Здавалка
Главная | Обратная связь

Т-S диаграмма водяного пара.



Как известно из общей термодинамики площадь под кривыми в T-S диаграмме - это теплота соответствующего кривой процесса.

Рассмотрим в Т-S диаграмме процесс превращения жидкости с начальной температурой 0°С в перегретый пар с температурой t.

Давление в процессе постоянно. Данному давлению соответствует строго определенная температура насыщения Тнас (оК).

 

Рис. 5 Изобарный нагрев воды до состояния перегретого пара.

 

AC′ – изобарный нагрев жидкости от температуры 0°С до температуры Тнас, соответствующей заданному давлению. Между точками А и С′ находится недогретая жидкость, температура которой меньше температуры насыщения. В точке C′ достигается температура насыщения и вода в этой точке – кипящая жидкость (парообразование еще не началось).

q′ – теплота жидкости, графически представляющая на T-S диаграмме площадь под кривой AC′.

В точке C′ начинается процесс парообразования при постоянном давлении и постоянной температуре, равной температуре насыщения Тнас. Этот процесс является изобарно-изотермическим. В общей термодинамике рассматривались только изопроцессы, а при фазовых переходах постоянными могут поддерживаться одновременно два параметра.

r – скрытая теплота парообразования, графически представляющая на T-S диаграмме площадь под прямой C′C′′.

Внутри отрезка C′C″ вода находится в состоянии влажного насыщенного пара, степень сухости которого (х) меняется от 0 в точке C′ до 1 в точке С″. Графически Х можно найти из следующих соотношений:

C′Cx · Тнас = rx ,

C′C″ · Тнас = r

 

Разделив эти соотношения, получим – степень сухости в точке Сх.

 


В точке C″ вода находится в состоянии сухого насыщенного пара (x=1), т.е. процесс парообразования закончился, и дальнейший подвод теплоты к пару при постоянном давлении вызывает его перегрев.

Процесс перегрева пара – это не фазовый переход (в отличие от C′C″), поэтому при подводе теплоты, в условиях P=const, температура пара увеличивается. Температура в точке П на изобаре C″П – это температура перегретого пара Т.

∆Тпп= Т - Тнас
– пароперегрев

Теплота пароперегрева qпп изображается на T-S диаграмме как площадь под изобарой пароперегрева C″П.

Для построения T-S диаграммы водяного пара рассмотрим процессы превращения недогретой воды в перегретый пар при нескольких уровнях постоянного давления:

Pтр<P<P1<P2<P3<Pкр

Рис. 6 Построение T-S диаграммы водяного пара.

 

Давлению Р1 соответствует температура насыщения Тнас1, давлению Р2 – Тнас2, давлению Р3 – Тнас3.

Тнас.трнаснас1нас2нас3 кр

Соединяя точки А, C′, C1′, C2′, C3′ и К получим нижнюю пограничную кривую х=0 (линию насыщения жидкости), точки которой соответствуют кипящей жидкости перед парообразованием. Соединяя C″, C1″, C2″, C3″ и К получим верхнюю пограничную кривую, для которой х=1 и точки на ней соответствуют состоянию сухого насыщенного пара. Правее верхней пограничной кривой находится область перегретого пара. С ростом давления температура насыщения увеличивается, а скрытая теплота парообразования уменьшается и в точке К (пересечение двух пограничных кривых) будет равна нулю. В точке К удельный объем кипящей жидкости будет равен удельному объему сухого насыщенного пара (V′=V″).

Т-S диаграмма строится по точкам с помощью таблиц насыщенного пара и формул (см. предыдущие параграфы).

Все точки на линии АК подчиняются уравнению

 

Из рис. 6 приращение энтропии S′S″ в процессе парообразования равно

ΔSCC= .

Так как с ростом давления температура насыщения увеличивается, а скрытая теплота парообразования уменьшается, то приращение энтропии при парообразовании (С′С″) будет уменьшаться и в точке К будет равно нулю. Изобары пароперегрева не совпадают с изотермами и представляют собой кривые выпуклостью вниз.

Т.к. dQ=TdS и dQp=CpпdT то, приравнивая эти выражения, получим для изобарного процесса.

 

Эта формула определяет угловой коэффициент изобар пароперегрева.

Так как при подводе теплоты температура перегретого пара растет, а удельная изобарная теплоемкость перегретого пара Срп при этом уменьшается, то угловой коэффициент изобар растет. Крутизна кривых пароперегрева по мере повышения давления увеличивается за счет повышения уровня Т, поэтому изобары пароперегрева не эквидистантны.

На T-S диаграмму наносятся линии постоянной степени сухости (х=const). Для этого отрезки C′C″, C1′C1″, C2′C2″, C3′C3″, делятся на равное количество частей, после чего точки одинаковых делений соединяются плавными пунктирными кривыми.

Неудобством T-S диаграммы является то, что теплота процесса определяется как площадь под соответствующей кривой. Наибольшее распространение получила i-S диаграмма водяного пара.

 

 







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.