Как правильно определять основные физико-химические характеристики водяного пара

Видео:Работа с диаграммой воды и водяного параСкачать

Расчет степени насыщенности и удельного объёма водяного пара

Задача 37.
Водяной пар при атмосферном давлении имеет температуру t = 126,09 ⁰С. Определить степень его насыщенности и удельный объем.
Решение:
По таблицам теплофизических свойств водяного пара находим, что температуре t = 126,09 ⁰С соответствует давление насыщения Р_н = 2,4 ^. 10^-5 Па. По формуле:
= Р_i/Р_н, где

ф — степень насыщенности; Рi — давление водяного пара, 101325 Па; Рн — давление насыщенного пара при заданной температуре.

Тогда

= (1,01325 . 10-5)/(2,4 . 10-5) = 0,422.

Удельный объем пара рассчитаем по формуле:

Рi ^. v_i = R_i ^. T, где

Ri – газовая постоянная водяного пара, равная 461,58 Дж/(кг ^.К); T – температура пара, К.

Тогда

v_i = (R_i ^. T)/Р_i = [461,58 ^. (126,09 + 273)]/(1,01325 . 10-5) = 1,818 м³/кг.

Ответ: = 0,422; v_i = 1,818 м³/кг.

Видео:Олимпиадная физика 2023 | Водяной пар, влажность - с ЛЕГКИМ паром!Скачать

Определение удельной энтальпии водяного пара

Задача 38.
Пар при температуре t = 85,95 ⁰С имеет удельный объем vп = 2,732 м³/кг. Определить удельную энтальпию пара.
Решение:
1. Находим плотность пара по формуле:

Р_п = 1/vi = 1/2,732 = 0,366 кг/м³.

2. Расчет степени сухости пара

Согласно таблличным данным, температуре t = 85,95 ⁰С соответствует плотность насыщенного пара рн = 0,366 кг/м³. Поскольку рп = рн, то в задаче задан сухой пар. По формуле = Р_п/Р_н ) находим степень сухости пара:

= 0,366/0,366 = 1.

= 1, что соответствует сухому насыщенному пару.

3. Расчет энтальпии пара

Расчет энтальпии пара проводим по формуле:

i_x = i’ * r * , где

i’ — удельная энтальпия кипящей воды; r — удельная теплота парообразования; — степень сухости влажного пара; ix — энтальпия пара.

По таблице приложения для t = 85,95 0С определяем удельную энтальпию кипящей воды и удельную теплоту парообразования i_x = 359,93 кДж/кг, r = 2293,64 кДж/кг.

Тогда

i_x = 359,93 ^. 2293,64 ^. 1 = 825549,8452 кДж/кг.

Ответ: i_x = 825549,8452 кДж/кг.

Относительная упругость, плотность и давление перегретого пара

Задача 39.
Относительная упругость пара при температуре t = 150 ⁰С составляет ф = 80%. Определить плотность и удельную энтальпию пара.
Решение:
Пар, заданный в задаче, – перегретый. По таблице приложения для температуры t = 150 ⁰С определяем давление насыщения и плотность насыщенного пара: Р_н = 476000 Па, Р_п = 2,547 кг/м³.

1. Расчет плотности заданного пара

Плотности заданного пара находим по формуле:

= Р_i/Р_н, где

Р_i — плотность заданного пара; рн = плотность насыщенного пара.

Тогда

Р_i = ^. Р_н = 0,8 ^. 2,547 = 2,0376 кг/м³.

2. Расчет давления перегретого пара

Давления перегретого пара рассчитаем по формуле:

= Р_t/Р_н, где

— относительная упругость пара при заданной температуре; рп =давление насыщенияпара.

Тогда

Р_t = ^. Р_п = 0,8 ^. 476000 = 380800 кг/м³.

По таблице приложения находим, что такое давление является насыщенным при температуре t_н = 119,7 2⁰С. Таким образом, пар перегрет от температуры насыщения tн = 119,7 ⁰С до температуры t = 150 ⁰С. По таблице определяем удельную теплоемкость пара для этого диапазона температуры, которая оказывается равной сп = 2,114 кДж/(кг^.К). По табл. 1 приложения для tн = 119,7 ⁰С находим удельную энтальпию насыщенного пара i’ = 2704,59 кДж/кг.