Энтальпия и энтропия жидкости и пара

Посмотрим, как вычисляют энтальпию для воды и пара (рис. 4).

Рис. 4. К объяснению вычисления энтальпии воды и пара

При нагревании воды от 0 ^оС до температуры насыщения вода приобретает энтальпию , называемой энтальпией кипящей жидкости. После чего начинается парообразование и получается влажный насыщенный пар, энтальпию которого можно определить по формуле

h_х= h’+хr,кДж/кг.

При этом температура насыщения в сосуде остается постоянной, соответствующей давлению в сосуде. Парообразование происходит за счет величины r, называемой скрытой теплотой парообразования. Когда вся вода испарится, получается сухой насыщенный пар, степень сухости которого равна х = 1. Энтальпия сухого насыщенного пара определится как:

h”= h’+ r , кДж/кг.

Нагревая далее сухой насыщенный пар и, повышая его температуру, получаем перегретый пар, энтальпию которого можно определить по формуле

, кДж/кг,

где t – температура перегретого пара.

Процесс получения пара из кипящей воды происходит при постоянной температуре; поэтому изменение энтропии в этом процессе может быть найдено по уравнению

s₂ – s₁ = .

В данном случае (энтропия сухого пара), (энтропия жидкости); q = r ( теплота парообразования) и Т = .

Таким образом

,

откуда

.

Понятно, что энтропия влажного пара , для которого q = хr, будет равна:

,

В процессе перегрева при постоянном давлении температура пара повышается, поэтому изменение энтропии в процессе перегрева нужно подсчитать по уравнению

= 2,3 lg ,

где:

– средняя изобарная теплоемкость перегретого пара;

Т – абсолютная температура перегретого пара.

Из этого уравнения получаем

= + 2,3 lg .

Условие задачи

Манометр, установленный на паровом котле, показывает давление
12 ати. Какова температура пара в котле?

Ответ: = 190,71 ^оС.