Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Теплотехника -> Чечеткин А.В. -> "Теплотехника" -> 12

Теплотехника - Чечеткин А.В.

Чечеткин А.В. Теплотехника: Учеб. для хим.-технол. спец. вузов — М.: Высш. шк., 1986. — 344 c.
Скачать (прямая ссылка): teplotech.pdf
Предыдущая << 1 .. 6 7 8 9 10 11 < 12 > 13 14 15 16 17 18 .. 125 >> Следующая

Термодинамические процессы, протекающие в парах. С качественной точки зрения поведение паров всех веществ одинаково и поэтому процесс превращения жидкости в пар рассмотрим на примере самого распространенного на Земле и самого изученного вещества — воды.
Пусть мы имеем 1 кг воды в момент получения ее из твердого состояния, т. е. при температуре плавления. Все параметры жидкости при температуре плавления будем обозначать индексом «0». Изобразим это состояние жидкости, в частности воды, при некотором давлении р графически в системе координат р, и некоторой точкой а, имеющей координаты р и vo (рис. 1.11). Если теперь при постоянном давлении р сообщить ей теплоту, то, как показывает опыт, температура ее будет непрерывно повышаться до тех пор, пока она не достигнет температуры кипения г„, соответствующей данному давлению р. Одновременно с этим, как правило, будет увеличиваться и удельный объем от г0 до и' (исключение имеет вода, при нагревании которой от 0 до 4 °С удельный объем уменьшается до минимального, после чего непрерывно увеличивается вплоть до и'). Все параметры кипящей жидкости, кроме давления, будем обозначать одним штрихом. Как показывает опыт, при подводе теплоты к кипящей жидкости происходит постепенное превращение ее в пар. Этот процесс испарения происходит не только при постоянном давлении, но и при постоянной температуре до тех пор, пока последняя частица жидкости не превратится в пар удельного объема ь", который называется сухим насыщенным паром (на графике в координатах р, и его состояние обозначено точкой с). Следовательно, сухим насыщенным паром называется пар, имеющий температуру насыщения при данном давлении и не содержащий жидкой фазы. Впредь все параметры сухого насыщенного пара будем обозначать двумя штрихами. Следует отметить, что вообще насыщенным паром называется пар, находящийся в термическом равновесии с жидкостью, из
1Р = І^Р<Іи=р(і)2 - Vі).
31
которой он получается. Если этот пар не содержит жидкости, то он будет сухим. Насыщенный пар, содержащий в себе капельки жидкости, мы будем называть влажным паром. Таким образом, влажный пар есть смесь двух фаз: жидкой и паровой.
Отрезок изобары Ъ — с отвечает процессу парообразования. Между точками Ь и с имеется смесь жидкости и сухого насыщенного пара. Если считать, что при этом капельки жидкости равномерно распределены в паре, то на указанном участке изобары b — с мы будем иметь влажный пар с изменяющимся содержанием в нем сухого насыщенного пара от х = О в точке b до х = 1 в точке с. Эту массовую долю сухого насыщенного пара во влажном паре, обозначенную нами буквой х, называют степенью сухости. Аналогично содержание жидкой фазы во влажном паре называют степенью влажности или влажностью; ее будем обозначать (1 — х). Нетрудно видеть, что при х = О мы будем иметь кипящую жидкость, а при х = 1 — сухой насыщенный пар. Впредь параметры влажного пара будем обозначать индексом «х».
В процессе парообразования удельный объем рабочего тела резко возрастает, поскольку удельный объем сухого насыщенного пара несравненно больше объема кипящей воды. Если к полученному нами сухому насыщенному пару состояния с продолжать подводить при том же давлении р теплоту, то, как показывает опыт, температура его будет увеличиваться, и мы получим перегретый пар некоторого состояния a. Следовательно, перегретым паром называют пар, температура которого больше температуры насыщения г„ при данном давлении р < ркр. Впредь все параметры перегретого пара, кроме давления, будем обозначать индексом «пе». Участок с —a на графике в координатах р, V (рис. 1.11) соответствует процессу перегрева пара при постоянном давлении от температуры насыщения до заданной температуры гпе, в результате чего удельный объем пара увеличивается от v" до vne.
Теперь возьмем воду при температуре плавления и при давлении рх > р. Так как с увеличением давления удельный объем жидкости уменьшается, то точка ах, характеризующая состояние жидкости при температуре плавления и давлении рх, должна лежать левее точки а. Процесс подогрева жидкости при рх = const на графике в координатах р, v изобразится отрезком ах — Ьх, причем точка Ьх должна лежать правее точки Ь, что объясняется следующим обстоятельством. Для всех жидкостей с увеличением давления повышается температура кипения. Таким образом, с одной стороны, увеличение давления жидкости уменьшает удельный объем ее, но, с другой стороны, с повышением давления увеличивается температура кипящей жидкости, вследствие чего удельный объем ее должен увеличиваться. Как показывает опыт, влияние температуры на повышение удельного объема кипящей жидкости больше, чем давления.
Процесс парообразования при рх = const изобразится на графике р, v отрезком bi — Ci, причем точка сх лежит левее точки с, так как для сухого насыщенного пара воды и подавляющего числа других веществ зависимость v" от р имеет вид pvm = const, где m <k.
Рассматривая процесс превращения жидкости в перегретый пар при
32
постоянном давлении р2 > ри мы получим изобару нагрева жидкости а2—Ь2, изобару-изотерму испарения ее Ь2 — с2 и изобару перегрева пара с2—с12. Если через точки а, аи а2, ... провести кривую /, то она будет характеризовать состояние жидкости при температуре плавления и различных давлениях. Эта линия является пограничной кривой следующих состояний вещества: слева — двухфазная система лед + жидкость, справа — жидкость. Проведя через точки Ь, Ьь Ь2, ... кривую II, получим пограничную линию двух состояний вещества: слева — жидкость и. справа — влажный пар. Кривая // характеризует состояние жидкости при температурах кипения и называется пограничной кривой жидкости. Наконец, проведя через точки с, сь с2, ... кривую Ш, получим пограничную кривую двух состояний вещества: слева — влажный пар и справа — перегретый пар. Кривая III характеризует состояние сухого насыщенного пара и называется пограничной кривой пара. Нетрудно видеть, что пограничные кривые жидкости и пара сходятся между собой в точке к, которая называется критической точкой. Эта точка характеризует критическое состояние вещества, при котором исчезает физическое различие между жидким и газообразным состояниями вещества. Термодинамические параметры вещества при его критическом состоянии называются критическими и обозначаются индексом «к». Согласно новейшим данным, вода имеет следующие значения критических параметров: рк = 22,115 МПа, Тк — 647,27 К, ск = = 0,003147 м3/кг, Ик = 2095,2 кДж/кг. Очевидно, критическая температура есть максимально возможная температура жидкости и ее насыщенного пара.
Предыдущая << 1 .. 6 7 8 9 10 11 < 12 > 13 14 15 16 17 18 .. 125 >> Следующая
Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed