Термодинамические свойства воды и водяного пара

Содержание

Слайд 2

Содержание 1.Фазовые состояния и превращения воды 2.Фазовые диаграммы p,T-, p,V- и

Содержание

1.Фазовые состояния и превращения воды
2.Фазовые диаграммы p,T-, p,V- и Ts для

воды
3.Жидкость на линии фазового перехода
4.Сухой насыщенный пар
5.Влажный насыщенный пар
6.Перегретый пар
7.Диаграмма i,s для воды и водяного пара
Слайд 3

Фазовые состояния и превращения воды Вода в равновесном состоянии (без энергетических

Фазовые состояния и превращения воды

Вода в равновесном состоянии
(без энергетических взаимодействий

с окружающей средой )
У поверхности льда или жидкости всегда присутствует пар. Соприкасающиеся фазы находятся в т/д равновесии: быстрые молекулы вылетают из жидкой фазы, преодолевая поверхностные силы, а из паровой фазы медленные молекулы переходят в жидкую фазу.
В состоянии равновесия каждой Т соответствует определенное давление пара – полное (если над жидкостью присутствует только пар) или парциальное (если присутствует смесь пара с воздухом или другими газами).
Пар, находящийся в равновесном состоянии с ж. фазой, из которой он образовался - насыщенный, а соответствующая ему Т - Т насыщения, а давление – р насыщения.
Слайд 4

Фазовые состояния и превращения воды Вода в неравновесном состоянии (с энергетическими

Фазовые состояния и превращения воды

Вода в неравновесном состоянии
(с энергетическими взаимодействиями

с окружающей средой )
Процесс некомпенсированного перехода вещества из ЖФ в Г - испарение.
Процесс некомпенсированного перехода вещества из ТФ в Г - сублимациия (возгонка).
Процесс перехода вещества из жидкой фазы в паровую непосредственно внутри жидкости - кипение.
Любой процесс перехода вещества из жидкой фазы в паровую - парообразование.
Процесс, противоположный парообразованию, т.е. некомпенсированный переход вещества из паровой фазы в жидкую - конденсация.
Процесс, противоположный сублимации, т.е. переход вещества из паровой фазы непосредственно в твердую - десублимация.
Жидкая фаза воды при температуре кипения - насыщенная жидкость.
Пар при температуре кипения (насыщения) - сухой насыщенный пар.
Двухфазная смесь "ж+п" в состоянии насыщения - влажный насыщенный пар.
Слайд 5

Фазовые диаграммы p,T-, p,V- и T,s для Н2О

Фазовые диаграммы p,T-, p,V- и T,s для Н2О

Слайд 6

Фазовые диаграммы p,T-, p,V- и T,s для Н2О

Фазовые диаграммы p,T-, p,V- и T,s для Н2О

Слайд 7

Фазовые диаграммы p,T-, p,V- и T,s для Н2О

Фазовые диаграммы p,T-, p,V- и T,s для Н2О

Слайд 8

Фазовые диаграммы p,T-, p,V- и T,s для Н2О

Фазовые диаграммы p,T-, p,V- и T,s для Н2О

Слайд 9

Жидкость на линии фазового перехода Энтропия жидкости на линии насыщения x

Жидкость на линии фазового перехода

Энтропия жидкости на линии насыщения x =

0 определяется исходя из ее равенства нулю в тройной точке воды (sо'=0). С изменением давления энтропия Ж при Т тройной точки (или 0 oС) sо изменяется незначительное Поскольку энтропия, является функцией двух независимых параметров состояния, а при t=0 оС для всех давлений жидкости внутренняя энергия Ж =0, то и энтропия жидкости при t=0 оС для всех давлений будет постоянной и равной энтропии жидкости в тройной точке воды, т.е. sо=0.
Зная значение энтропии sо при t=0 oС и заданном давлении, энтропию жидкости на линии насыщения при Tн можно определить как
где sо = sо'= 0 – при давлениях, используемых в технике; сp ≅ 4,187 кДж/(кг·К) – при умеренных давлениях.
Определение энтальпии, энтропии и внутренней энергии жидкости при температурах меньших, чем температура насыщения при заданном давлении, ведется аналогичным образом.
Слайд 10

