... Voor waterpaar. Praktischklassen Laboratorium ...
Richting van de opleiding 140100 opleidingsprofielen voor warmtekrachttechniek en verwarmingstechniek thermische energiecentrales technologie van water en brandstof bij thermische elektriciteitscentrales en kerncentrales automatisering van technologische processen in warmtekrachttechniek kwalificatie (graad) van de afgestudeerde
Document... Voor bepaling van thermodynamische eigenschappen van ideale gassen en waterpaar. Praktischklassen Gebruik informatie technologieën niet voorzien. Laboratorium ...
Educatief en methodologisch complex (295)
Trainings- en methodologiecomplexThermodynamisch tafelswater En waterpaar. pv, Ts, hs waterpaar. berekening thermodynamische processen waterpaar door het gebruiken van tafels en... 1.1. hoorcolleges 17 17 1.2. Praktischklassen 1.3. Laboratoriumklassen 34 34 1.4. seminaries 2 Onafhankelijk...
Projecten van de Russische Academie van Wetenschappen voor deelname aan de implementatie van technologische doorbraakgebieden
Document... praktisch toepassingen (UV-desinfectie water, lucht, desinfectie materialen, Voor ... water of waterstel bij... Periodiek tafels DI. ... werkgelegenheid. ...regelgevend referentie informatie... bioanalytisch complex Voorlaboratorium en klinisch...
WERKPROGRAMMA voor het vak “Theoretische grondslagen van de warmtetechniek” voor specialiteit 140106
Werkend programmaLezingen klassen, laboratorium werk en praktischklassen. Biedt... Eigenschappen water En waterpaar. Tafels toestanden en h – s-diagram water En paar. Nat stoom. Berekening van thermodynamische processen met water En veerboot door het gebruiken van tafels ...
Tabellen met de thermodynamische eigenschappen van water en stoom
Om de parameters van de toestand van water en waterdamp te bepalen, worden tabellen met thermodynamische (thermofysische) eigenschappen van water en waterdamp gebruikt. Moderne tafels samengesteld met behulp van Internationaal systeem SI eenheden. In de tabellen worden de volgende notaties gebruikt fysieke hoeveelheden en hun afmetingen:
P– druk, Pa: 1 MPa = 10 3 kPa = 10 6 Pa = 10 bar;
T– temperatuur, K;
T– temperatuur, o C:
v– specifiek volume, m 3 /kg;
H– specifieke enthalpie, kJ/kg;
S– specifieke entropie, kJ/(kg×deg).
Bij thermodynamische berekeningen worden parameters geaccepteerd (behalve P En T) aangegeven voor een vloeistof bij verzadigingstemperatuur (kookpunt) met de index "prime" ( v", H", S"), voor droge verzadigde stoom met de index "twee slagen" ( v"", H"", S""), en voor natte verzadigde stoom met de index " X" (vx, hx, s x). De tabellen tonen ook de waarden van de soortelijke verdampingswarmte R = H"" – H" en het enthalpieverschil in de verzadigingstoestand S"" En S".
Voor natte verzadigde stoom (droogniveau 0< X < 1) параметры пара рассчитываются по формулам:
vx = v" + X (v"" – v"); (2.74)
H x = H" + X (H"" – H") = H" +x×r; (2.75)
S x = S" + X (S"" – S"). (2.76)
Bovendien, v" < v X< v""; H" < h x < H""; S" < s x < S"".
Voor vloeistof bij T < T n en voor oververhitte stoom bij T > T n water- en stoomparameters worden gevonden volgens de oververhitte stoomtabel
Bij P £ P cr = 22,115 MPa tabel verdeeld horizontale lijn in twee delen: bovenste – voor het vloeistofgedeelte; de onderste is voor oververhitte stoom. Het grensvlak tussen deze gebieden loopt door T = T N.
Bij P > P er is geen zichtbare faseovergang van water naar stoom en de substantie blijft homogeen (vloeistof of stoom). De conventionele grens tussen vloeistof en damp kan in dit geval worden genomen volgens de kritische isotherm.
De interne energie voor water en waterdamp wordt niet in de tabellen gegeven; deze wordt bepaald door de formule:
u = H – P× v. (2.77)
Als u En H de afmeting kJ/kg heeft, dan moet de druk worden uitgedrukt in kPa, en het specifieke volume in m 3 /kg.
