van- a diagram a legkényelmesebb számítási célokra. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a fajlagos hő- és munkamennyiségeket nem adják meg a területek, mint ahogy az a helyzet Ts-És pv- diagramok, hanem vonalszakaszok (6.4. ábra).

Az eredeten túl a van- a diagram a víz állapotát a hármaspontban veszi fel, ahol s 0 =0 (feltételezés) én o =0. A fajlagos entrópia az abszcissza tengely mentén, a fajlagos entalpia pedig az ordináta tengely mentén van ábrázolva. A vízgőztáblázatok adatai alapján a folyadék határgörbéit ábrázoljuk a diagramon (AK)és egy pár (KB)(illetve nulla x= 0 és mértékegység x= 1 fok szárazság), egy kritikus ponton konvergál TO. A folyadék határgörbéje elhagyja az origót.

Isobars ( p=állandó) a nedves gőz tartományában egyenes ferde vonalak, amelyek a nulla szárazsági fok határgörbéjén indulnak, amelyhez érintik. Ebben a régióban az izobárok és az izotermák egybeesnek, i.e. azonos lejtési együtthatóval rendelkeznek az x tengelyhez képest. Bármilyen izobár - izotermához

Ahol φ - izobárok dőlésszöge a tengelyhez képest s, T s- telítési hőmérséklet, adott nyomáshoz állandó mindenhol a határgörbék között AKÉs KV.

A túlhevített gőz tartományában (jobbra és a görbe felett X=1) az izobárok olyan görbék formájúak, amelyek felfelé térnek el, és konvexitásuk lefelé irányul. Az izotermák ebben a régióban jobbra térnek el, és konvexitásuk felfelé irányul. Izobár AB 1 megfelel a nyomásnak a hármaspontban p 0 = 0,000611 MPa. A diagram hármaspont alatti területe a gőz és a jég keverékének különböző állapotait jellemzi.

A görbék között AKÉs K.B.állandó szárazsági fokú vonalrácsot alkalmazunk ( x=áll)pár konvergál egy kritikus pontban TO.

Ezenkívül az izokorok rácsát ábrázoltuk a diagramon, amelyek görbék formájában meredekebben emelkednek felfelé (a nedves és a túlhevített gőz tartományában is), mint az izobárok. On van-diagram fig. 6.3. izohorok nincsenek megadva.

A gyakorlati számításokban általában csak a diagram jobb felső sarokban található területét használják. Ezzel kapcsolatban a koordináták origója átkerül a 0 pontból a 0" pontba, ami lehetővé teszi a diagram nagyobb léptékű megjelenítését.

Diagram van széles körben használják a gőzzel végzett folyamatok kiszámítására. Az általános módszer a következő.

1. A megadott kezdeti paraméterek alapján a folyamat jellemzőit és az adott végső paramétert be én Az s-diagram a folyamat grafikonját tartalmazza.

2. A folyamat kezdő- és végpontja alapján ezeken a pontokon megtaláljuk a gőz összes fő paraméterét.

3. A belső energia változását a képlet határozza meg

4. A folyamat hőjét a következő képletekkel határozzuk meg:

a) ν = folyamat const;

b) folyamat p = állandó;

c) folyamat T= const;

d) folyamat s= const q= 0.

5.0 konkrét munkát a képlet határozza meg

Az összes fentebb tárgyalt diagram pv-,Ts-És van- a megfelelő léptékű koordinátákat a kísérleti és elméleti adatokból nyert paramétertáblázatok alapján építjük fel. A vízgőz legpontosabb táblázatait a Moszkvai Energiaintézetben dolgozták ki prof. M. P. Vukalovich.

Helló! Az állapot paramétereinek és függvényeinek képletek segítségével történő meghatározása sokszor nehézkes a vízgőz hőkapacitása és a párolgáshő komplex hőmérséklettől és nyomástól való függése miatt. Ezért a vízgőzre vonatkozóan kísérleti vizsgálatok alapján táblázatokat állítottak össze, amelyek tükrözik a vízgőz legfontosabb paramétereinek függőségét. Segítségükkel például a száraz telített gőz ismert nyomásából meghatározható az összes többi paraméter.

Mivel a száraz telített gőz állapotát a p nyomás vagy a Tn telítési hőmérséklet egyedileg határozza meg, a táblázatokat nyomás vagy hőmérséklet alapján állítjuk össze. A táblázatok ezen paramétereinek egyikével meghatározhat más értékeket, amelyek a száraz telített gőz állapotát jellemzik. A túlhevített gőz táblázatai a gőz hőmérsékletétől és nyomásától függő paramétereit és állapotfüggvényeit mutatják be.

