TERMODYNAMIKA ĆWICZENIE 6

PARA WODNA

υ

- objętość właściwa wody, m3/kg

q

- ciepło pochłonięte przez ciecz od temp. 0oC do temperatury nasycenia, tzw. entalpia płynności, J/kg r

-przyrost entalpii 1 kg substancji przy przejściu od punktu pęczerzyków do punktu rosy, tzw. entalpia parowania, J/kg

ts

- temperatura nasycenia, oC

x

- stopień suchości pary, kg/kg

I

- ciecz w temperaturze to

II

-w cieczy pojawiają się pierwsze pęcherzyki pary, tzw.

punkt pęcherzyków. Wielkości oznaczane symbolami: υ‘, i’, u’, s’.

III

- para mokra nasycona, czyli układ dwufazowy złożony z

pary

suchej

nasyconej i cieczy w punkcie

pęcherzykowym

IV

- para sucha nasycona, czyli para sucha oddzielona od

cieczy. Wielkości oznaczane symbolami: υ‘’, i’’, u’’, s’’.

Rys. Krzywe zmian fazowych wody w funkcji ciśnienia i V

- para przegrzana, czyli para sucha nasycona podgrzana temperatury

powy

żej temperatury nasycenia Wielkości oznaczane Krzywa topnienia - przej

symbolami: υ‘’’, i’’’, u’’’, s’’’.

ście ciała stałego w ciecz

Krzywa parowania - przej

.

ście cieczy w parę

Krzywa sublimacji - bezpo

Para nasycona - para znajdująca się w kontakcie z wrzącą średnia zamiana ciała stałego w

par

cieczą i mająca temperaturę równą temperaturze wrzenia ę

Punkt potrójny Tr - punkt, w którym istniej cieczy (t

ą obok siebie w

s).

równowadze trzy fazy.

Punkt krytyczny K - w obszarze powyżej izotermy punktu krytycznego nie mo

Stopień suchości pary

że istnieć faza ciekła

czynnika. Objętość właściwa wrzącej cieczy m

m"

kg

x

s

=

=

,

i jej pary jest w nim taka sama.

m

m' +m"

kg

Dla wody :

ms , m” - masa pary suchej nasyconej zawartej w parze pTr = 610,7 Pa

pK = 221,29*105 Pa

wilgotnej, kg

tTr = 0,0098 oC

tK = 374,15 oC

m

-masa pary wilgotnej, kg

Stopień suchości pary x przyjmuje wartość:

•

x = 0

dla wody wrzącej

Wrzenie - powstanie fazy gazowej w całej objętości cieczy w

•

0 < x < 1 dla pary nasyconej wilgotnej postaci pęcherzyków pary podczas podgrzewania

•

x = 1

dla pary nasyconej suchej

cieczy przy stałym ciśnieniu. Temperatura, w której zachodzi wrzenie zależy wyłącznie od ciśnienia.

Parametry pary

• Para sucha nasycona - parametry pary nasyconej i wody w stanie wrzenia podane są w tablicach 9, 10 w zależności do ciśnienia nasycenia ps lub temperatury ts.

• Para nasycona wilgotna - parametry jej określa się na podstawie parametrów pary nasyconej i wody w stanie wrzenia.

• objętość właściwa

3

ϑ =

'

ϑ +x ⋅ ϑ −ϑ

x

( " ' ) m

,

kg

• entalpia

J

i = '

i +x ⋅

−

x

( "i 'i), kg

"

i − '

i = r

Rys. Izobaryczny proces parowania

TERMODYNAMIKA ĆWICZENIE 6

•

entropia

s = '

s +x ⋅

−

x

( "

s

'

s )

J

,

kg ⋅ K

r

s = '

s +x ⋅

x

T

υ‘, i’, s’

- objętość właściwa, entalpia właściwa, entropia właściwa wody wrzącej

υ‘’, i’’, s’’

- j. w. dla pary nasyconej suchej

• Para przegrzana

t

"

i ' = "

i +c p ⋅ t − t

p

( p s)

t

s

t

p

Tp

s = "

s +c

⋅ ln

p

p

Rys. Wykres pary wodnej w układzie i - s

t s

Ts

Parametry pary przegrzanej podane są w tablicy 12.

• Przemiana izentalpowego dławienia

Wykresy pary wodnej

Przy dławieniu zakłada się, że wartość entalpii przed i po

zdławieniu pozostaje taka sama.

i = i

1

2

Rys. Wykres pary wodnej w układzie p – V

Rys. Wykres pary wodnej w układzie T - s

TERMODYNAMIKA ĆWICZENIE 6

Entalpia właściwa i to umowna energia zgromadzona w jednostce masy czynnika termodynamicznego, którą możemy zamienić na inną postać energii lub na odwrót. Jest termodynamiczną funkcją stanu i potencjałem termodynamicznym, którą definiuje zależność:

i = u + p ⋅ ϑ

gdzie:

• u - energia wewnętrzna właściwa,

• v – objętość właściwa

Entropia jest to termodynamiczna funkcja stanu określająca kierunek przebiegu procesów spontanicznych (samorzutnych) w odosobnionym układzie termodynamicznym. Jest wielkością ekstensywną. Druga zasada termodynamiki stwierdza, że jeżeli układ termodynamiczny przechodzi od jednego stanu równowagi do drugiego bez udziału czynników zewnętrznych (a więc spontanicznie), to jego entropia zawsze rośnie.