Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара

Инженерные расчеты процессов конфигурации состояния воды и водяного пара и паровых циклов осуществляются по таблицам термодинамических параметров воды и водяного пара [11]. Эти таблицы составлены на основании надежных экспериментальных данных с согласованием результатов тестов и расчетных величин на межгосударственных уровнях.

В нашей стране утвержденным эталоном являются таблицы термодинамических параметров воды и Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара водяного пара, составленные М.П.Вукаловичем, С.Л.Ривкиным, А.А.Александровым [11]. Они содержат в себе данные по термодинамическим свойствам воды и водяного пара в спектре конфигураций давления от 0,0061 до 1000 бар и температуры от 0 до 1000 оС.

Таблицы содержат все данные, нужные для расчетов термодинамических характеристик в области воды, мокроватого Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара пара и в области перегретого пара. В таблицах не приведены значения внутренней энергии, для ее расчета употребляется соотношение u = h - Рv. При расчете внутренней энергии нужно направить внимание на соответствие единиц измерения энтальпии h, она в таблицах приведена в килоджоулях на килограмм (кДж/кг), и произведения pv, при использовании Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара давления в килопаскалях (кПа) это произведение тоже будет в килоджоулях на килограмм (кДж/кг).

Таблицы построены последующим образом. 1-ая и 2-ая таблицы обрисовывают характеристики воды и водяного пара в состоянии насыщения как функции от температуры (1-я таблица) и давления (2-я таблица). Эти две таблицы дают зависимость характеристик на линиях x Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара = 0 (вода в состоянии насыщения) и x = 1 (сухой насыщенный пар) от температуры и давления. Нахождение всех характеристик ведется по одной величине; в табл. 1 – по температуре, в табл. 2 – по давлению насыщения. Эти определяющие характеристики находятся в последних левых столбцах таблиц. Дальше в правых столбцах идут надлежащие Рн и tн величины: v' и Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара v", h' и h", r=h"-h', s' и s", s"-s'. Характеристики с одним штрихом относятся к воде в состоянии насыщения, с 2-мя штрихами – к сухому насыщенному пару. Величины характеристик мокроватого насыщенного пара определяются расчетным методом с внедрением степени сухости x. Для облегчения этих расчетов Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара в таблицах даны величины r и s"-s'. К примеру, определение удельного объема, энтальпии и энтропии мокроватого пара ведется по формулам

vх = v' + x(v" - v') ;hx = h' + xr;sx = s' + x(s" - s').

Спектр определяющих характеристик этих таблиц: от t=0 oС до tкр=374,12 oС и от Р=0,0061 бар до Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара Ркр=221,15 бар, т.е. нижний предел – тройная точка воды, верхний предел – критичная точка воды.

Стоит отметить, что в качестве определяющего параметра в табл. 1 и 2 можно использовать хоть какой из характеристик (v', v", h', h", s', s"), а не только лишь давление и температуру насыщения. Так как в инженерной практике Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара Р и t выступают в большинстве случаев в качестве определяющих характеристик, их и расположили в левой колонке.

Последующая – 3-я – таблица обрисовывает характеристики воды и перегретого пара. Их спектр от 0 до 1000 oС (может быть и до 800 oС) и от 1 кПа до 100 МПа. В качестве определяющих характеристик тут нужны две величины. В 3-х Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара таблицах – это давление – верхняя горизонтальная строчка – и температура – левая последняя колонка. Под строчкой давлений дается прямоугольник, в каком приведены все характеристики состояния насыщения, надлежащие данному давлению. Это позволяет стремительно ориентироваться в фазовом состоянии воды и пара и, не листая таблицы, делать нужные расчеты для разных фазовых состояний воды. Каждому давлению Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара и температуре в 3-х таблицах даны v, h, s в соответственных вертикальных колонках.

Для приятной ориентации характеристики водянистой фазы и паровой разделены в этих колонках жирными горизонтальными линиями. Выше этих линий находится водянистая фаза воды, ниже – перегретый пар. При давлениях выше критичного (22,12 МПа) эти разделительные полосы отсутствуют, т.к Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара. при сверхкритических параметрах нет полосы видимого фазового перехода воды в пар.

В табл. 3 в качестве определяющих, не считая Р и t, может выступать неважно какая пара характеристик: Р, t, v, h, s.

При ориентации в фазовых состояниях воды и пара с внедрением таблиц нужно держать в Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара голове:

1) при Р = const:

t < tн – водянистая фаза воды,

t > tн – перегретый пар,

t = tн – нужен 3-й параметр,

к примеру:

h = h'- кипящая вода,

h = h" – сухой насыщенный пар,

h' < h < h" – мокроватый пар,

h < h' – водянистая фаза воды,

h > h" – перегретый пар,

h' < h < h" – мокроватый пар.

2) при t Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара = const:

Р < Рн – перегретый пар,

Р > Рн – водянистая фаза воды,

Р = Рн – аналогично t = tн при Р=const с ориентацией на h, v, s.

Некоторыение выпуски таблиц содержат в себе 2 части: 1-я в СИ, где Р – в Па, h – в кДж/кг, и 2-я в СГС, где Р – в кгс Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара/см2, а h – в ккал/кг.

6.8. Диаграмма T,s для воды и водяного пара

Для иллюстрации процессов конфигурации состояния воды и водяного пара и паровых циклов обширно употребляется T,s- диаграмма. Она дает большой объем инфы, позволяющий судить об особенностях энергетических эффектов и о термический экономичности циклов.


В термический диаграмме T Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара,s наносятся полосы неизменных характеристик воды и пара и функций состояния (рис. 6.21).

Нулевое значение энтропии соответствует тройной точке воды (0,01 оС либо 273,16 К и 611,2 Па). Построение линий неизменных характеристик и функций состояния проводится по данным таблиц термодинамических параметров воды и водяного пара. Используя табличные значения зависимости меж температурой насыщения Тн Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара и энтропией кипящей воды s' и сухого насыщенного пара s", можно выстроить нижнюю (х=0) и верхнюю (х=1) пограничные кривые. Эти пограничные кривые соединяются в критичной точке К с координатами Ткр=647,27 К (374,12 оС) и sкр = 4,4237 кДж/(кг·К). Линия х = 0 начинается в тройной точке воды при Т = 273,16 К и s Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара1' = 0. Сухому насыщенному пару в тройной точке соответствует энтропия sN"=9,1562 кДж/(кг·К) (см. рис. 6.21, точка N). Ниже горизонтали 1N находится зона сублимации, тут слева от полосы х = 1 – область жесткой фазы и пара, а справа от полосы х = 1 – область перегретого пара. Выше полосы х = 0 находится область водянистой фазы, а выше Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара полосы х=1 находится область перегретого пара. Видимой зоны перехода от области водянистой фазы к области пара при сверхкритических параметрах нет, условно этот переход можно брать по критичным характеристикам Ткр, Ркр либо vкр, считая область выше критичной точки и правее Ркр либо vкр областью пара.

Изобара докритического давления в T,s Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара- диаграмме представляет собой сложную кривую 1234. Она состоит из 3-х частей: 12 – в области воды, 23 – в области мокроватого насыщенного пара, 34 – в области перегретого пара. Конфигурация изобары может быть установлена при использовании углового коэффициента из выражения

¶qp = (cpdT)p = (Tds)p ,

откуда угловой коэффициент будет равен

. (6.28)

Исходя из выражения углового коэффициента (6.28), который определяет угол Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара наклона касательной к изобаре, следует, что в области воды и в области перегретого пара при подводе теплоты значения Т/cp и s растут, угол наклона касательной возрастает, т.е. тут изобара представляет собой вогнутую кривую. При этом в области воды при маленьких давлениях cp – величина, не много Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара изменяющаяся зависимо от температуры, и изобара представляет собой логарифмическую кривую. В области перегретого пара cp очень находится в зависимости от температуры и изобара представляет собой логарифмическую кривую с переменной логарифмикой (о нраве конфигурации cp в области перегретого пара было написано ранее). В области мокроватого насыщенного пара изобара совпадает с изотермой Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара, cp=±¥, и в T,s- диаграмме она представляет горизонтальную прямую 23.

При маленьких давлениях (до 100 бар) изобары воды очень близки к нижней пограничной кривой (х = 0). Потому при использовании T,s- диаграммы для иллюстраций процессов воды и пара нередко считают, что изобары воды совпадают с линией х=0.

Площадь под изобарой 12 (нагрев Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара воды) соответствует теплоте воды q', под изобарой 23 (парообразование) – теплоте парообразования r, под 34 (перегрев пара) – теплоте перегрева qп. Площадь под процессом 2e соответствует теплоте, используемой на испарение x-й толики из 1 кг насыщенной воды.

Для хоть какого состояния в области мокроватого насыщенного пара (точка е) степень сухости может быть определена Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара графически в виде дела 2-ух отрезков изобары меж пограничными кривыми х=0 и х=1:

.

По этому принципу можно выстроить полосы неизменных степеней сухости х=const.

Изобара критичного давления в критичной точке К имеет перегиб, тут касательная к ней есть горизонтальная ровная. Изобары сверхкритического давления не попадают в область мокроватого Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара пара и представляют собой безпрерывно повышающиеся кривые с точками перегиба, в каких касательные имеют малый наклон. Этим точкам соответствуют наибольшие значения изобарной теплоемкости.

Изохоры с v < vкр пересекают только нижнюю пограничную кривую х=0 и располагаются в области воды при больших давлениях и температурах, а в области мокроватого насыщенного Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара пара – при низких давлениях и температурах.

Для всех изохор, соответственных удельному объему больше удельного объема воды в тройной точке воды, с снижением давления и температуры мокроватого пара его степень сухости стремится к нулю, но никогда его не достигнет, потому изохоры никогда не добиваются нижней пограничной кривой (кроме аномальной области Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара в интервале температур 0 - 8 оС).

Изохоры с v > vкр в области перегретого пара представляют собой вогнутые кривые (круче изобар), а в области мокроватого пара - кривые двойственной кривизны: выпуклые - при огромных степенях сухости и вогнутые - при малых степенях сухости. При всем этом они пересекают только правую пограничную кривую х = 1.

На Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара рис. 6.21 показаны полосы неизменных энтальпий h=const. В области перегретого пара изоэнтальпа представляет собой плавную кривую с отрицательным тангенсом угла наклона к ней. Изоэнтальпы, переходящие из области мокроватого пара в область воды, имеют ярко выраженную точку излома на полосы х = 0. В области воды наклон изоэнтальпы меняется так, что при малых значениях Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара энтальпий с увеличением давления температура снижается, а при огромных значениях энтальпий увеличение давления сопровождается и увеличением температуры.

На рис. 6.21 в точках 2 и 3 проведены касательные к пограничным кривым х=0 и х=1. Подкасательные c' и c" представляют собой теплоемкости воды и сухого насыщенного пара на пограничных кривых (при изменении состояния по Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара х=0 и х=1). Оказывается, что c'>0, а c"<0. Последнее значит, что при снижении температуры для поддержания пара в состоянии сухого насыщенного к нему нужно подводить теплоту.


tais-afinskaya-tri-tisyacheletiya-spustya.html
tajfun-bolaven-prines-v-habarovskij-kraj-mesyachnuyu-normu-osadkov-internet-resurs-itar-tasscom-30082012.html
tajler-pes-vlyublennij-v-zhizn.html