6. Теоретические основы теплотехники 1998г icon

6. Теоретические основы теплотехники 1998г




Скачати 100.82 Kb.
Назва6. Теоретические основы теплотехники 1998г
Дата17.02.2014
Розмір100.82 Kb.
ТипДокументи
1. /4 курс/Mенеджмент.doc
2. /4 курс/_стор_я _нженернох д_яльност_.doc
3. /4 курс/Безпека життєд_яльност_.doc
4. /4 курс/Г_дравл_ка, г_дро- та пневмопривод.doc
5. /4 курс/Детал_ машин.pdf
6. /4 курс/Електротехн_ка, електрон_ка _ м_кропроцесорна техн_ка.doc
7. /4 курс/Конструкц_х кол_сних та гусеничних транспортних засоб_в.doc
8. /4 курс/М_кроеконом_ка.rtf
9. /4 курс/Основи еколог_х.doc
10. /4 курс/Основи наукових досл_джень.doc
11. /4 курс/Основи технолог_х виробництва кол_сних та гусеничних транспортних засоб_в.doc
12. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 10c. Кратко.doc
13. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 11c. Кратко.doc
14. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 12c. Кратко.doc
15. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 13с. Кратко.doc
16. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 14с. Кратко.doc
17. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 15с Кратко.doc
18. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 1с. Кратко моя.doc
19. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 1с. Кратко.doc
20. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 2с. Кратко.doc
21. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 3с. Кратко.doc
22. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 4c. Кратко.doc
23. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 5c. Кратко.doc
24. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 6с. Кратко.doc
25. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 7c. Кратко.doc
26. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 8c. Кратко.doc
27. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 9с. Кратко.doc
28. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Метод. ТОТзаочн.doc
29. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Раб. пр. ТОТ.doc
10. Конвективный теплообмен
Методичні вказівки та індивідуальні завдання
Програма навчальної дисципліни Основи наукових дослiджень та технiка експерименту
Методичні вказівки та контрольні завдання для студентів заочної
Методичні вказівки до виконання індивідуальних робіт з дисципліни «Мікроекономіка» Тематика індивідуальних завдань з дисципліни «Мікроекономіка»
Методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни «Конструкції колісних та гусеничних транспортних засобів» для студентів напряму 050503 машинобудування /Укл.: В. К. Сидоренко, О. М. Лосіков. Дніпропетровськ: нметАУ, 2012. 50 с
Методичні вказівки до вивчення дисципліни «Електротехніка, електроніка і мікропроцесорна техніка», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань
Методичні вказівки до вивчення матеріалу кожної теми та наводяться запитання для контролю якості засвоєння тем. Даються методичні вказівки до виконання контрольної роботи, а також варіанти вихідних даних для неї
Методичні вказівки і індивідуальні завдання з дисципліни «Історія інженерної діяльності» для студентів спеціальностей 090202, 090218, 092301
Методичні вказівки до самостійного вивчення тем, передбачених програмою дисципліни «Mенеджмент», завдання до контрольної роботи та методичні вказівки до її виконання
Тема 14. Газообразное топливо и его сжигание
11. Теплообмен излучением
12. Сложный теплообмен
Топливо и его характеристики 13 Виды топлива и их особенности
Закон термодинамики
Тема термодинамические процессы
Тема основные термодинамические понятия и законы
Тема основные термодинамические понятия и законы
Тема теплоёмкость газов
Тема 15. Твердое и жидкое топливо и их сжигание >15 Расчет горения твердого и жидкого топлива Для расчета процессов горения твердого и жидкого топлива составляют материальный баланс процесса горения
Закон термодинамики
6. Теоретические основы теплотехники 1998г
7. Тепловые двигатели
8. Теоретические основы теплотехники 1998г
9. Теплопроводность
Методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни "Теоретичні основи теплотехніки" для студентів спеціальностей 090202, 090218
Національна металургійна академія україни

Тема 6. Теоретические основы теплотехники 1998г.