Diagram h – S (enthalpie – entropie) wordt veel gebruikt bij berekeningen van stoomprocessen en cycli van thermische energiecentrales.
Voor praktische doeleinden het diagram H– S wordt niet voor alle fasegebieden van water vervuld, maar alleen voor een beperkt gebied van waterdamp (Fig. 2.17).
Op het werkdiagram H– S er wordt een dicht raster van isobaren, isochoren, isothermen en lijnen van constante droogte toegepast X. Zoals reeds opgemerkt, valt in het gebied van vochtige verzadigde stoom de isotherm samen met de isobaar, en geometrisch zijn dit rechte lijnen. Hoe hoger de druk, hoe steiler de isobaar en dichter bij de ordinaat.
In de praktijk worden vier belangrijke thermodynamische processen voor het veranderen van de toestand van water en waterdamp berekend: isobaar ( P= const), isochoor ( v= const), isotherm ( T= const), adiabatisch ( dq= 0). Weergave van de gespecificeerde processen in diagrammen P– v En T– s wordt getoond in figuur 2. 2.15 en 2.16.
De toestand van natte verzadigde stoom wordt in de technologie bepaald door druk R en mate van droogte X. Het punt dat deze toestand vertegenwoordigt, bevindt zich op het snijpunt van de isobaar en de lijn X= const. De toestand van oververhitte stoom wordt bepaald door de druk R en temperatuur T. Het punt dat de toestand van oververhitte stoom weergeeft, ligt op het snijpunt van de overeenkomstige isobaar en isotherm.
Rijst. 2.17 Werken h – s waterdampdiagram
Berekeningen van de belangrijkste processen van waterdamp kunnen zowel analytisch als uitgevoerd worden grafische methode, gebruik makend van H– S diagrammen. Analytische methode ingewikkeld vanwege de omslachtigheid van de toestandsvergelijkingen van waterdamp.
Tabel 2.4 toont de berekeningsformules voor het bepalen van de hoeveelheid warmte, het werk van volumeverandering en de verandering in interne energie voor de belangrijkste thermodynamische processen.
Tabel 2.4: Rekenformules voor de belangrijkste thermodynamische processen
De tabel toont de thermofysische eigenschappen van waterdamp op de verzadigingslijn, afhankelijk van de temperatuur. De eigenschappen van stoom worden in de tabel gegeven in het temperatuurbereik van 0,01 tot 370°C.
Elke temperatuur komt overeen met de druk waarbij waterdamp verzadigd is. Bij een waterdamptemperatuur van 200°C zal de druk bijvoorbeeld 1,555 MPa of ongeveer 15,3 atm zijn.
De specifieke warmtecapaciteit van stoom, de thermische geleidbaarheid en stoom nemen toe naarmate de temperatuur stijgt. De dichtheid van waterdamp neemt ook toe. Waterdamp wordt heet, zwaar en stroperig, met een hoge soortelijke warmtecapaciteit, wat een positief effect heeft op de keuze voor stoom als koelmiddel in sommige soorten warmtewisselaars.
Volgens de tabel bijvoorbeeld de specifieke warmtecapaciteit van waterdamp C p bij een temperatuur van 20°C is deze 1877 J/(kg deg), en bij verhitting tot 370°C neemt de warmtecapaciteit van stoom toe tot een waarde van 56520 J/(kg deg).
De tabel toont de volgende thermofysische eigenschappen van waterdamp op de verzadigingslijn:
- dampdruk bij gespecificeerde temperatuur p·10 -5, Vader;
- dampdichtheid ρ″ , kg/m 3 ;
- specifieke (massa)enthalpie H", kJ/kg;
- R, kJ/kg;
- soortelijke warmtecapaciteit van stoom C p, kJ/(kg graden);
- coëfficiënt van thermische geleidbaarheid λ·10 2, W/(m graden);
- thermische diffusiecoëfficiënt een·10 6, m2/s;
- dynamische viscositeit μ·10 6, Pa·s;
- kinematische viscositeit ν·10 6, m2/s;
- Prandtl-nummer Pr.
De soortelijke verdampingswarmte, enthalpie, thermische diffusiviteit en kinematische viscositeit van waterdamp nemen af bij toenemende temperatuur. De dynamische viscositeit en het Prandtl-getal van de stoom nemen toe.
Wees voorzichtig! De thermische geleidbaarheid in de tabel wordt aangegeven tot de macht 10 2. Vergeet niet te delen door 100! De thermische geleidbaarheid van stoom bij een temperatuur van 100°C is bijvoorbeeld 0,02372 W/(m graden).
Thermische geleidbaarheid van waterdamp bij verschillende temperaturen en drukken
De tabel toont de thermische geleidbaarheidswaarden van water en waterdamp bij temperaturen van 0 tot 700°C en druk van 0,1 tot 500 atm. Afmeting thermische geleidbaarheid W/(m graden).
De lijn onder de waarden in de tabel betekent de faseovergang van water in stoom, dat wil zeggen dat de cijfers onder de lijn betrekking hebben op stoom en die daarboven op water. Volgens de tabel is te zien dat de waarde van de coëfficiënt en de waterdamp toeneemt naarmate de druk toeneemt.
Opmerking: de thermische geleidbaarheid in de tabel wordt aangegeven in machten van 10 3. Vergeet niet te delen door 1000!
Thermische geleidbaarheid van waterdamp bij hoge temperaturen
De tabel toont de thermische geleidbaarheidswaarden van gedissocieerde waterdamp in de afmeting W/(m graden) bij temperaturen van 1400 tot 6000 K en druk van 0,1 tot 100 atm.
Volgens de tabel is de thermische geleidbaarheid van waterdamp bij hoge temperaturen neemt merkbaar toe in het gebied van 3000...5000 K. Bij hoge drukwaarden wordt de maximale thermische geleidbaarheidscoëfficiënt bereikt bij hogere temperaturen.
Wees voorzichtig! De thermische geleidbaarheid in de tabel wordt aangegeven tot de macht 10 3. Vergeet niet te delen door 1000!
Tafels thermofysische eigenschappen water en waterstoom zijn bedoeld voor berekeningen van processen in waterstoom- en tweefasige stoom-watersystemen. Ze worden berekend met behulp van formules die zijn goedgekeurd door het International Committee on Equations for Water and Steam. Deze commissie keurt twee systemen van vergelijkingen goed voor het berekenen van de thermodynamische eigenschappen van water en stoom. De ene is bedoeld voor wetenschappelijke berekeningen, en in feite worden hieruit tabellen met de eigenschappen van water en stoom berekend. Een ander, minder nauwkeurig, maar eenvoudiger, is bedoeld voor technische berekeningen op een computer.
De tabellen voor eenfasige (water of oververhitte stoom) en tweefasige (natte stoom) omstandigheden zijn verschillend. De eenfasige toestand wordt op unieke wijze bepaald door twee onafhankelijke parameters, daarom hebben de tabellen met de thermodynamische eigenschappen van water en oververhitte stoom twee argumenten: druk en temperatuur. Hieronder vindt u een deel van zo'n tabel (Tabel 5.1).
Voor elk gegeven in tabel. 5.1 druk p in het bereik 1 kPa - 98 MPa toont de waarden van specifiek volume v, m3/kg, enthalpie /, kJ/kg, en entropie s, kJ/(kgK), bij temperaturen van O tot 800 °C in stappen van 10 °C. De tabelkop toont ook de waarden van de verzadigingstemperatuur /n, °C, specifieke volumes v" en v", enthalpieën V en /" en entropieën s" en s" voor verzadigd water en droog water
Tabel 5.1
Thermodynamische eigenschappen van water en oververhitte stoom _
|
p = 0,001 MPa / n = 6,982 v" = 0,0010001; v" = 129,208 /" = 29,33; /" = 2513,8 5"= 0,1060; S" = 8,9756 |
P = 22,0 MPa /„ = 373,68 v" = 0,002675; v" = 0,003757 /" = 2007,7;/" = 2192,5s" = 4,2891; s"" = 4,5748 |
||||||
|
0,001002 |
S 0,000154 |
0,0009895 |
|
||||
|
0,0009901 |
|||||||
|
0,002025 |
|||||||
|
0,006843 |
|||||||
verzadigde stoom, respectievelijk, bij een gegeven druk. De gegevens boven de vetgedrukte lijn hebben betrekking op water, daaronder op oververhitte stoom.
De evenwichtstoestand van een tweefasensysteem wordt ondubbelzinnig beschreven door een enkele onafhankelijke parameter, daarom hebben tabellen met de thermodynamische eigenschappen van water en waterdamp in een verzadigde toestand één argument: druk of temperatuur. Voor gebruiksgemak bieden referentiehandleidingen doorgaans beide mogelijke tabellen: de ene met het argument “temperatuur”, de andere met het argument “druk”. Hieronder vindt u een deel van zo'n tabel (Tabel 5.2).
Tabel 5.2
Thermodynamische eigenschappen van water en waterdamp in verzadigingstoestand (door druk)
|
S", kJ/kg-K |
||||||||
Benamingen in tabel. 5.2 zijn hetzelfde als in tabel. 5.1, fasewarmtetransformatier= i"- kJ/kg.
Voor technische berekeningen wordt vaak een diagram / gebruikt in plaats van tabellen.S waterdamp. Typisch bestrijkt dit diagram het gebied van oververhitte stoom, een deel van de bovengrenscurve en het gebied van natte stoom met een droogtegraad x\u003e 0,6 (Fig. 5.10). Het diagram toont isobaren van 0,001 tot 100 MPa en isothermen van 20 tot 800 °C, evenals isochoren van 0,005 tot 80 m 3/kg.
Om alle parameters van waterdamp uit het diagram te bepalen(R , T, v, /,s, x ) is het noodzakelijk om een punt in het diagram te vinden dat overeenkomt met de toestand van de stoom in kwestie. Om dit te doen, moeten twee onafhankelijke parameters worden opgegeven. Er moet aan worden herinnerd dat in de verzadigingstoestand de druk op unieke wijze de verzadigingstemperatuur bepaalt, en omgekeerd bepaalt de temperatuur de verzadigingsdruk. Daarom kunnen, in tegenstelling tot het gebied van oververhitte stoom, in het gebied van natte stoom alle parameters worden bepaald als een paar parameters wordt gespecificeerd, behalve het druk-temperatuurpaar.
In afb. Figuur 5.10 laat zien hoe de positie van een punt in het gebied van oververhitte stoom wordt gevonden bij een gegeven druk en temperatuur (punt 7). Als
Rijst. 5.10. Bepaling van stoomparameters door /", s-diagram
op punt 1 begint het proces van adiabatische expansie tot een bekende druk p2, waarna de positie van punt 2 wordt bepaald door deze druk en entropie 52 = ^1-
Om bijvoorbeeld de temperatuur van natte stoom te bepalen uit het /, s-diagram:2, deze temperatuur moet bij dezelfde druk worden bepaaldblz. 2 en droogtegraad x = 1 (punt2"). Temperatuur op een punt2" verschilt niet van de temperatuur van het punt2, aangezien beide overeenkomen met de verzadigingstoestand bij dezelfde druk.
Uit het /,s-diagram kan men eenvoudig afleiden extern werk, welke stoom ondergaat tijdens adiabatische expansie h = i(- i2, evenals de warmte die wordt geleverd in het isobare proces 2-4. Deze warmte #2-4 = T ~ h kan niet worden gedefinieerd als q = cp(t4 - t2) , omdat in het 2-2"-gedeelte de temperatuur van de stoom niet verandert en de warmte wordt besteed aan stoomvorming. Zoals zal worden aangetoond in hoofdstuk 6 verandert de enthalpie niet wanneer stoom wordt gesmoord. van de toestand gekenmerkt door punt 7 naar druk pb
punt positie 3 en de parameters van stoom in deze toestand kunnen worden gevonden door middel van druk blz. 3 en enthalpie / 3 = ik Y.
Uit bovenstaande voorbeelden blijkt dat het gebruik van een /,^-diagram het mogelijk maakt om eenvoudig parameters en processen in waterdamp te berekenen, zij het met minder nauwkeurigheid dan bij het gebruik van tabellen of speciale databases op een computer.
