Термодинамические свойства воды и водяного пара

Основной рабочей средой в паросиловых установках является вода и водяной пар. В процессе совершения работы эта рабочая среда проходит последовательно ряд преобразований от воды до перегретого пара и опять к воде, т.е. происходят фазовые переходы от жидкости к газообразному состоянию и обратно. Фазовые переходы сопровождаются скачкообразными изменениями физических свойств веществ.

На рис.3.6 представлены области различных фаз (твердого, жидкого и газообразного) для воды и водяного пара.

Рис.3.6. Области существования различных фаз в Ts –диаграмме.

1 – область, полезно используемая в паросиловых установках

Для отображения рабочих процессов в паросиловых установках в энергетике используются специальные диаграммы, на которых идеальные процессы в тепловых объектах представляются изобарными и изоэнтропийными. На рис. 3.7 приведена hs и Ts – диаграммы воды и водяного пара. На них хорошо представляются работа турбомашин, которые всегда присутствуют в теплосиловых установках (на hs – диаграмме), а также теплота, подводимая и отводимая в результате термодинамических процессов. На графиках теплота необходимая для парообразования представлена величиной r. Значения параметров с одним штрихом (h^’, s^’ ) обозначают характеристики рабочей среды на линии насыщения между водой и влажным паром. Величины с двумя штрихами (h^’’, s^’’ ) определяют состояние на линии насыщения между влажным и перегретым паром. Затраты тепла на нагрев воды и перегрев пара в Ts - диаграмме представляются площадями q_b, q_п .

Рис.3.7. Диаграммы hs (а) и Ts (б) – для воды и водяного пара.

Степень влажности пара х определяет соотношение между газообразной и жидкой фазами рабочей среды.

В энергетике часто используется политропный процесс при h=const, который называется дросселированием. Это движение пара при наличии потерь на трение, но без совершения полезной работы. При малых давлениях пара процесс h=const близок к T=const. Дросселирование является необратимым процессом.