6.Водяной пар


6.1. Основные понятия и определения

Известно, что любое вещество в зависимости от внешних условий (давления и температуры) может находиться в газообразном, жидком и твердом агрегатных состояниях, или фазах, а также одновременно находиться в двух или трех состояниях.

Переход вещества из одного агрегатного состояния в другое назы­вается фазовым переходом, или фазовым превращением. Вещество в разных агрегатных состояниях имеет различные свойства, в частности плотность. Это различие объясняется характером межмолекулярного взаимодействия.

Переход вещества из твердого состояния в жидкое называется плавлением, из жидкого в газообразное — испарением, из твердого в газообразное — сублимацией. Обратные процессы соответственно на­зываются затвердеванием, или кристаллизацией, конденсацией и де-сублимацией.

Процесс получения пара из жидкости может осуществляться испа­рением и кипением. Испарением называется парообразование, проис­ходящее только со свободной поверхности жидкости и при любой температуре.

Кипением называется бурное парообразование по всей массе жид­кости, которое происходит при сообщении жидкости через стенку со­суда определенного количества теплоты. При этом образовавшиеся у стенок сосуда и внутри жидкости пузырьки пара, увеличиваясь в объеме, поднимаются на поверхность жидкости.

Процесс парообразования начинается при достижении жидкостью температуры кипения, которая называется температурой насыщения tн и на протяжении всего процесса остается неизменной. Температура кипения, или температура насыщения, tн зависит от природы веще­ства и давления, причем с повышением давления tн увеличивается. Давление, соответствующее tн называется давлением насыщения рн.

Насыщенным паром называют пар, который образовался в процессе кипения и находится в динамическом равновесии с жидкостью. Насы­щенный пар по своему состоянию бывает сухим насыщенным и влаж­ным насыщенным.

Сухой насыщенный пар представ­ляет собой пар, не содержащий капель жид­кости и имеющий температуру насы­щения (t=tн) при данном давлении.

Влажный насыщенный пар – это равновесная смесь, состоящая из капель жидкости, находящейся при температуре кипения, и сухого насыщенного пара.

Отношение массы сухого насыщенного пара mс.п. к массе влажного насыщенного пара mв.п. называется степенью сухости х влажного пара, то есть



Очевидно, что для жидкости х=0, для сухого насыщенного пара х=1.

Если к сухому насыщенному пару продолжать подводить теплоту, то его температура увеличится. Пар, температура которого при данном давлении больше, чем температура насыщения (t>tн), называется перегретым. Другими словами говоря перегретый пар – это пар, находящийся при температуре, превышающей температуру кипения жидкости при давлении, равном давлению перегретого пара. Величина превышения температурой пара температуры кипения жидкости называется степенью перегрева пара.

Водяной пар является реальным рабочим телом и может находиться в трёх состояниях: влажного насыщения, сухого насыщения и в перегретом состоянии. Для технических нужд водяной пар получают в паровых котлах (парогенераторах), где специально поддерживается постоянное дав­ление.


6.2. Схема парогенератора

Котельная установка (парогенератор) служит для получения пара в широком диапазоне параметров и состоит из котельного агрегата и вспомогательного оборудования, связанных единой технологической схемой. К вспомогательному оборудованию относятся устройства топливо подачи, дымососы, золоуловители, паропроводы, водопроводы и др.

Схема котельного агрегата представлена на рис. 6.1.

Котельный агрегат П-образной компоновки состоит из подъёмного 1 и опускного газоходов. Подъёмный газоход 2 представляет собой топку для сжигания топлива, на стенках которой установлены испарительные поверхности нагрева 3 в виде плоских трубчатых панелей, называемых экранами.

В опускном газоходе расположены водяной экономайзер 4 для подогрева питательной воды и воздухоподогреватель5 для подогрева воздуха, идущего на горение в топку. На выходе из подъёмного газохода расположен фестон 6, представляющий собой разреженный пучок труб - продолжение заднего экрана.

В горизонтальной части газохода расположен пароперегреватель 7, обеспечивающий нагрев пара до заданной температуры.

