7.6 График парообразования в t-s диаграмме

Построение графика парообразования в T-s диаграмме производится по

тому же принципу, что и в p-v диаграмме. В силу особенностей выбранных координат Т и s, граничные кривые располагаются почти симметрично (рис. 32).

Линия abcd – изобарный процесс,

который в области ВНП совпадает с изотермой. В T-s координатной системе площадь под кривой процесса определяет тепло. Поэтому, в данном случае, так как эти площади расположены под изобарным процессом, они определяют значение i либо

.

Рис. 32

7.7 Таблицы термодинамических свойств воды и пара

Сложность расчетных характеристических уравнений реальных газов заставила перейти от аналитического к графоаналитическому и табличному методу расчета.

Огромное распространение на практике получили таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара, составленные при помощи ЭЦВМ на основании решения ими сложнейших уравнений пара.

В зависимости от характеристического уравнения, положенного в основу расчета, различают таблицы пара:

1. ВТИ им. Дзержинского

2. Шуле

3. Вукаловича

4. Молье

5. Кноблаух

Наиболее точными являются отечественные таблицы. Справедливость таблиц проверялась при помощи «скелетного» эксперимента.

Все задачи теплотехники решаются при помощи таблиц во много раз быстрее по сравнению с уравнениями. Ниже приведена одна из «шапок» таблиц.

р Н/м^2	Т ^0С	v′ м^3/кг	v˝ м^3/кг	i′ кДж/кг	i˝ кДж/кг	r кДж/кг	s′ кДж/кг град	s″ кДж/кг град

7.8 Теплота парообразования

Скрытой теплотой парообразования называется количество тепла r, необходимое для превращения 1 кг кипящей жидкости в СНП при данном р

q_s = r = f(p).

Эта теплота называется скрытой, т.к. в процессе превращения кипящей жидкости в пар ее температура не меняется. Теплота парообразования расходуется на работу разъединения молекул и на работу расширения образовавшегося пара

r_s = q_s = u_s + p(v″-v′), (98)

где u_s представляет собой работу, затрачиваемую на преодоление сил молекулярного взаимодействия, и называется внутренней теплотой парообразования.

Внешняя теплота парообразования расходуется на расширение рабочего тела от v′ до v″.

В котлах СПТУ генерируется сухой насыщенный или перегретый пар. Из pv диаграммы парообразования видно, что с ростом давления значение r (или q_s) уменьшается, а количество тепла для на- гревания воды до t_s - увеличивается. Гра-

Рис. 33 фик зависимости q″ = f(p) имеет следующий вид (рис. 33). Из графика видно, что q′=f(p), q_s= f(p), q″= f(p).

Анализ графика q″= f(p) позволяет сделать важный практический вывод: котлы высокого давления будут более экономичными.

7.9 Анализ параметров трех фаз парообразования. Критические

параметры воды

В процессе превращения капельной жидкости в перегретый пар, рабочее тело последовательно проходит три фазы:

1. Процесс подогрева жидкости от заданной Т до Т_s при заданном р.

2. Процесс превращения кипящей жидкости в СНП. При этом давление и температура не меняются, степень сухости

.

3. Процесс перегрева пара от Т_s до заданной температуры перегрева при

р = const.

Необходимо определить параметры состояния p,v,T, u i,s и параметры процесса q,

, c.

1 фаза. T_s = f(p_s). В таблицах приведены значения p,T,v′,i′,s′ для кипящей жидкости.

Из определения теплоемкости следует, что q′ = c(t_s – t_o) = c

.

Работа

, так как v практически не меняется.

u′ = c_v(t_s-t_o) = c_v

или, так как i = u + pv, u′ = i′

′.

2 фаза. Т_s является функцией р_s и определяется по таблицам. v пара данного давления зависит от степени сухости x. 1 кг ВНП состоит из x кг сухого насыщенного пара с удельным объемом v″ и (1-x) кг воды удельного объема v′. Поэтому

v_x = v″x + (1 - x)v′. (99)

В случае малых давлений и больших x членом (1 - x)v′ пренебрегают.

Следует особо отметить, что объем рабочего тела резко меняется при изменении давления. Так, при 1 атм v″=1673 v′, при 20 атм v″ = 86 v′, при 100 атм v″= 12,7 v′.

u_x=i_x- p_sv_x, (100)

где i_x = i′ + rx = i″ - (1 - x)r.

3 фаза. Чем выше Т_пп, тем больше v_пп и тем ближе он приближается к идеальному газу, т.е. тем с большей точностью можно применить уравнение рv=RT.

Тепло перегрева для изобарного процесса q_пп = c_р(t_пп - t_s), работа

, изменение внутренней энергии

. (101)

Применив к перегретому пару уравнение pv=RT для изобары, изменение внутренней энергии можно определить по формуле

. (102)