Вопрос № 33

Что называется теплотой парообразования. Какой площади эквивалентна эта величина на T-S диаграмме пара.

Количество теплоты, затрачиваемое на превращение в пар 1 кг воды, нагретой до температуры кипения, называется удельной теплотой парообразо­вания и обозначается r.

Теплота парообразования зависит от температуры и давления и с их возрастанием она уменьшается, обращаясь в ноль в критиче­ской точке.

По первому закону термодинамики

r = u" -u'+l" ,

где и"- внутренняя энергия сухого насыщенного пара; l" = р(v" - v') - работа расширения в процессе парообразования (работа против внешних сил).

Разность энергий и"- и' называется внутренней теплотой парообразования (эта энергия расходуется на преодоление сил внутреннего сцепления между молекулами). Таким образом, теплота парообразования затрачивается на работу про­тив внутренних и внешних сил.

Так как процесс парообразования идет при постоянном давлении, то

r = i"-i',

где i"- энтальпия сухого насыщенного пара.

Теплота парообразования r в Ts-диаграмме определяется площадью под линией процесса 2-3 .

Вопрос № 34

Как при истечении пара с помощью i-s-диаграммы определяется располагаемое теплопадение?

Найдем величину располагаемой работы (теплопадение). Из уравнения первого закона термодинамики

dq=di-vdp

получим, что для адиабатного процесса dq=0 di=vdp

Или

“1”- начальные параметры пара;

“2”- конечные параметры пара.

Чтобы с помощью i-s-диаграммы определить располагаемое теплопадение нужно найти точки начального и конечного положения пара на диаграмме, соединить их вертикальной линией ( ). Эта линия и будет являться располагаемым теплопадением.

Вопрос № 35

Покажите на i-s диаграмме, что процесс дросселирования уменьшает располагаемую работу пара при истечении

Д росселированием называется явление, при котором пар переходит с высокого давления на низкое при прохождении местного сопротивления без совершения внешней работы и без подвода или отвода теплоты.

Любой кран, вентиль, задвижка, клапан и прочие местные сопротивления, уменьшающие проходное сечение трубопровода, вызывают дросселирования пара, следовательно, падение давления. В большинстве случаев это явление приносит безусловный вред. Но иногда оно является необходим и создается искусственно (измерения расхода газа и т.д.).

На i-s диаграмме процесс дросселирования выглядит следующим образом:

В результате дросселирования давление в начале процесса расширения уменьшается с р₀ до р'₀, а энтальпия i₀ остается постоянной. Предположим, что давление в конце процесса расширения остается постоянным. Располагаемую работу пара при истечении определим как H₀ = i₀ – i₁, а при дросселировании H'₀ = i₀ – i'₁. На i-s диаграмме видно, что i'₁ > i₁, следовательно H'₀ < H₀.

Вопрос № 36 Теплообмен при кипении. Факторы, влияющие на теплообмен при кипении.

Кипение представляет собой процесс интенсивного парообразования, происходящего в объёме жидкости, перегретой относительно температуры насыщения с образованием поверхностей раздела м/у жидкой и паровой фазами.

Различают кипение поверхностное и объёмное. При объёмном кипении паровая фаза возникает самопроизвольно в объёме жидкости в виде отдельных пузырьков пара. Объёмное кипении может происходить при значительном перегреве жидкой фазы относительно температуры насыщения при данном давлении, например, при быстром сбросе давления в системе; при наличии внутренних источников; при абсолютно чистой жидкости.

Для возникновения процесса кипения необходимо выполнение 2-х условий: наличие перегрева жидкости относительно температуры насыщения и наличие центров парообразования. Перегрев жидкости имеет максимальную величину непосредственно у обогреваемой поверхности теплообмена.

Поверхностное кипение бывает пузырьковым и плёночным.

Кипение, при котором пар образуется в виде периодически зарождающихся и растущих пузырей, называется пузырьковым кипением. С увеличением теплового потока до некоторой величины отдельные паровые пузырьки сливаются, образуя у стенки сплошной паровой слой, периодически прорывающийся в объём жидкости. Такой режим называется плёночным кипением. Теплоотдача при плёночном кипении <, чем при пузырьковом, из-за малой теплопроводности паровой плёнки.

Процесс переноса тепла при кипении сложный и зависит от многих факторов:

1. от процессов зарождения, роста и отрыва пузырей;

2. зависит от свойств жидкости, от параметров жидкости (недогрев, перегрев, давление), р теплоотдача, вязкостьтеплоотдача(интенсивность перемешивания);

3. скорость движения жидкости;

4. от условий реализации процесса (tс=const, qc=const);

5. высота слоя жидкости влияет только при небольших уровнях жидкости, соизмеримых с размерами пузырьков;

6. от шероховатости поверхности, с её теплоотдача . От геометрической формы и от расположения в пространстве поверхности теплоотдача практически не зависит.

Большой эффект увеличения теплоотдачи за счёт парообразования в пограничном слое жидкости обусловлен тем, что при кипении разрушение ПС в различных местах происходит непосредственно у поверхности нагрева, на которой зарождаются паровые пузырьки, таким образом, уменьшается тепловое сопротивление пограничного слоя, интенсифицируется теплоотдача.