Реферат: Реальные рабочие тела – вода и водяной пар. Параметры и функции состояния водяного пара. Термодинамические процессы с водяным паром

Процессы движения газа, происходящие в различных теплосиловых установках, связаны с преобразованием энергии в газовом потоке.

Уравнение первого закона термодинамики для газового потока при отсутствии сил тяжести и сил трения в газе примет вид:

(1.3)

При адиабатном течении газа (δq = 0) уравнение (1.3) после интегрирования будет:

(1.4)

Из сравнения уравнений (2.3) и (1.3) следует, что для обратимого процесса течение газа:

(1.5)

(1.6)

Равенство (1.6) показывает, что при движении рабочего тела по каналу знаки dw и dp противоположны. Если dP > 0, то газ сжимается, а его скорость будет уменьшаться dw < 0 и устройства, в которых такие процессы проходят, называются диффузорами. Если dP < 0, a dw > 0, то такие устройства (каналы) называются соплами.

Из уравнения (1.4) при условии, что w1 << w2, можно определить скорость на выходе из канала:

(1.7)

Некоторые качественные заключения могут быть сделаны на основании анализа уравнений массового расхода (1.8) и скорости (1.7) при стационарном течении газа:

χ = Gv = Fw = const. (1.8)

Так, для получения максимального расхода газа G, необходимо в уравнение (1.7) подставить значение располагаемой работы для идеального газа и найти экстремум, в результате чего получается соотношение, называемое критическим и его значение зависит только от свойств газа, и для двухатомных газов оно равно:

(1.9)

Оно показывает, что в суживающемся канале давление газа на выходе не может быть меньше, чем P2 ≥ 0,53P1, а из этого следует, что скорость газа будет критической, равной местной скорости звука.

(1.10)

Скорость потока газа может быть больше скорости звука (сверхзвуковой) при условии, что P2 < 0,53P1, если канал будет комбинированный (Сопло Ловаля), состоящий из суживающейся и расширяющейся частей.

В суживающейся части канала поток газа движется с дозвуковой скоростью, в узком сечении скорость равна местной скорости звука и в расширяющейся части она становится сверхзвуковой.

Расчет процесса истечения паров производят, используя h – S диаграмму.

Дросселированием (или мятием) называется необратимый процесс при δq = 0, в котором давление уменьшается при прохождении газа через суживающееся отверстие, а полезной работы не производится.

Уравнение процесса дросселирования получается из уравнения (8.4) при условии w1 = w2, тогда

h1 = h2. (1.11)

В процессе дросселирования всегда dP < 0, а dT < или > 0 что следует из анализа уравнения для эффекта Джоуля – Томсона:

(1.12)

и это явление широко используется в холодильной технике.

Задачи для самостоятельного решения.

Параметры и функции состояния водяного пара.

Решение задач с помощью таблиц.