A gőzállapot-változási folyamatok számítását egyszerűsíti az állapotdiagramok felhasználásán alapuló grafikus módszerre való átállás. Ebben az esetben nem szükséges nagy mennyiségű számítást végezni, és a számítás a paraméterek diagramok segítségével történő meghatározására redukálódik. A grafikus módszerrel nem csak a folyamatban lévő gőz kezdeti és végső paraméterei, hanem az összes köztes állapotparaméter is könnyen meghatározható, ami jelentősen leegyszerűsíti a mérnöki számításokat.

A grafikus módszer előnye, hogy viszonylag könnyen nyomon követhető a különböző mennyiségek közötti összefüggés, ami nélkülözhetetlenné teszi a hőgépekben zajló különféle folyamatok elméleti elemzésében. Diagram, valamint táblázatok segítségével meghatározhatja a vízgőz állapotának paramétereit és funkcióit, beleértve a nedves telített gőzt is.

A legszélesebb körben használt Ts és is a vízgőz állapotát ábrázoló diagramok. Mivel a Ts diagram segítségével könnyen meghatározható egy folyamat hőmennyisége, elsősorban a hőgépek hatásfokának elméleti elemzésére használják. A különféle állapotváltozási folyamatok számításánál elsősorban a vízgőz is-diagramját használjuk.

ábrán. Az 1 Ts koordinátákban a párologtatás folyamatát ábrázolja p = const (abcd folyamat). Az aKc görbe egy határgörbe, a K pont pedig egy kritikus pont. Az entrópia kiindulási pontja a 273 K-en mért értéknek felel meg. Az is-diagramon a folyamatgörbe alatti terület a hőmennyiségnek felel meg.

Következésképpen az ab izobár alatti terület egyenértékű az i" víz entalpiájával a Tn párolgási hőmérsékleten. A bc izobár szakaszban, amely egybeesik az izotermával, a párolgás folyamata megy végbe, és a bc egyenes alatti terület megfelel a párolgási hőre g Az izobár túlhevítési folyamatban a gőz hőmérséklete a T értékre emelkedik, és a hőmennyiség cpm (T-Tn) kerül a gőzbe Az állandó szárazsági fokú vonalak x = konst , mint minden diagramon, a K kritikus pontban konvergálnak.

ábrán. A 2. ábra a vízgőz állapotának megváltoztatásának különböző folyamatait mutatja be az is-diagramon. Az eK határgörbe bal oldalán található diagram területe a folyadék állapotának felel meg. A Kf pár határgörbéje két régióra osztja a diagramot. E görbe felett a túlhevített gőz tartománya, alatta pedig a nedves gőz tartománya található. A Kf határgörbén a gőz szárazon telített (x=1). Az izobár folyamatot az abc vonal, az izoterm folyamatot az abd (a nedves gőz tartományában az izoterma és az izobár egybeesik), az izokor folyamatot υ=const, az adiabatikus folyamatot pedig a gh. Ezen kívül ezen az ábrán állandó szárazsági fokú vonalak láthatók x = konst. A táblázatok és diagramok nem mutatják a gáz belső energiájának értékeit, amelyek az u = i-pυ összefüggésből határozhatók meg.

ábrán. A 3. ábra a vízgőz is-diagramját mutatja. A folyamatok grafikus kiszámításakor bármely két ismert mennyiség (p, υ, T; x, i, s) segítségével a gőz kezdeti állapotának megfelelő pont és az összes ismeretlen paraméter megtalálható a diagramon. A gőz végső állapota két ismert állapotparaméterrel is meghatározható. Ha csak egy végállapot-paraméter van megadva, akkor a folyamat természetét is ismerni kell. Ebben az esetben a végállapotot jellemző pont egy adott folyamatgörbe és a megfelelő izoparaméteres görbe, például egy izobár metszéspontjában található.

Példa. Határozza meg 1 kg gőz által a kazán túlhevítőjében leadott hőmennyiséget. A kezdeti gőzparaméterek p1 = 5 MPa és x1 = 0,95. Az is ismert, hogy a turbinában a gőz adiabatikus expanziója után x2 = 0,87, és a végső gőznyomás p2 = 0,01 MPa.

