Теплотехника. Второе начало термодинамики. (Лекция 5)

при постоянной температуре и давлении в пар, т. е. процесс испарения - изобарно-изотермический и в диаграмме Т - S он изображается горизонтальной линией b' - с'.

Теплота, на превращение 1 кг жидкости при температуре кипения в сухой насыщенный пар, называется теплотой па-рообразования r (площадь S'b'c'S"S' ).

Теплота r - обратная функция p и обращается в 0 при pкр. При низких p теплота r значительно больше теплоты жидкости. При увеличении давления разность между ними уменьшается и при давлении р = 90 бар q' ≈ r.

= 0 и S" = S'.

Теплота сухого насыщенного пара.

Состояние сухого насыщенного пара (х=1) определяется лишь одним параметром состояния - ps или ts. Температура сухого насыщенного пара, равная температуре кипения (насыщения), может быть при ps ∠20 бар приближенно оценена по формуле ts ≈ 100√рs [°С], а плотность ρ" ≈ 0,5ps [кг/м3].

при ps = const на получение 1 кг сухого насыщенного пара из воды при 0 °С:

Если пренебречь сжимаемостью воды, то

т. е. полная теплота сухого насыщенного пара приближенно равна его энтальпии.

Энтропия сухого насыщенного пара S" равна

насыщения ps и степенью сухости х. Удельный объем влажного пара как объем смеси, состоящей из (1-х) долей воды и х долей пара, равен:

Теплота влажного пара λх , расходуемая на нагревание 1 кг воды от 0 °С до кипения и неполное (в количестве х) ее испарение:

Энтропия влажного пара определяется:

= const, (площадь S"c'd'SS") равна:

где i - энтальпия перегретого пара; сnрm - средняя теплоемкость пара в интервале температур t и ts.

кг воды при 0 °С, чтобы получить из нее перегретый пар температурой t:

Изменение энтропии в процессе перегрева может найдено из 2-го закона термодинамики:

откуда энтропия перегретого пара S

Процесс перегрева пара

= 0) - кривая кипения; точка k - критическая точка; линия с (х=1) - кривая конденсации (отделяет область влажного пара от области перегретого пара).

Изобары воды почти совпадают с кривой кипения, в области влажного пара изобары - веерообразно расходящиеся пучки прямых линий, касательных к кривой конденсации, а в области перегретого пара - кривые с выпуклостьюв сторону оси S.

Линии ob'c'd' и ob"c"d" - изобары парообразования.

i-S диаграмма
водяного пара

воздух – смесь сухого воздуха с насыщенным водяным паром.

Ненасыщенный влажный воздух – смесь сухого воздуха с ненасыщенным водяным паром.

Температура, до которой нужно охладить ненасыщенный влажный воздух, чтобы он стал насыщенным, называется температурой точки росы.

сухого воздуха не меняется:

Давление влажного воздуха - есть сумма парциальных давлений воздуха и водяного пара:

Абсолютная влажность воздуха – это масса пара, содержащегося в 1м3 влажного воздуха.

максимально возможной абсолютной влажности воздуха при той же температуре:

Влагосодержание – это отношение массы пара, содержащегося во влажном воздухе, к массе сухого воздуха.

уравнение на второе, получим:

Учитывая, что находим:

могут быть определены с помощью психрометра, состоящего из двух термометров – сухого и мокрого или по i-d диаграмме влажного воздуха.

она равна сумме теплоемкостей 1 кг сухого воздуха и d кг пара:

Можно принять удельные изобарные теплоемкости сухого воздуха и водяного пара равными:

Тогда

из 1кг сухого воздуха и d кг водяного пара:

где -энтальпия сухого воздуха,

-энтальпия водяного пара,
находящегося во влажном воздухе в перегретом состоянии,

- температура влажного воздуха,

- скрытая теплота парообразования,

- удельная изобарная теплоемкость воды,

что для интервала температур

получим известную формулу Рамзина для энтальпии
влажного воздуха:

по оси абсцисс откладывается влагосодержание воздуха d,, а по оси ординат , расположенной под углом 135° – его энтальпия I. Диаграмма строится для давления воздуха р=745 мм рт. ст., но с достаточной точностью ее можно применять и при небольших отклонениях от него.

(прямые линии), кривые относительной влажности воздуха, кривая парциальных давлений

По id-диаграмме, зная температуру t и относительную влажность можно определить энтальпию i, влагосодержание d и парциальное давление . По температурам сухого и мокрого термометра можно определить температуру точки росы.

объема, в котором происходит изменение агрегатного состояния вещества.

Плавление – затвердевание,
Испарение - конденсация,
Сублимация – десублимация.

при постоянной температуре с поглощением (выделением) определенного количества теплоты:
Температура (теплота) плавления (затвердевания),
Температура (теплота) кипения (конденсации),
Температура (теплота) сублимации (десублимации).

Тройная точка – точка термодинамического равновесия трех различных фаз вещества: твердой, жидкой и газообразной, т.е. пропадает различие между этими тремя фазами.

объем и калорической величиной (теплота фазового перехода).

Для всех нормальных жидкостей:

Для аномальной жидкости (вода):