Испарительные поверхности 3 сообщаются с барабаном котла 8 и вместе с опускными трубами 9, соединяющими барабан с нижними коллекторами 10 экранов, составляют циркуляционные контуры. Паровая смесь в барабане разделяется на насыщенный пар и воду, пар направляется в пароперегреватель, вода - снова в циркуляционные контуры. Циркуляция воды и пароводяной смеси в контурах происходит за счёт разности плотностей столба воды в опускных трубах и пароводяной смеси в подъёмных трубах - экранах (естественная циркуляция).

Топливо вместе с горячим воздухом через горелки 11 подается в топочную камеру, где сжигается. Продукты сгорания из топочной камеры направляются в пароперегреватель, экономайзер, воздухоподогреватель и через газоочистку удаляются в атмосферу.

Существуют различные конструктивные оформления котельных агрегатов, имеющих и другие схемы. Так, сжигание топлива может осуществляться не в факеле, а в слое. Циркуляция воды и пароводяной смеси в испарительной системе котла может быть принудительной с помощью насосов. Водяной экономайзер и воздухоподогреватель могут располагаться в несколько ступеней и т.д.


6.3. Процесс парообразования в pv-координатах

За начальную температуру воды при любом давлении, принимают температуру t=0°С. Таким образом, линия I на рис. 6.2 соответствует состояниям так называемой холодной жид­кости при разных давлениях, имеющей температуру 0°С (изотерма холодной жидкости). Удельный объем воды при t=0°С принимается равным 0,001 м3/кг. Вследствие незначительной сжимаемости воды, линия I оказывается почти вертикальной прямой. Левее этой прямой находится область равновесного сосуществования воды и льда.

За начало отсчета u, i и s для воды принято считать тройную точку TT (p0=611 Па, t0=0,01 0C, v0=0,00100 м3/кг).

Пренебрегая влиянием давления на изменение объема воды, счи­тают для всех состояний на линии I v0=0,00100 м3/кг, u0=0, i0=0 и s0=0.

Конечное состояние воды в стадии подогрева (точка b) определяется достижением при заданном давлении температуры кипения, которая зависит от давления. Из рv—диаграммы следует, что с увеличе­нием давления температура кипения увеличивается. Эта зависи­мость устанавливается опытным путем.

Состояния кипящей воды для различных давлений будут соответствовать линии II, которая называется нижней погра­ничной кривой. Она изображает зависимость удельных объемов кипя­щей воды от давления. На нижней погра­ничной кривой степень сухости х = 0.

Параметры кипящей воды приводятся в таблицах в за­висимости их от давления или температуры. Количество теплоты, необходимое для доведения воды до кипения равно:




Дальнейший подвод теплоты к кипящей воде, который осуществляется в испарительном контуре паро­генератора, сопровождается бурным парообразованием внутри жид­кости и переходом части воды в пар. Таким образом, участку b—с будет соответствовать равновесное состояние смеси жидкости и пара (влажный насыщенный пар). В каждой точке этого процесса вода будет характеризоваться массовой долей содержащегося в ней сухого насыщенного пара (сте­пенью сухости х).

Конечное состояние в этой стадии характеризуется полным превра­щением жидкости в пар, который будет иметь температуру, равную температуре насыщения (tc=tн) при заданном давлении. Такой пар, как уже упоминалось, носит название сухого насыщенного пара.

Процесс парообразования b—с является одновре­менно изобарным (p=p1=const) и изотермическим (T=T1= const). При этом затрачиваемая теплота расходуется не на повышение температуры, а только на преодоление сил притяжения между молекулами и на работу расширения пара.

Учитывая, что между температурой насыщения tн и давлением р существует однозначная связь, состояние сухого насыщенного пара будет определяться только одним параметром — давлением или тем­пературой.

Состояния сухого насыщенного пара при разных давлениях будут соответствовать линии III, которая называется верхней пограничной кривой. Совершенно очевидно, что на верхней пограничной кривой в каждой точке степень сухости х=1.

Следует обратить внимание на то, что в процессе парообразования удельный объем воды резко увеличивается. Так, для воды при р = 0,1 МПа удельный объем кипящей воды v=0,001043 м3/кг, тогда как удельный объем сухого насыщенного пара равен 1,696 м3/кг. С увеличением давления эта разница уменьшается и в критической точ­ке К удельные объёмы воды и пара равны 0,00326 м3/кг. При этом tкр=374,15 0С, а pкр=221,29 бар. При давлениях и температурах больших критических процесс парообразования отсутствует. Наблюдается переход воды в пар при пересечении изобары Tкр.


6.4. Таблицы водяного пара

Для идеальных газов зависимость между параметрами р, v и T устанав­ливается уравнением состояния pv=RT.

Причем два из этих параметров одно­значно определяют третий. Перегре­тый и насыщенный пары по своим свой­ствам существенно отличаются от иде­альных газов. Поэтому соотношения между параметрами р, v и Т перегре­тых и насыщенных паров значительно сложнее, чем уравнение состояния иде­ального газа.

Для насыщенных паров давление является функцией температуры (р=f(Т)). Таким образом, для насы­щенных паров две переменные р и Т не определяют состояния. Причем удель­ный объем vx определяется степенью сухости пара х. Удель­ный объем vx является функцией па­раметров р и х или T и х. Объемы vb и vc являются функциями темпера­туры или давления (рис. 6.2). Следовательно, чтобы определить состояние насыщен­ного пара, необходимо установить за­висимости вида p=f(T), vb=(р), vc=(р).

В настоящее время известны много­численные уравнения состояния пере­гретого водяного пара. Эти уравнения связывают между собой основные па­раметры р, v и Т.

Одним из наиболее точных уравнений состояния водяного пара является уравнение Вукаловича—Новикова. Од­нако такие уравнения, в том числе и уравнения М.П.Вукаловича и И.И.Новикова, имеют весьма слож­ный вид и расчеты по ним являются чрезвычайно трудоемкими. Поэтому при практических расчетах парамет­ров паров используются специальные таблицы и диаграммы, со­ставленные на основании эксперимен­тальных и теоретических данных. В них приводятся соответствующие друг другу значения р, T, vb, vc, ib, ic, r, sb и sc.

В настоящее время составлены по­дробные таблицы для перегретых и на­сыщенных водяных паров до темпера­тур 1000 °С и давления 98 МПа. Таб­лицы составлены с высокой степенью точности.

Известны три вида таблиц:

  1. термодинамические свойства воды и водяного пара в состоянии насыщения (по температуре);

  2. термодинамические свойства воды и водяного пара в состоянии насыщения (по давлению);

  3. термодинамические свойства воды и перегретого пара.

В первой таблице указывают температуры сухого насыщенного пара и кипящей воды (по Цельсию и Кельвину) и соответствующие им давление, энтальпии, энтропии, теплоту парообразования и удельные объёмы.

Во второй таблице указывают давление сухого насыщенного пара и кипящей воды и соответствующие им температуру, энтальпии, энтропии, теплоту парообразования и удельные объёмы.

В третьей таблице для различных сочетаний температур и давлений приводятся соответствующие им энтальпия, энтропия и удельный объём воды или перегретого пара.


6.5. Is-диаграмма водяного пара

Для практических расчетов процессов водяного пара широкое при­менение получила is-диаграмма, на которой теплота и энтальпия измеряются линейными отрезками.

В системе координат is (рис. 6.3) сначала строятся нижняя (а-К) и верхняя (К—с) пограничные кривые по табличным дан­ным i и s. Нижняя пограничная кривая проходит через начало координат, так как при t=0 0С энтропия и энтальпия приняты рав­ными нулю.

Затем наносят изобары, которые в области насыщенного пара, бу­дучи одновременно и изотермами, являются прямыми линиями, так как при p=const dq=di, а . Поэтому di=Tds и при T=const i=Ts+const. Следовательно на is-диаграмме угловой коэффициент изобары равен T. Поэтому чем выше давление насыщения, тем выше температура T и тем больше тангенс угла наклона изобары.

