Водяной пар

Водяной пар — газообразное состояние воды. Не имеет цвета, вкуса и запаха. Содержится в тропосфере

Образуется молекулами воды при ее испарении. При поступлении водяного пара в воздух он, как и все другие газы, создаёт определённое давление, называемое парциальным.^[1] Оно выражается в единицах давления — паскалях. Водяной пар может переходить непосредственно в твёрдую фазу — в кристаллы льда. Количество водяного пара в граммах, содержащегося в 1 кубическом метре, называют абсолютной влажностью воздуха.

Получение:

1. Испарение с поверхности при любой температуре

2. Кипение, во всем объеме образуются пузырьки пара и они объединяются, при определенной температуре, в зависимости от давления

В технике используется второй способ.

Степенью сухости пара х называется весовая доля сухого пара во влажном паре.

Исходный газ

х=0 – закипевшая вода

х=1 – сухой насыщенный пар

0<x<1 – влажный пар

Перегретый пар близок к идеальному газу.

Вода оценивается по таким параметрам как:

- давление, Р

- температура, t

- удельный объем, υ

- энтальпия, h

- энтропия, S

Закипевшая вода при х=0, имеет параметры:

- Р_{насыщения}

- T_{насыщения}

- υ’

- h’

- S’

Сухой насыщенный пар имеет:

- Р_{насыщения}

- T_{насыщения}

- υ”

- h”, при этом h”= h’+r (r- скрытая теплота парообразования)

- S”

Перегретый пар имеет:

- Р_{перегрева}

- T_{перегрева}

- υ

- i

- S

Если перегретый пар охладить, он конденсируется образуя капли воды. Это происходит при T_{насыщения.}

Hs- диаграмма водяного пара.

Hs-диаграмма применяется для практических расчетов процессов водяного пара. На ней теплота и энтальпия измеряются линейными отрезками.

Hs-диаграмма обладает рядом важных свойств: по ней можно быстро определить параметры пара и разность энтальпий в виде отрезков, наглядно изобразить адиабатный процесс, и решать другие задачи.

Процессы изменения параметров на hs- диаграмме.

1) Парообразование

S

h

X=0

Жидкость и влажный насыщенный пар

X=1

Перегретый пар

h2

h1

На hs-диаграмме теплота парообразования предоставляется в виде отрезка r=h²-h¹.

2) Перегрев пара

h2

h1

hнас

На парообразование: q_нас=h_нас-h₁

На перегрев: q_пер= h₂-h_нас

Всего теплоты на выкипание: q= h₂ - h₁

На ТЭС рассматривать процессы удобнее по циклу Ренкина:

Процесс 1 – 2 – расширение пара в соплах турбины; 2 – 3 – процесс конденсации пара; 3 – 4 – процесс в питательном насосе;4 – 5 – процесс нагрева воды и ее кипение; 5 – 1 – процесс перегрева пара. Заштрихованы те области диаграмм, площадь которых численно равна работе и теплоте за цикл, причем qц = wц.

На hs-диаграмме цикл не рисуют, показывают только процессы перегрева пара и работы пара в турбине.

В работе турбины различают 2 процесса:

1)

h

Дросселирование – снижение давления в клапанах и камерах отборов пара при h=const

h

p

p1

s

Процесс дросселирования не квазистатический, равновесны только начальное и конечное, но не промежуточные состояния. Рассмотрение процесса дросселирования как квазистатического возможно только потому, что путь перехода из начального состояния в конечное здесь не важен, и можно заменить его некоторой теоретической квазистатической абстракцией.

При дросселировании происходит адиабатное расширение от давления P₁ до давления P₂ без совершения работы, то есть дросселирование — существенно необратимый процесс, сопровождающийся увеличением энтропии и объёма при постоянной энтальпии.

2)

h

Рпер

Истечение – это процесс, в результате которого потенциальная энергия переходит в кинетическую

s

hпер

Eпот

h ks

Рк

Е_кин=