h0 r hr	к hк
	tр
		1		h0 hпв

Цикл паротурбинной установки

Схема и цикл с промежуточным перегревом пара

	h0, P0			T
				T0
h′пп, P′пп
h″	пп	, P″	пп	hк, Pк

TК

h2, P2

S

Схема и цикл теплофикационной установки

T	Коэффициент использования теплоты
			qпол q2
	η	и
			q1

S