Megoldás. Mivel a túlhevítőben állandó nyomáson hőt adunk a gőznek, ennek mennyisége megegyezik a túlhevítő utáni gőz kezdeti entalpia i1 és i2 entalpiája közötti különbséggel: q=i2-i1. Az is-diagramon a p1 és x1 pár kezdeti paramétereit felhasználva megtaláljuk az A pontot (3. ábra), amely megfelel az i1 = 2720 kJ/kg entalpia értéknek. A túlhevítő kimeneténél lévő gőz állapotának megfelelő B pont a p1=5 MPa izobár és a C ponton áthaladó adiabatikus BC metszéspontjában található. A C pont helyzetét a gőz paraméterei határozzák meg. p2 és x2. A gőz entalpiája a B pontban i2 = 3600 kJ/kg.
1 kg gőzhöz szolgáltatott hőmennyiség q = 3600—2720 = 880 kJ/kg. A vizsgált példa azt mutatja, hogy az is-diagram nagyban leegyszerűsíti a vízgőzre vonatkozó folyamatok számításait. Felhasznált irodalom: 1) Építőanyag- és -termékipari vállalkozások hőtechnikai és fűtőberendezései, N.M. Nikiforova, Moszkva, „Felsőiskola”, 1981. 2) Hőtechnika, Bondarev V.A., Protsky A.E., Grinkevics R.N. Minszk, szerk. 2., "Felsőiskola", 1976.

VÍZGŐZ. A VÍZGŐZ H,S DIAGRAMJA. GŐZFOLYAMATOK VIZSGÁLATA A H,s DIAGRAM SZERINT

Víz és. A vízgőzt széles körben használják az energetikában, fűtésben, szellőztetésben és melegvízellátásban.

A vízgőz igazi gáz. Lehet nedves, száraz, telített és túlmelegedett. A valódi kannák állapotegyenletei összetettek, ezért a hőtechnikai számításoknál előszeretettel használnak táblázatokat, diagramokat. A vízgőzzel végzett eljárások műszaki számításainál különösen fontos a vízgőz h,s diagramja.

A h,S diagramon látható (5.1. ábra) a száraz telített gőznek megfelelő felső határgörbe (gőzszárazsági fok X = 1). E görbe felett van egy túlhevített gőz terület.

5.1 ábra h,S diagram a vízgőzről

Alatta nedves telített gőz. A szárazsági görbéket a nedves, telített gőz területén ábrázoltuk (X=0,95; X=0,90; X=0,85 stb.)

A h, S (5.1. ábra) koordinátatengelyeken a legegyszerűbb folyamatok p = const (izobárok) görbéit ábrázoljuk; v= const (izokorok); t =const (és kifejezések); bármely függőleges vonal (5.2. ábra) adiabatikus folyamatot ábrázol (S=const).

A nedves telített gőz tartományában az izotermák (t = const) egybeesnek az izobar görbékkel (p = const), mivel a gőzképződés állandó nyomáson és állandó hőmérsékleten megy végbe. A felső határgörbén az izoterma iránya, a határgörbén pedig az izoterma iránya változik, és az izoterma túlhevített gőzének területei jobbra térnek el és nem esnek egybe az izobárokkal.

A gyakorlatban a h,S diagramnak azt a részét használjuk, amikor X 0,5 és amely keretbe van zárva. A diagram ezen része a függelékben és az 5.2. ábrán látható.

A h, S diagramon a túlhevített gőz állapotát két paraméter (p 1 és t 1 vagy p 1 és v 1), a nedves telített gőz állapotát pedig egy paraméter és a gőzszárazság mértéke X határozza meg. 2 adott p 1 és t 1 paraméterre a túlhevített tartományú gőzben találunk egy I pontot (5.2. ábra), amely megfelel a vízgőz adott állapotának. Ehhez az állapothoz az összes többi paraméter (h 1, s 1, v 1) megtalálható a diagramból.

A belső energia értékét a képlet segítségével számítjuk ki

A termodinamikai folyamat típusának ismeretében addig mozognak, amíg az egy adott végső paraméterrel nem metszi, és a diagramon megtalálják a gőz végső állapotát, miután meghatározták a végső állapot paramétereit, kiszámíthatók a folyamatmutatók (munka , hő, paraméterek változása)

A belső energia és munka változását bármely folyamatban a képletek segítségével számítjuk ki

Tekintsük a h, S diagram segítségével megoldott főbb problémákat.

Izokórikus folyamat (v = állandó)

A folyamatban részt vevő hőmennyiséget az 5.2 képlet határozza meg. hogy meghatározzuk a belső energia változását.

