Конец лекции для групп АС, АТ и ЛУ

Рассмотрим более подробно характерные состояния пара, получае­мые в процессе парообразования воды. Всё термодинамические вели­чины, приведенные ниже, отмечаются одним верхним штрихом, если точки находятся на нижней пограничной кривой, двумя верхними штрихами, если точки расположены на верхней пограничной кривой, и индексом х внизу отмечаются состояния влажного пара. Величины

в точке О имеют нижний индекс «О», а величины, относящиеся к пе­регретому пару и некипящёй воде, не имеют никаких индексов.

1. Точка О.Точка О, при­надлежащая одновременно изотерме воды 0° С и нижней пограничной кривой, соответствует кипящей воде при 0° С (точнее, эта температура составляет 0,01 ⁰С, или 273,16° К, т. е. соответствует температуре тройной точки воды).

В теории, водяного пара точка О принимается в качестве условного начала отсчета энтальпии. Поэтому для этой точки

(498)

Внутренняя энергия в точке О может быть определена в соответ­ствии с выражением:

для чего по таблицам водяного пара находят р₀ = 0,0006108 МПа , v_o = 0,0010002 м³ /кг, откуда p₀v₀ = 0,000611 кдж/кг ≈ 0,т. е. составляет весьма малую величину. Часто поэтому и внутреннюю энергию в точке О принимают равной нулю.

2. Точка а. Некипящая вода при 0° С и дав­лении р. Так как объем в точке а меньше, чем в точке О, а темпера­туры одинаковы, то и внутренняя энергия в этой точке меньше на ве­личину изменения ее потенциальной части.

Внутренняя энергия

u = i — pv. (500)

Значения i и v для данного давления можно также найти по таблицам водяного пара.

3. Точка b. Кипящая вода при давлении р. Все ниже рассматриваемые характерные состояния получаются в ре­зультате подведения к воде и пару теплоты. Так как процесс парообразования протекает при р = const, то подводимая теплота может быть определена по разности энтальпий в конце и начале рассматриваемого участка. Если индексом «2» обозначить конечное, а индексом «1»— начальное состояния в изобарном процессе, то, по уравнению первого закона термодинамики, имеем

(501)

В процессе b-d давление является функцией температуры (или температура функцией давления), поэтому состояние в точке b может характеризоваться либо давлением, либо температурой.

Обычно уравнение (500) используется для определения внутренней энергии и' = i' —pv', (503)

поскольку i' и v' содержатся в таблицах для водяного пара для области насыщения. Удельный объём влажного пара зависит от давления (или температуры) и от степени сухости пара (паросодержания) х(отношения массы сухого пара к массе кипящей воды в массе влажного пара)

.

Также определяются энтальпия и энтропия:

,

Применяя к процессу b –d уравнение первого закона термодинамики, можно написать, что участвующая в нем теплота, называемая теплотой парообразованияи обозначаемая через r, равна

Энтропия

.

По известным параметрам влажного пара, и параметрам нижней и верхней пограничных кривых, например v', v" и v_x, можно найти х

 

.

 

4. Точка d. Сухой насыщенный пар при дав­лении р. Сухой насыщенный пар также характеризуется или давлением р, или температурой насыщения t".

 

(510)

Значения величин v", i", r, i ' и v' приводятся в таблицах для водяного пара в области насыщения.

Разница состояний пере­гретого пара заключается в различных значениях температур перегре­ва, которые тем выше, чем дальше вправо от точки d располагается точка е.