Влажный насыщенный пар

Состояние влажного насыщенного пара определяется его давлением или температурой и степенью сухости х. Значение х=0 соответствует воде в состоянии кипения, а х=1 – сухому насыщенному пару.

Температура влажного пара – это функция только давления и определяется так же, как и температура сухого пара по таблицам насыщенного водяного пара (по давлениям).

Удельный объём влажного пара для больших и малых давлений определяется по уравнению

(4)

Для давлений до 3МПа и х≥0,8 удельный объём влажного насыщенного пара определяется по формуле

(5)

Степень сухости определяется по формуле

(6)

Плотность влажного пара определяется по формуле

(7)

или приближённо

(8)

Энтальпия i” влажного насыщенного пара определяется по формуле

(9)

Изменение внутренней энергии

, (10)

где - энтальпия влажного насыщенного пара;

- внутренняя энергия влажного насыщенного пара.

Перегретый пар

Перегретый пар имеет более высокую температуру t по сравнению с температурой t_н сухого насыщенного пара того же давления. Следовательно, перегретый пар определённого давления может иметь различные температуры.

Для характеристики перегретого пара необходимо знать два его параметра, например давление и температуру.

Разность температур перегретого и насыщенного пара того же давления называют перегревом пара.

Важным является определение количества теплоты, затрачиваемой на отдельные стадии процесса парообразования и изменения внутренней энергии.

Теплота жидкости – это количество теплоты, затраченной для подогрева жидкости от 0⁰С до температуры кипения при постоянном давлении. Её можно определить как разность энтальпий жидкости в состоянии кипения и жидкости при том же давлении и 0⁰С

(11)

Так как при невысоких давлениях можно считать равным нулю, то

(12)

Внутренняя энергия жидкости равна энтальпии жидкости

, (13)

где значения i’, а следовательно и u’ приводятся в таблицах насыщенного пара.

Теплота парообразования (r) – это количество теплоты, необходимое для перевода 1кг кипящей жидкости в сухой насыщенный пар при постоянном давлении. Это количество теплоты расходуется на изменение внутренней энергии, связанное с преодолением сил сцепления (d) между молекулами жидкости, и на работу расширения (ψ).

Величина (d) – внутренняя теплота парообразования.

Величина (ψ) – внешняя теплота парообразования.

(14)

(15)

Значения r приводятся в таблицах насыщенного пара.

Теплота перегрева – количество теплоты, необходимое для перевода 1кг сухого насыщенного пара в перегретый при постоянном давлении.

Значения энтальпии перегретого пара приводятся в таблицах воды и перегретого водяного пара.

Энтропия пара

Энтропия водяного пара отсчитывается от условного нуля, в качестве которого принимают энтропия воды при 0,01⁰С и при давлении насыщения, соответствующем этой температуре 0,0006108МПа.

Энтропия жидкости определяется по формуле

, (16)

где 4,19 - теплоёмкость воды, кДж/(кг∙К);

Т_н – температура насыщения, К.

Если жидкость подогревается не до температуры кипения, а до произвольной температуры Т, то под Т_н в формуле (16) следует понимать эту произвольную температуру.

Энтропия сухого насыщенного пара s” определяется

, (17)

где r – теплота парообразования.

Энтропия влажного насыщенного пара определяется

(18)

, (19)

где х – степень сухости пара.

Энтропия s’ и s” приводится в таблицах насыщенного пара, а можно получить из этих же таблиц как разность s”-s’.