Egy izokhorikus folyamat munkája nulla.

Izobár folyamat (p=const), a folyamatban részt vevő hőmennyiséget a képlet határozza meg

A belső energia változása az 5.2 vagy az 5.3 képlet szerint

Izoterm folyamat (t =const).

A folyamat hőjét és munkáját a következő képlet segítségével határozzuk meg:

5.6

Adiabatikus folyamat . ábrán. 5.2. egy adiabatikus folyamatot mutatnak be, amely hőcsere nélkül megy végbe a külső környezettel. Az adiabatikus folyamatban az entrópia nem változik, és nagyon gyakran ezt a folyamatot izentropikusnak nevezik.

Víz és. A vízgőzt széles körben használják az energetikában, fűtésben, szellőztetésben és melegvízellátásban.

A vízgőz igazi gáz. Lehet nedves, száraz, telített és túlmelegedett. A valódi kannák állapotegyenletei összetettek, ezért a hőtechnikai számításoknál előszeretettel használnak táblázatokat, diagramokat. A vízgőzzel végzett eljárások műszaki számításainál különösen fontos a vízgőz h,s diagramja.

A h,S diagramon látható (5.1. ábra) a száraz telített gőznek megfelelő felső határgörbe (gőzszárazsági fok X = 1). E görbe felett van egy túlhevített gőz terület.

5.1 ábra h,S diagram a vízgőzről

Alatta nedves telített gőz. A szárazsági görbéket a nedves, telített gőz területén ábrázoltuk (X=0,95; X=0,90; X=0,85 stb.)

A h, S (5.1. ábra) koordinátatengelyeken a legegyszerűbb folyamatok p = const (izobárok) görbéit ábrázoljuk; v= const (izokorok); t =const (és kifejezések); bármely függőleges vonal (5.2. ábra) adiabatikus folyamatot ábrázol (S=const).

A nedves telített gőz tartományában az izotermák (t = const) egybeesnek az izobar görbékkel (p = const), mivel a gőzképződés állandó nyomáson és állandó hőmérsékleten megy végbe. A felső határgörbén az izoterma iránya, a határgörbén pedig az izoterma iránya változik, és az izoterma túlhevített gőzének területei jobbra térnek el és nem esnek egybe az izobárokkal.

A gyakorlatban a diagram h,S részét akkor használjuk, ha X 0,5, amely keretbe van zárva. A diagram ezen része a függelékben és az 5.2. ábrán látható.

A h, S diagramon a túlhevített gőz állapotát két paraméter (p 1 és t 1 vagy p 1 és v 1), a nedves telített gőz állapotát pedig egy paraméter és a gőzszárazság mértéke X határozza meg. 2 adott p 1 és t 1 paraméterre a túlhevített tartományú gőzben találunk egy I pontot (5.2. ábra), amely megfelel a vízgőz adott állapotának. Ehhez az állapothoz az összes többi paraméter (h 1, s 1, v 1) megtalálható a diagramból.

Z
A belső energia értékét a képlet segítségével számítjuk ki

A termodinamikai folyamat típusának ismeretében addig mozognak, amíg az egy adott végső paraméterrel nem metszi, és a diagramon megtalálják a gőz végső állapotát, miután meghatározták a végső állapot paramétereit, kiszámíthatók a folyamatmutatók (munka , hő, paraméterek változása)

A belső energia változása
és bármely folyamatban végzett munka kiszámítása a képletekkel történik

Tekintsük a h, S diagram segítségével megoldott főbb problémákat.

Izokórikus folyamat (v = állandó)

A folyamatban részt vevő hőmennyiséget az 5.2 képlet határozza meg. hogy meghatározzuk a belső energia változását.

Egy izokhorikus folyamat munkája nulla.

Izobár folyamat (p=const), a folyamatban részt vevő hőmennyiséget a képlet határozza meg

ÉS
belső energia változása az 5.2 képlet vagy az 5.3 képlet szerint

Izoterm folyamat (t =const).

A folyamat hőjét és munkáját a következő képlet segítségével határozzuk meg:

5.6

Adiabatikus folyamat
. ábrán. 5.2. egy adiabatikus folyamatot mutatnak be, amely hőcsere nélkül megy végbe a külső környezettel. Az adiabatikus folyamatban az entrópia nem változik, és nagyon gyakran ezt a folyamatot izentropikusnak nevezik.

A folyamat munkája a belső változások miatt következik be
.

