>
5. Розрахунок і побудова в термодинамічних діаграмах парового циклу
Прикладом реального газу є водяна пара. Пар, залежно від стану, може бути сухим насиченим, вологим насиченим і перегрітою.
На малюнку 5.1 показана діаграма процесу пароутворення. Крива 1 відповідає воді при температурі 0 оС (273,15 К), крива 2 - воді при температурі кипіння (насичення), крива 3 - сухому насиченому пару. Крива 2 - це нижня прикордонна крива, крива 3 - верхня прикордонна крива. Точка, що розділяє прикордонні криві - критична. Криві 1, 2, 3 ділять діаграму на три частини. Область між кривими 1 і 2 - рідина, область між кривими 2 і 3 - суміш киплячій рідини і пара (вологий насичений пар), область правіше кривої 3 - перегрітий пар. Критична точка характеризує критичний стан, при якому зникає різниця у властивостях пари і рідини. Критична температура є найвищою температурою рідини і її насиченої пари. При температурах вище критичної може існувати тільки перегрітий пар. Для водяної пари критичні параметри:=22,129 МПа,=647,3 К,=0,00326 м3/кг.
Малюнок 5.1 - Діаграма процесу пароутворення
Процес утворення перегрітої пари при постійному тиску складається з наступних процесів: підігріву рідини до температури кипіння, пароутворення при постійній температурі і перегріву пари при підвищенні температури. На малюнку 4 показаний процес пароутворення. Точка відповідає стану води при=273,15 К, тиску і питомій обсязі. В результаті процесу при підвищується температура води до температури насичення, питома обсяг збільшується до питомої обсягу насиченою (киплячій) рідини, отже при температурі, що відповідає обраному тиску, в точці вода закипає. Кипіння супроводжується паротворенням по всьому об'єму рідини. Утворюється суміш киплячій рідини і пара (вологий насичений пар) - точка, при цьому питома обсяг дорівнює. Ізобара і ізотерма процесу кипіння пара збігаються. У точці при питомій обсязі відбувається повне википання води і утворюється сухий насичений пар. При подальшому підводі теплоти в процесі відбувається підвищення температури, питома обсяг збільшується до обсягу і утворюється перегрітий пар (точка).
Процес пароутворення можна зобразити в-діаграмі (малюнок 5.2).
Малюнок 5.2 - діаграма водяної пари
Рідина. Стан насиченою рідини визначається тиском або температурою. Всі інші параметри (,,,) можна визначити за таблицями насиченою рідини.
Кількість теплоти, яке витрачають на підігрів рідини від 0 оС до температури кипіння при постійному тиску, називається теплотою рідини, кДж / кг:
,
де - ентальпія насиченої рідини, кДж / кг;
- ентальпія рідини при температурі 0 оС і тиску, відповідному, кДж / кг.
Можна вважати, що справедливо вираз:
,
так як при невисоких тисках можна вважати.
Внутрішня енергія насиченою рідини, кДж / кг:
,
де - питомий об'єм насиченою рідини, м3/кг.
При невисоких тисках можна приймати, що:
.
Теплота пароутворення - це кількість теплоти, яку необхідно затратити, щоб перетворити 1 кг киплячої рідини в сухий насичений пар. Питому теплоту пароутворення, кДж / кг, визначають за формулою:
,
де - ентальпія сухої насиченої пари, кДж / кг.
...
