Тест – тренинг - контроль 12-1

1. Объемным коэффициентом компрессора называется:

а) отношение вредного объема цилиндра к рабочему

b) отношение объема всасывания к рабочему объему цилиндра

с) мощность подводимая к валу

2. Где образуется вредный объем?

а) между днищем поршня и крышкой цилиндра

b) при обратном движении поршня

с) под действием давления в нагнетательном клапане.

3. По какой формуле определяется индикаторная мощность компрессора:

1. N_ℓ = N_ί /η_м

2. N_к = L

3. N_ί = ρ_ί V_h n

4. Можно ли определить КПД по индикаторной диаграмме компрессора?

1. Да

2. Нет

КЛЮЧ ОТВЕТОВ:

№ теста	ВОПРОСЫ
№ 12-2	1	2	3	4
Ответы	б	а	а	б

Глава 13. Водяной пар. Свойства водяного пара. Дросселирование газов и паров.

Реальные газы. Процесс парообразования. Виды пара: влажный насыщенный,

сухой насыщенный, перегретый. Изображение процесса парообразования в системе

координат P – V и T – S. Таблицы и диаграммы состояния водяного пара.

Параметры влажного воздуха: абсолютная и относительная влажность,

влагосодержание, энтальпия влажного воздуха, точка росы. Диаграмма Рамзина.

Изображение процессов нагревания и увлажнения воздуха на диаграмме Рамзина.

Методические указания

В разделе отображены диаграммы процесса парообразования в P-V координатах. С описанием свойств водяного пара. На каждом этапе процесса парообразования расписаны определения на h-s диаграмме основных параметров состояния энтальпии, энтропии, температуры и степени сухости.

13.1. Процесс парообразования. Виды пара:

влажный насыщенный, сухой насыщенный, перегретый

Переход из одного состояния в другое, называется фазовым превращением.

Переход жидкой фазы в газообразную называется парообразованием, переход

газообразной в жидкую конденсацией.

Испарением называется процесс перехода вещества из жидкого в парообра-

зное состояние.

Пар, находящийся в равновесии со своей жидкостью, называется насыщенным.

Это значит число молекул, покидающих жидкость на единицу времени = числу

частиц, возвращающихся за эту же единицу времени в жидкость.

Пример: находящаяся в равновесии с паром Н₂О является примером насыщен-

ного пара.

При равновесии устанавливается ρ_пара = const, которая отвечает определению

р ― это давление называется упругостью насыщенного пара.

Влажный насыщенный пар ― пар, находящийся в соприкосновении

с жидкостью и насыщающий пространство над её поверхностью. Влажный насы -

щенный пар представляет собой смесь мельчайших капель воды. Вода может

находиться в виде капель, струек, стекающих по стенке сосуда.

Рис. 13.1.

t_s ― температура насыщения ― tº кипения, при которой Н₂О начинает

превращаться в пар, а пар, образующийся при этом ― влажный насыщенный пар.

1) в – в’ – влажный насыщенный пар;

2) при переходе смеси’

в’ – с” – линия влажного насыщенного пара;

с” – d – линия сухого насыщенного пара.

Пусть в цилиндре под поршнем находится 1 кг Н₂О t = 0 ºС, при которой

р = const ― это состояние воды соответствует точке а_о на р – V диаграмме.

υ_о = 0, 001 м³/кг.

Если нагреть воду при р = const до t кипения, то её объем будет >> и

достигает значения по диаграмме в’.

Отрезок процесса в’ – c” соответствует процессу парообразования при → q,

неизменном “р” и “t” пароводяной смеси.

Отрезок в’ – с” – называется влажным насыщенным паром, когда вся вода

превращается в пар в точке с”, объем цилиндра окажется заполненным.

Сухой насыщенный пар. “t” в точке с” = t_кип. = t₁S.

t_пара в точке с = t_кип ― называется t _{насышения}.

Влажный пар характеризуется степенью сухости X или паросодержанием, т.е.

массовыми долями сухого нагретого пара, содержащегося в 1 кг влажного пара.

Если жидкость подогреть при р = const, то υ >>, интенсивность парообразова-

ния >>, при определении tº, строго соответствует давлению, при котором проис-

ходит парообразования, процесс испарение переходит в процесс кипения.

Кипением называется интенсивный переход жидкости в пар не только со

свободной поверхности, но и во всем объеме, сопровождающейся быстрым

образованием и ростом пузырьков пара.

t_нº и р_н, чем >> р, при котором кипит жидкость, тем >> t_кип.

Если >> → q к кипящей жидкости, то парообразованием будет протекать

интенсивнее, однако tº_Н2О и пара остается const до тех пор, пока последняя

капля жидкости не испарится.

Пар, не содержащий в своём составе частиц Н₂О, но имеющий t_н и р_н,

называется сухим насыщенным паром.

Основной характеристикой насыщенного пара, как двухфазной системы

является паросодержание или степень сухости.