В области перегретого пара изобары и изотермы расхо­дятся, причем изобары поднимаются кверху в виде логарифмиче­ских кривых, а изотермы стремятся к горизонтали. Это объясняется тем, что с понижением давления перегретый пар по свойствам приближается к идеальному газу, энтальпия которого зависит только то температу­ры, то есть линии t=const одновременно являются линиями i=const. Чем больше температура, тем выше расположена изотерма.

В области влаж­ного пара нанесены линии одинаковой степени сухости х=const. На эту же диаграмму часто наносят еще изохоры, кото­рые проходят круче изобар.

Is-диаграмма обладает рядом важных свойств: по ней можно быстро определить параметры пара и разность энтальпий в виде отрезков, наглядно изобразить адиабат­ный процесс, имеющий боль­шое значение при изучении работы паровых двигателей, и решать другие задачи. Обыч­но для практического исполь­зования в большом масштабе строят так называемую рабочую часть диаграммы (на рис. 6.3 она ограничена штрих-пунктиром).


6.6. Процессы водяного пара на is-диаграмме

Как уже отмечалось, пар как реальный газ не подчиняется простым закономер­ностям идеальных газов, поэтому расчеты процессов с водяным паром проводятся с помощью таблиц или графически с помощью диаграмм.

Наиболее удобно оценивать характер изменения параметров разных процессов по is-диаграмме. Ос­новные термодинамические процессы водяного пара (v=const, p=const, t=const) представлены на is-диаграмме соответствующими кривыми. Адиабатный процесс (s=const) изображается прямой, параллельной оси ординат. Следует обратить особое внимание на разные закономерности изменения параметров со­стояния пара в термодинамических процессах в зависимости от состоя­ния пара (насыщенный или перегретый). Так, в изотермическом процессе в области насыщенного пара энтальпия изменяется зна­чительно, а в области перегретого пара, особенно вдали от линии х=1, процесс t=const приближается к i=const. Это свидетельствует о том, что свойства перегретого пара в этих областях приближаются к свойствам идеального газа.

Схожі:

6. Теоретические основы теплотехники 1998г iconДокументи
1. /4 курс/Mенеджмент.doc
2. /4 курс/_стор_я...

6. Теоретические основы теплотехники 1998г iconДокументи
1. /4 курс/_стор_я _нженернох д_яльност_.doc
2. /4...

6. Теоретические основы теплотехники 1998г iconАлексеева Н. С. Теоретические основы товароведения непродовольственных товаров./ Н. С. Алексеева, Ш. К. Ганцов, Г. И. Кутянин
Алексеева Н. С. Теоретические основы товароведения непродовольственных товаров./ Н. С. Алексеева, Ш. К. Ганцов, Г. И. Кутянин. М.:...
6. Теоретические основы теплотехники 1998г iconТема диссертации
Теоретические основы взаимодействия международного и внутригосударственного права”
6. Теоретические основы теплотехники 1998г iconТема диссертации
Теоретические основы взаимодействия международного и внутригосударственного права
6. Теоретические основы теплотехники 1998г iconДокументи
1. /Теоретические основы электротехники. Часть 2.djvu
2. /Теоретические...

6. Теоретические основы теплотехники 1998г iconДокументи
1. /Теоретические основы электротехники. Часть 2.djvu
2. /Теоретические...

6. Теоретические основы теплотехники 1998г iconМонографии
А. А. Металлургия: учебное пособие в 3-х кн. Книга Металловедение и основы термической обработки металлов. Теоретические основы обработки...
6. Теоретические основы теплотехники 1998г iconИ. А. Татарина теоретические основы формирования иноязычной коммуникативной культуры
Рекомендовано ученым советом Южноукраинского государственного педагогического университета им. К. Д. Ушинского (протокол №11 от 27...
6. Теоретические основы теплотехники 1998г iconЛабораторная работа 6 Вложенные запросы (подзапросы) в sql oracle Содержание Цели лабораторной работы 1 Теоретические основы 1
Приобрести практический опыт по формулировке и обработке подзапросов с использованием sql*Plus
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи