Влажный воздух. Состав и свойства - Бурцев С.И.
ISBN 5-89565-005-8
Скачать (прямая ссылка):
по данным [1,15] по формуле (3.17)
Погрешность,
%
0 10 20 30 40 50
2500,64
2477.20 2453,68 2430,02
2406.21 2382,18
2501,72
2477,7
2453,68
2429,66
2405,64
2381,62
- 0,043 -0,02 0
0,015 0,024 0,023
Количество теплоты, расходуемое на нагревание воды от температуры 0°С до температуры кипения при соответствующем давлении, определяют по уравнению
q = h'-hQ,
где h' - энтальпия кипящей жидкости; hQ - энтальпия воды при t = = 0°С.
5 Зак. 3799
65 +***********************************************************************
В термодинамике энтальпию и энтропию воды в тройной точке принимают равной нулю: Zi0 =0, S0 = 0.
Внутренняя энергия воды в тройной точке очень мала и равна Uq = -0,611 Дж/кг.
Тогда энтальпию кипящей воды можно определить по формуле
h'= CpJn. (3.18)
В табл. 3.12 приведены значения энтальпии кипящей воды в зависимости от температуры, вычисленные по формуле (3.18), и значения, взятые из термодинамических таблиц [10], а также дана величина погрешности.
Таблица 3.12
Удельная энтальпия кипящей воды
Температура t, °С Удельная энтальпия h', кДж/кг Погрешность, %
по формуле (3.18) по таблицам [10]
0 0 0 —
5 20,95 21,06 0,43
10 41,90 42,04 0,33
15 62,85 62,97 0,14
20 83,80 83,90 0,12
25 104,75 104,80 0,05
30 125,70 125,69 0,01
35 146,65 146,58 0,05
40 167,60 167,51 0,06
45 188,55 188,41 0,07
50 209,50 209,30 0,10
100 419,00 419,10 0,024
Таким образом, при постоянном значении теплоёмкости воды ошибка в вычислении энтальпии h! не превышает 0,5%.
Удельная энтропия воды может быть рассчитана по формуле
Th
Sf = Cn In-
р* 273,15
(3.19)
С учётом, что ср = const, значения удельной энтропии, вычисленные по формуле (3.19), даны в табл. 3.13. Там же приведены опытные значения и погрешность, выраженная их процентным соотношением.
66 *********************** 3.4. Жидкая фаза — вода ***********************
Таблица 3.13
Удельное значение энтропии воды
Температура t, 0C Удельная энтропия s', кДж/кг Погрешность, %
по формуле (3.19) по таблицам [10]
0 0 0 —
5 0,0760 0,0762 0,26
10 0,1506 0,1511 0,33
15 0,2240 0,2244 0,18
20 0,2961 0,2964 0,10
25 0,3669 0,3672 0,08
30 0,4366 0,4367 0,02
35 0,5052 0,5049 0,06
40 0,5726 0,5723 0,05
45 0,6390 0,6385 0,08
50 0,7043 0,7038 0,07
100 1,3071 1,3071 0
Как указывалось ранее, вода обладает аномальными свойствами. При нормальном давлении максимальная плотность воды наблюдается при температуре t = 4°С.
Зависимость температуры максимальной плотности воды от давления определяется формулой [14]
t =4-0,000217/?, (3.20)
из которой видно, что с повышением давления температура максимальной плотности воды падает.
Температура замерзания воды также зависит от давления и может быть определена из уравнения [14]
ґпл =(0,075+1,382 10-^)(1-0,0009869/7). (3.21)
Решая совместно уравнения (3.20) и (3.21) найдём, что температура максимальной плотности воды совпадает с температурой замерзания при t = -2,2°С и р = 28 МПа, и, следовательно, состояния максимальной плотности воды для более высоких давлений уже не существует, так как вода замерзает раньше, чем будет достигнута эта температура. На рис. 3.8 представлена зависимость tp и tm от давления р. Точка А характеризует указанное выше состояние.
Как следует из уравнения (3.21) и кривой tm -j\p) на рис. 3.8, при повышении давления температура замерзания воды падает. Это необходимо учитывать при определении температуры замерзания капельной влаги, например, находящихся во взвешенном состоянии в воздухе капель воды.
67 +***********************************************************************
Рис. 3.8. Зависимость tn и tm от давления р
Условие механического равновесия сил для капли воды сферической формы определяется уравнением Лапласа
2ст
Pk = P + - '
Г К
где рк - давление внутри капли; р - атмосферное давление; ст - коэффициент поверхностного натяжения; гк - радиус капли.
В табл. 3.14 приведены значения давления и температуры замерзания капель с радиусом гк.
Таблица 3.14
Давление внутри капли с радиусом гк и температура её замерзания
(а = 75,5 Ю^Н/м)
Радиус капли гк, M Давление воды внутри капли рк, кПа Температура замерзания Zrui, °С
ю-3 101,476 0,0675
1(Ґ 102,835 0,0673
IO"5 116,42 0,066
IO"6 252,325 0,056
ю-7 1611,325 -0,04
ю-8 15201,3 - 1,05
7-Ю-9 21671,0 - 1,61
5-Ю-9 30301,0 -2,18
2-Ю"9 75601,0 -5,60
ю-9 151101,0 - 11,42
68 **************** 3.5. Гэзообрэзнэя фазе — водяной пар ****************
Как видно из приведённых данных, при гк > Ю 7M температу-
-J7
ра замерзания практически не отличается от 0°С. При гк < 10 м температура замерзания начинает заметно уменьшаться, а при гк < 5 10-9м наблюдается резкое снижение температуры замерзания капель.
Физические и термодинамические свойства воды приведены в приложении (табл. 2, 3, 4, 5).
3.5. Газообразная фаза - водяной пар
Газообразная фаза воды в зависимости от температуры включает в себя сухой насыщенный, перегретый и влажный пар.