Количество сухого пара, как и количество влаги в процессе парообразования

может изменяться от 0 до 1.

x кг сухого р_кр = 221, 3 бар

насыщенного пара 22, 13 МПа

1 кг

пара t_кр = 374 ºС

(1 – x) кг влаги υ_о = 0, 0032

Рис. 13.2.

x – паросодержание или степень сухости;

(1 – x) – влагосодержание или степень влажности пара.

Если влажный насыщенный пар имеет степень сухости x = 0, 85 (85% сухого

пара), то его влагосодержание (1 – x) = 1 – 0, 85 = 0, 15, т.е. 15 % - Н₂О.

П е р е г р е т ы й п а р ― если к сухому насыщенному пару → q при р = const,

то tº >>, V >> и сухой насыщенный пар переходит в состояние перегрева.

Степень перегрева пара ∆t определяется разностью tº: ∆t = t – t_н,

где t – температура перегретого пара;

t_н – температура насыщенного пара.

Водяной пар используют в К.У. в качестве рабочего тела, в паровых двигате-

лях, в качестве теплоносителя в теплообменных аппаратах. Перегрев пара остается

в пароперегревниках, куда он поступает из котла во влажном насыщенном состоянии.

В пароперегревниках пар сначала подсушивается, т.е. вся влага, находящаяся в нем,

превращается в пар, затем перегревается до заданной tº.

Чем >> tº перегрева, тем ближе по своим свойствам к идеальному.

Диаграмма is.

Рис. 13.3. i – s - диаграмма водяного пара

На диаграмме нанесены линии постоянного давления – изобары. В области

влажного пара они представляют собой пучок слабо расходящихся прямых,

наклоненных вправо и совпадающих с изотермами. В области перегретого пара

изобары искривляются вверх, продолжая подниматься слева направо. Изотермы в

области перегретого пара изгибаются в противоположном, чем изобары, направлении,

т.е. выпуклостью они обращены вверх.

В области влажного насыщенного пара имеются также линии постоянной

степени сухости пара, которые начинаются от критической точки К. На некоторых

i – s диагарммах бывают нанесены и линии постоянного удельного объема

(ω = const) – изохоры, представляющие собой кривые, подобные изобарам, но направ-

ленные под большим углом к оси абсцисс. адиабата в координатах i – s изобра-

жается прямой вертикальной линией.

Рис. 13.4. Изохорный процесс водяного пара на

i – s диаграмме

При и з о х о р н о м процессе начальное состояние пара (точка 1) опреде-

ляется давлением р₁ и степенью сухости пара x₁, а конечное – температурой t₂.

Проведя изохору ω₁ = const через точку 1 до пересечения с изотермой t₂ = const,

получают точку 2. В этом процессе при подводе теплоты к влажному пару повы-

шаются его давление и температура. При этом влажность пара уменьшается и он

превращается в сухой насыщенный пар, а затем в перегретый. При отводе теплоты

процесс идет в обратном направлении.

Рис. 13.5.Изобарный процесс водяного пара на

i – s диаграмме

При и з о б а р н о м процессе начальное состояние пара характеризуется

точкой 1 (р₁ и x₁). Определение конечной точки 2 аналогично предыдущему. Надо

только учитывать, что в отличие от изохорного процесса температура сухого насы-

щенного пара t_н равна t₁; при дальнейшем подводе теплоты пар нагревается.

Рис. 13.6. Изотермический процесс водяного пара на

i – s диаграмме

В и з о т е р м и ч е с к о м процессе пар из начального состояния,

определяемого точкой 1 (р₁ и x₁), переходит в состояние, соответствующее точке 2,

в которой его давление достигает значения р₂. На первом участке, т.е. до пересече-

ния с верхней пограничной кривой (точка 1`), изотерма совпадает с изобарой

р₁ = const, а затем отклоняется вправо до пересечения в точке 2 с изобарой

р₂ = const.

В изотермическом процессе при подводе к пару теплоты его объем уве-

личивается, а в области перегретого пара — понижается. Внутренняя энергия пара в

отличие от идеального газа изменяется, так как это связано с работой диссоциации

молекул. Поэтому для пара u₂ ≠ u₁ и q_Т ≠ А_Т.

Рис. 13.7. Адиабатный процесс водяного пара на

i – s диаграмме

При а д и а б а т н о м процессе водяной пар из начального состояния,

соответствующего точке 1 (р₁ и x₁), адиабатно расширяется до давления р₂.

Поскольку в данном процессе значение энтропии остается постоянным, то он изоб-

ражается вертикальной прямой линией, выходящей из точки 1 и пересекающей

изобару р₂ = const в точке ₂. При этом давление и температура пара понижаются.

Перегретый пар переходит в сухой насыщенный, а затем во влажный. При сжатии

влажного пара процесс идет в обратном направлении.

Контрольные вопросы:

1. Дайте определение влажного насыщенного пара.

2. Дайте определение сухого насыщенного пара.

3. Как определить плотность влажного насыщенного пара.

4. Что называется теплотой парообразования? Как она определяется?

5. Что собой представляет i – s диаграмма водяного пара?

6. Как изображаются процессы парообразования в координатах р – v;

T – s; h – s?