Az állandó szárazsági fokon (X = const) történő folyamatot is a h, S diagram segítségével oldjuk meg (5.2. ábra)

A hozzávetőleges mennyiséget a képlet határozza meg

5.7

A belső energia folyamat közbeni változását a szokásos módon, az 5.2 képlet segítségével határozzuk meg

A folyamat munkáját az 5.3 képlet határozza meg.

5.2 ábra h,S diagram a vízgőzről

Elméleti gőzteljesítmény-ciklus (Rankine ciklus).

A ciklus fő értékeinek - termikus hatásfok, 1 kg gőz munka, gőz és hő fajlagos fogyasztás - meghatározásához elegendő a gőz tágulási vonalának diagramja egy gőzturbinában (1-2 sor az 5.2. .).

T
termikus ciklus hatékonysága

- a kondenzátor entalpiája

Munka I kg gőz

Fajlagos gőzfogyasztás kg/1 kWh

5.9

Fajlagos hőfogyasztás KJ per I kW∙h

5.10

Lejárat és fojtás.

A gőzkiáramlási folyamatot adiabatikus folyamatnak tekintjük, amelyet az 5.2. ábra mutat be.

A kipufogógáz elméleti sebessége a képlettel határozható meg

5.11

- a gőz kezdeti és végső állapotának entalpiája, kJ/kg-ban.

A gőzáramot az áramlás folytonossági egyenletéből határozzuk meg

5.12

ahol A a fúvóka keresztmetszetének kiáramlása, m2;

- a gőzsűrűséget a fúvóka kimeneténél, kg/m 3, a vízgőz h, S diagramjából határozzuk meg.

Ha a gőz kiáramlása megtörténik - at
akkor az elméleti gőzsebesség a konvergens fúvóka torkolatánál egyenlő lesz a kritikus sebességgel, és az egyenlet határozza meg

A gőzfogyasztás ebben az esetben maximális lesz, és az egyenlet határozza meg

5.13

ahol Vcr a gőz fajlagos térfogata kritikus nyomáson.

Minimális fúvóka keresztmetszeti területe kb képlet határozza meg

5.14

A kritikus feletti gőzsebesség eléréséhez kombinált fúvókát vagy Laval fúvókát használnak (5.4. ábra).

5.4 ábra Laval fúvóka diagramja

A fúvóka kimeneti területe

5.15

D
A fúvóka széttartó részének hosszát az egyenlet határozza meg

- a kimeneti és minimális szakaszok átmérője;

- a fúvóka táguló részének kúpszöge.

D
A tényleges kiáramlási sebesség mindig kisebb, mint az elméleti, mivel a kiáramlási folyamat súrlódással jár.

Ahol
- energiaveszteségi együttható a fúvókában;

- a fúvóka sebességi együtthatója.

A h,S diagram segítségével meghatározhatja a paramétereket a bővítés végén.

Ha adott az I kiindulópont (5.5. ábra) és az együttható (vagy ), majd az adiabatikus 1-2 megrajzolásával a 2-es szegmenst a 2-es ponttól felfelé letesszük.
és a 2. ponton keresztül vízszintes vonalat húzva addig, amíg az nem metszi a végső p 2 izobárt, megkapjuk a D pontot, amely a munkaközeg állapotát jellemzi a tényleges kiáramlási folyamat végén.

Ha a gőz kezdeti 1 és végső D állapota adott, akkor a munkaveszteséget úgy határozzuk meg, hogy vízszintes vonalat húzunk a D ponton, amíg az nem metszi az adiabatikus egyenest. A szegmensek 2g - 2/I-2 aránya adja az energiaveszteségi együttható értékét, így a sebességi együtthatót.

Fojtás- ez egy visszafordíthatatlan folyamat a nyomás csökkentésében az áramlásban, amikor az áthalad egy helyi szűkülő szakaszon. A fojtó folyamat adiabatikus folyamatnak minősül, és az egyenlőség érvényes.

5.18

Szinte mindig lehet biztosítani
és akkor
, azaz A gőz entalpiája a kezdeti és a végállapotban azonos.

A gőzfojtással kapcsolatos problémák általában a fojtás utáni gőzállapot paramétereinek meghatározására vezethetők vissza. Mivel az entalpia a kezdeti és a végállapotban azonos, a végállapotot az I kezdőponton átmenő vízszintes metszéspontja határozza meg (5., 6. ábra) a p 2 végnyomás izobarral.