Сухой насыщенный пар

Сухой насыщенный пар

Слайд 11

Влажный насыщенный пар располагается между пограничными кривыми x = 0 и

Влажный насыщенный пар

располагается между пограничными кривыми x = 0 и x

= 1. (е) на изобаре Р в области влажного насыщенного пара (6.15, 6.16). В области влажного насыщенного пара пар-ры состояния не м.б. определены только по р и Т, поскольку р однозначно определяет Т насыщения и изобара влажного П одновременно является его изотермой, представляющей линию в Р,v- и Т,s- диаграммах. В качестве вспомогательного условного пар-ра для влажного П применяется степень сухости х. Зная х и пар-ры состояний насыщения В на линии х=0 и П на линии х=1, можно рассчитать все остальные параметры состояния влажного П. Используя пар-ры влажного насыщенного П, можно рассчитать его степень сухости:
Теплота, необходимая для получения влажного П из В c t=0 оС при изобарном ее нагревании, называется полной теплотой влажного П λx = q' + xr = hx - Рvo'.
Слайд 12

Перегретый пар Изобарный подвод теплоты к сухому насыщенному пару приводит к

Перегретый пар

Изобарный подвод теплоты к сухому насыщенному пару приводит к повышению

его Т по отношению к Т насыщения при данном р. Параметры состояния перегретого пара обозначаются соответствующими буквами без индексов (t, h, s, u и т.д.)

Теплота, необходимая для перевода 1 кг сухого насыщ. пара в перегретый пар с температурой t при изобарном ее нагревании, называется теплотой перегрева qп
где cp – масс. изобарная тепло-ть перегретого пара

Слайд 13

Диаграмма i(h),s для воды и водяного пара . В инженерной практике

Диаграмма i(h),s для воды и водяного пара

.

В инженерной практике широкое применение

находит h,s- диаграмма для воды и водяного пара. Такое широкое использование h,s- диаграммы в теплоэнергетических расчетах обусловлено тем, что для основных процессов теплоэнергетических установок (изобарного, Р=const, и адиабатного, s=const) разности энтальпий представляют их главные энергетические характеристики: количество теплоты или техническую работу, которые в h,s- диаграмме могут быть элементарно представлены отрезками вертикальных прямых линий. В Т,s- диаграмме эти величины представляются сложными площадями.
Диаграмма h,s строится по данным таблиц термодинамических свойств воды и водяного пара. На рис. 6.22 приведен общий вид такой диаграммы для воды и водяного пара.

За начало отсчета энтропии в h,s- диаграмме, как и в Т,s- диаграмме, приняты параметры тройной точки жидкой фазы воды. В этой точке sо'=0 и uо'=0, а энтальпия hо' = 0,000614 кДж/кг будет больше нуля, но численное ее значение очень мало. Следовательно, начало линии х=0, соответствующее тройной точке воды, расположено очень близко к началу координат. При повышении давления и температуры энтальпия h' и энтропия s' жидкости на линии насыщения растут до критической точки и пограничная линия х=0 представляется вогнутой кривой ОК.
Пограничная кривая сухого насыщенного пара х=1 имеет вид кривой КN. Максимальное значение энтальпии (ординаты) этой кривой h"мах=2801,9 кДж/кг достигается при давлении около 30 бар и энтропии 6,18 кДж/(кг·К).

Слайд 14

Контрольные вопросы 1.В каких фазовых состояниях может находиться вода? 2.Что такое

Контрольные вопросы

1.В каких фазовых состояниях может находиться вода?
2.Что такое испарение, сублимация

, десублимация?
3.Что такое конденсация, парообразование, кипение?
4.Дайте определение сухого насыщенного пара, влажного насыщенного пара и перегретого пара.
5.Какие диаграммы для воды и водяного пара чаще всего используются в инженерных расчетах?