Основні параметри вологого насиченої пари

Вологий насичений пар - це двофазна суміш, що представляє собою пар зі зваженими в ньому крапельками рідини. Тому значення питомої обсягу вологої пари vx знаходяться між значеннями v і v і залежать від тиску і ступеня сухості пара х:

Стан вологого насиченого пара характеризується двома параметрами: тиском (або температурою насичення при цьому тиску) і ступенем сухості х. Різниця v-v висловлює приріст обсягу пара в процесі пароутворення. При малих тисках питома обсяг сухого насиченої пари у багато разів більше питомої обсягу води. Наприклад, при Р = 0,1 МПа питома обсяг сухого насиченої пари v в 1630 разів більше питомої обсягу води при температурі кипіння v, а при Р = 0,005 МПа - в 28000 раз. Тому при невисоких тисках (нижче в 3 МПа) і великих ступенях сухості (х 8), об'ємом води (1-х) v можна знехтувати, і тоді:

тобто питомий об'єм вологого насиченої пари наближено дорівнює добутку питомої обсягу сухого пара того ж тиску на ступінь сухості.

Щільність вологої пари визначається за формулою:

Таким чином, щільність вологої пари наближено дорівнює відношенню густини сухого пара до ступеня сухості.

Ентальпія вологої пари визначається за правилом адитивності рівнянням:

З урахуванням (7.18) маємо:

Внутрішня енергія вологої пари визначається за рівнянням:

З урахуванням співвідношення (7.30) рівняння (7.33) перетвориться до виду:

З іншого боку, для вологої пари, як і для будь-якого стану речовини, справедлива залежність:

,

Ентропію вологої пари можна визначити за правилом адитивності:

У вираженні (7.37) перший доданок характеризує приріст ентропії при нагріванні 1 кг води до температури кипіння, друге - приріст ентропії при випаровуванні х кг рідини.

Ступінь сухості визначається за формулою:

Теплота пароутворення вологої пари визначається наступними співвідношеннями:

Діаграма sTдля водяної пари

При обчисленні питомої ентропії водяної пари її умовно приймають рівною нулю (

= 0) в потрійний точці для рідкої фази (Т = 273,16 К для води). Отже, в системі координат sT (рис. 7.3) потрійна точка знаходиться на осі температур при значенні Т 0 = 273,16 К (0,01С).

Мал. 7.3.sT-діаграма водяної пари

Приріст питомої ентропії рідини при підвищенні її температури вздовж прикордонної кривої від температури ТА = 273,16 К до температури Ts визначається за формулою:

отже, в координатах sT нижня прикордонна крива зображується логарифмічною кривою, що бере свій початок з точки з координатами s0 = 0; Т = 273,16 К.

При наближенні до критичних параметрах питома теплоємність починає з ростом температури зростати і при критичній температурі прямує до нескінченності. У зв'язку з цим нижня прикордонна крива починає відхилятися від логарифмічною кривою (робиться пологішій) і, нарешті, поблизу критичної точки змінює увігнутість.

Ізобара рідини за характером (і за місцем розташування) дуже близька до нижньої прикордонної кривої.

Площа

чисельно дорівнює теплоті пароутворення.

У изобарном, що одночасно є ізотермічним процесі пароутворення приріст питомої ентропії знаходять за формулою:

і питому ентропію сухого насиченої пари - за формулою:

Відкладаючи від нижньої прикордонної кривої горизонтальні відрізки, рівні

, отримуємо ряд точок, що належать верхньої прикордонної кривої. Отже, обрис верхньої прикордонної кривої залежить. від питомої теплоти парообразованіяr. від температури насичення Ts і від форми нижньої прикордонної кривої.

Зміна питомої ентропії в рівноважному изобарном процесі перегріву пара:

,

отже, ізобара перегріву пара зображується логарифмічною кривою.

Площа

чисельно дорівнює теплоті перегріву.