5.6. ábra. Fojtás folyamata a vízgőz h,S diagramján

Probléma 5.1. A betápláló gőzölőbe 160 kPa abszolút nyomású vízgőz kerül, 0,95 szárazsági fok mellett. A kiáramló kondenzátum hőmérséklete 70°C. Határozza meg a gőzfogyasztást 200 kg burgonya feldolgozásához (Skr = 3,55 kJ/(kgK)), ha a gőzölő hatásfoka 0,75!

Megoldás. A burgonya melegítésére fordított hőt, figyelembe véve a takarmánygőzölő hatásfokát, a képlet határozza meg

Ahol
vég- és kezdeti termékhőmérséklet, °C.

=12°С

A gőzfogyasztás egyenlő:

Ahol
- nedves telített gőz és kondenzátum entalpiája. A nedves telített gőz entalpiáját a vízgőz h, S diagramján a p 1 = 160 kPa izobár és az X = 0,95 szárazsági egyenes metszéspontjában határozzuk meg.

5.7. ábra. ábra az 5.1. feladathoz

=2585 kJ/kg;
=4,19 kJ/(kgK) a kondenzátum hőkapacitása.

Probléma 5.2. Határozza meg a párolgási hőt, ha a gőznyomás 160 kPa.

Megoldás. Az р =I60kП izobáron bármilyen gőztartalom esetén az I pontot vesszük, és figyelembe vesszük az 1-2 izobár elpárologtatási folyamatot, amelyre a szolgáltatott hőmennyiséget a képlet határozza meg.

5.8. ábra: 5.2. probléma ábra

Probléma 5.3. Határozza meg a kazánházat a betápláló műhellyel összekötő gőzvezeték belső átmérőjét, ha 160 kPa abszolút nyomású, Y = 0,95 szárazsági fokú nedves, telített gőzt 0,2 kg/s mennyiségben kell szállítani. A gőzmozgás sebessége a gőzvezetékben 30 m/s.

5.8. ábra. ábra az 5.3. feladathoz

Probléma 5.4. 1 kg gőz a kezdeti p 1 = 0,9 MPa és t 1 = 500 °C paraméterekről adiabatikusan tágul p 2 = 0,004 MPa-ra. Keresse meg az értékeket
és a gőzexpanzió munkája.

Probléma 5.5. A túlhevített vízgőz 0,4 MPa abszolút nyomáson és t 1 =300°C hőmérsékleten adiabatikusan tágul a kombinált Laval fúvókában 0,1 MPa nyomásra. Határozza meg a fúvóka minimális és kilépő keresztmetszeti területét, ha a gőz áramlási sebessége 4 kg/s.

Megoldás. A fúvóka kimeneti keresztmetszetét a képlet határozza meg

Túlhevített gőzhöz
, ezért a kritikus gőznyomás a fúvóka minimális szakaszában

A p 1 = 0,4 MPa és t 1 = 300°C kezdeti paraméterekből a gőztágulás adiabatikus folyamatának h, S diagramját felhasználva meghatározzuk a h 1 = 3070 kJ/kg Kritikus sebességet a minimális szakaszban

Maximális sebesség a fúvóka kilépésénél

Minimális keresztmetszeti terület

Maximális keresztmetszeti terület

5.6. probléma. A gumiabroncsok vulkanizálásához száraz, 145°C hőmérsékletű telített gőz szükséges, a javítóműhely központi kazánháza pedig X = 0,95 és p 1 = 0,5 MPa paraméterű nedves telített gőzt állít elő. Mit kell tenni a gőzzel, hogy gumiabroncsok vulkanizálására is használható legyen?

5.7. probléma. Az alacsony nyomású gőzfűtési rendszerek 29 kPa nyomású gőzt használnak, a kazánház pedig 0,7 MPa nyomású gőzt 0,9 szárazsági fokon. Mit kell tenni, hogy a gőznyomás a rendszerben 29 kPa-ra csökkenjen és mekkora legyen a cső átmérője, hogy a gőz sebessége 20 m/s legyen?

Probléma 5.8. Lehetséges-e a száraz telített gőz lefojtásával ismét kisebb nyomású száraz telített gőzt nyerni?

5.9. probléma. Hogyan változik egy gőzerőmű termikus hatásfoka (Rankine-ciklus), ha a túlhevített gőz kezdeti hőmérséklete 300-ról 500 °C-ra nő állandó kezdeti nyomás mellett p 1 = 3,0 MPa és a kondenzátorban való kisülés mellett p 2 = 0,0005 MPa.

