1527. Теплотехника — Чечеткин А.В.

Из рис. 1.11 видно, что с понижением давления кривые / и II сближаются так, что в точке М они пересекаются. Точка М называется тройной в ней вещество существует одновременно в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном. Каждое вещество в тройной точке имеет присущие только ему значения давления и температуры, например для воды р, 0,000611 МПа, Т , 273,16 К и ит 0,001 м3/кг.

Параметры состояния жидкости и пара определяются с помощью таблиц, а для насыщенных и перегретых паров также по Ля-диаграмме.

В таблицах насыщенных паров для каждого давления или температуры приведены значения всех термодинамических параметров кроме внутренней энергии сухого насыщенного пара и кипящей жидкости. В таблицах перегретых паров для каждого давления при различных температурах приведены значения vпa, 1гпе и 5ПЕ для перегретого пара и некипящей жидкости.

Влажный пар, как двухфазная система, подчиняется закону аддитивности суммирования и, следовательно, каждый параметр его Пх можно рассчитать по формуле

Пх П х + П -х . 1.121

Из этой формулы можно найти степень сухости пара

х Пх — П /< П - П 1.122

если кроме р или г задан какой-либо параметр влажного пара Пх.

2 А. В. Чечеткин, Н. А. Зансмопец

Из рис. 1.11 видно, что Ье/Ьс ух — V1 л ь Если провести ряд горизонталей Ьс, ЬХС1 и т. д. и разделить каждую из них в отношении Ье/Ьс Ъ х/ЬхСх . то, соединив все точки плавной кривой, получим линии постоянной степени сухости Хх Ье/Ьс. Аналогичным образом получим х2, х з и т. д. Пограничная кривая жидкости будет х 0, а пограничная кривая пара х 1.

Зависимости р / г и р р У или г |/ У находятся из опыта.

Зависимость р / У или ф у находится либо экспериментально, либо рассчитывается по известному из курса физической химии уравнению Клапейрона — Клаузиуса, если известна экспериментально найденная зависимость скрытой теплоты парообразования г от температуры.

По решению VI Международной конференции по свойствам водяного пара за начало отсчета внутренней энергии и энтропии принята внутренняя энергия и энтропия жидкой фазы воды в тройной точке, т. е. ит 0 и $т 0. Так как температура в тройной точке у воды и большинства жидкостей близка к температуре плавления, то представляется в химической технологии более целесообразным вести отсчет этих параметров от температуры плавления, т. е. принять и0 0 и Яо 0 при Г0 и рт. Тогда й0 о + Рт»о рм»о.

Для воды удельный объем жидкой фазы в тройной точке уш 1 10

3 м3/кг, при г0 0 С у0 1,0001 10 3 м3/кг и, следовательно,

Рт О 0,611 ДЖ/КГ 0.

У воды при го 0 С при повышении давления от 0,1 до 10 МПа удельный объем уменьшается только на 0,5 % с 1,0001-Ю-3 до 0,9951 10 3 м3/кг. Следовательно, воду и другие жидкости практически можно рассматривать как несжимаемые жидкости.

Так как в изобарном процессе нагрева жидкости от Т0 до Т теплота жидкости 4 — сртж Т — Т0 < и и0 + р У - Уо « + ри рщ, а энтальпия кипящей жидкости к и + ру , то, очевидно,

К ? + ру0 Ср ж 71 — Т0 + ру0, 1.123

где Сртж средняя изобарная теплоемкость жидкости в интервале температур от Т0 до Тм берется из справочной литературы.

Аналогично, для недогретой до кипения некипящей жидкости

Ь. сртж Т- Т0 + ру0.

Процесс парообразования есть процесс изобарный, и поэтому энтальпия сухого насыщенного пара будет равна

/ / +г, 1.124

где г теплота парообразования, т. е. количество теплоты, необходимое для превращения 1 кг кипящей жидкости при постоянном давлении в сухой насыщенный пар.

Теплоту парообразования либо определяют экспериментально, либо рассчитывают по уравнению Клапейрона — Клаузиуса.

Для того чтобы 1 кг сухого насыщенного пара превратить в перегретый пар того же давления и температуры Тпе, необходимо к нему подвести теплоту, равную

Jcie Cpm Tfvi Tf! .

1.125

Эту теплоту называют теплотой перегрева. Здесь срт есть средняя массовая изобарная теплоемкость перегретого пара, которая является сложной функцией давления и температуры. В качестве примера на рис. 1.12 и 1.13 приведена опытная зависимость срт ф р, г для водяного пара соответственно в до критической и закритической областях давлений.

Очевидно, энтальпию перегретого пара вещества можно рассчитать по формуле

Апс Ь + q к — Ь + Срт Т с — % . 1.126

Внутреннюю энергию вещества в любом физическом состоянии будем вычислять через энтальпию по формуле

и к ри. 1.127

Принимая условно энтропию жидкости при температуре плавления до О, впредь вместо изменения энтропии вещества будем говорить об его энтропии в данном состоянии. Тогда энтропия кипящей жидкости а также некипящей с заменой Т на Т Т :

Комментарии запрещены.

Реклама