A pontok összekapcsolása b, b" stb. a lényegre TO (lásd 5.6. ábra), egy egyenest kapunk, amelynek minden pontja megfelel a víztelítettségi állapotnak (X= 0). Ezt a vonalat hívják alsó határgörbe (NPK). Az r pontokon átmenő egyenes, g", g" stb., a száraz telített gőz állapotának megfelelő ún felső határgörbe (VPK). A diagramnak az NPK-tól balra eső része az egyfázisú folyadék tartománya, a diagram VPK-tól jobbra eső része pedig az egyfázisú túlhevített gőz tartománya.

A diagram mindkét határgörbe alatti része a nedves telített gőz tartománya. Magukon a határgörbéken a száraz telített gőz és a telített folyadék állapotának megfelelő pontok találhatók. A folyamatsorok nézete r = const és v = const on p, v-diagram nyilvánvaló (5.7. ábra).

Egy folyamatsor felépítéséhez T = const a túlhevített gőz izoterm összenyomásának folyamatát at T Az erősen túlhevített gőz tulajdonságai alig térnek el az ideális gáz tulajdonságaitól, az izoterma pedig alig tér el az egyenlő szárú hiperbolától. A felső határvonal közelében a gőzizoterma több

Rizs. 5.7. A vízgőz folyamatok bekapcsolva p, v-diagram

függ az ideális gázizotermától, hanem a szakasz görbe általános jellegétől a-b hasonló az ideális gázizoterma karakteréhez. A kép élesen megváltozik, ha a tömörítéssel növekvő nyomás egyenlő lesz a hőmérsékleti telítési nyomással T. A telített gőz hőjének eltávolítása szükségszerűen annak lecsapódásához vezet. A folyadék sűrűsége a kritikusnál kisebb nyomáson nagyobb, mint a gőz sűrűsége. Ezért a nedves gőz izoterm kompressziója során a nyomás nem növekszik.

A webhely fajlagos mennyiségének csökkentése b-s az egyre újabb gőzadagok lecsapódása miatt következik be, amíg az egész vízzé nem változik. A nedves telített gőz tartományában az izoterma és az izobár egybeesik. A folyékony régióban állandó hőmérsékleten még nagyon kis térfogatcsökkenés is nagyon nagy nyomást igényel (a folyadékok gyakorlatilag összenyomhatatlanok), és az izoterma egybeesik az izokorral.

ábrán. Az 5.7. ábra jól mutatja, hogy a vízgőz izotermája minőségileg egybeesik a valódi gáz esetében a van der Waals izotermával (lásd 5.4. ábra). a-b-m-n-c-d feltéve, hogy az árnyékolt ábrák területei egyenlőek. Ráadásul a gyakorlatban a területeknek megfelelő állapotok is elérhetők pssÉs Kommerszant van der Waals izotermák. Ezek a „túlhevített” folyadék és a „túltelített” gőz úgynevezett instabil állapotai. Csak az oldalnak megfelelő állapotok p-t A Van der Waals izotermákat elvileg nem lehet megvalósítani.

Bármely izoterma alakja at T T cr hasonló a figyelembe vetthez. at T = T kr az izoterma és az izobár egybeesésének vízszintes szakasza inflexiós ponttá fajul. at T>T kr a vízgőz izoterma alakja hasonlóvá válik az ideális gázizoterma alakjához, bár nem egyenlő szárú hiperbola.

Figyelembe véve p, A vízgőz v-diagramjából a következő fontos következtetések vonhatók le:

• 1) a kritikus hőmérséklet feletti hőmérsékleten a folyadék semmilyen nyomáson nem létezik;
• 2) kritikus feletti nyomáson a víz gőzzé alakul kétfázisú rendszer kialakulása nélkül.

Az előző fejezetben megmutattuk, hogy célszerű diagramot használni a termodinamikai ciklusok hatékonyságának elemzésére és összehasonlítására T, s. A víz és a vízgőz ilyen diagramja látható az ábrán. 5.8. Az izoterma és az adiabatikus képe ebben a koordinátarendszerben nyilvánvaló.

Rizs. 5.8.

Építsünk tovább T, 5-izobár diagram p a párologtatási folyamat. Ha a hőt izobár módon juttatják el a vízhez, annak hőmérséklete megemelkedik és entrópiája nő - szakasz a-b.

Tekintettel arra, hogy a víz gyakorlatilag összenyomhatatlan, az adiabatikus nyomásnövekedéssel végzett kompresszió munkája nagyon kicsi, és az ezzel a munkával megegyező belső energianövekedés is kicsi. Ezért a víz hőmérsékletének emelkedése is csekély. Szomszédos izobárok be T, Az 5-koordináták nagyon közel vannak, és a vonal a-b az alsó határgörbe közelében. Ha megfigyeljük a vízizobár skáláját, még több tíz MPa nyomáson is. Az 5.8 egybeesne az alsó határgörbével. Az izobárok képe a vízi régióban az ábrán. Az 5.8 a nagyobb áttekinthetőség kedvéért a skála torzításával készült, mintha az ábra ezen részét nagyítón keresztül néznénk.

A hőmérséklet emelkedésével eljön az a pont, amikor a víz hőmérséklete megegyezik a kérdéses nyomáson lévő telítési hőmérséklettel. Ettől a pillanattól kezdve a hőellátás és az entrópia növekedése nem járhat együtt hőmérséklet növekedéssel - szakasz b-c-d. Az összes szolgáltatott hőt gőztermelésre fordítják. Amint azt korábban megjegyeztük, a nedves gőz tartományában az izobár és az izoterma egybeesik. Amikor a víz utolsó adagja gőzzé alakul és kiszárad, telítődik, a további hőellátás hőmérsékletnövekedést okoz. A túlhevített gőz izobárjának alakja a területen g-d minőségileg megismétli az ideális gáz izobár vonalának alakját, és annyiban különbözik tőle, mint a változó hőkapacitás p a vízgőz eltér az ideális gáz állandó hőkapacitásától. Más nyomáson r az izobár vonalak alakja hasonló a figyelembe vetthez, és mikor r = r kr az a terület, ahol az izobár és az izoterma egybeesik, inflexiós ponttá fajul.

Az ábra területe e-a-b-f egyenlő a diagram skáláján a hővel qH, 1 kg víz forrásig melegítésére költött. Az ábra területe f-b-g-z egyenlő az 1 kg telített vízből száraz telített gőz előállítására fordított hővel - ez a fázisátalakulás hője G. Végül az ábra területe z-g-d-i egyenlő a hővel q ne , 1 kg gőz túlhevítésére költött a telítési hőmérsékletről a pont hőmérsékletére d.

A folyamatok és gőzciklusok kiszámításához T, Az s-diagram nem olyan kényelmes, mint a kvalitatív elemzéshez és összehasonlításhoz. A gyakorlatban előnyösebb a diagramon a mennyiségeket vonalszakaszokkal mérni, nem pedig az ábrák területét. Ezért a mérnöki számításokhoz gyakran használják a / diagramot, s vízgőz, Richard Mollier javasolta 1906-ban (5.9. ábra).

A diagram azon részén, ahol a vízgőz tulajdonságai alig különböznek az ideális gáz tulajdonságaitól, /, az s-diagram eltér a T , az s-diagramok csak skálázottak. Elég megjegyezni, hogy / = s p T , és egy ideális gáz izobár hőkapacitása állandó. Ezért a telítési görbétől távol eső izoterma vonalak vízszintesek, és a vonalak alakja r = const és v = const ezen a területen megismétli alakjukat a Г, s-diagramon. A felső határgörbe közelében, különösen a kritikushoz közeli nyomáson, a vízgőz tulajdonságai jelentősen eltérnek az ideális gáz tulajdonságaitól és alakjától

Rizs. 5.9.Diagram /", s vízgőz

vonalak T = állandó, r = const és v = const is jelentősen eltér az ideális gáz formájától.

Az elpárologtatás folyamatát (lásd az 5.5. ábrát) a kritikusnál kisebb nyomáson a /, s diagramon (lásd az 5.9. ábrát) egy vonal ábrázolja. a-b-c-d-e. Csakúgy, mint a Γ, s-diagramon, a folyékony régió egy keskeny sávban helyezkedik el az alsó határgörbe közelében. Az érthetőség kedvéért az ábrán. 5.9 a diagram ezen részében a skála torz. Ha a skála helyes, akkor a teljes folyadéktartomány egybeesne az alsó határgörbével.

A vízgőz folyamatainak kiszámításához nem használható az állapotegyenlet és az ideális gáz paraméterei közötti egyéb összefüggések, például az alapvető termodinamikai folyamatok egyenletei. Ezeket a számításokat csak vízgőz diagramok vagy táblázatok segítségével lehet elvégezni.