Лекция 5

имеют собственный объем и взаимодействуют между
собой.

Из уравнения состояния идеальных газов (Клапейрона)

pv=RT; v=RT/p,

то есть при p=∞: v=0, что не соответствует действительности.

Исторически первое уравнение состояния реальных газов
было получено Ван-Дер-Ваальсом.

.
Ван-Дер-Ваальс учел только два фактора, отличающих
реальные газы

от идеальных, поэтому его уравнение не очень
точное.

Более точным является уравнение Вукаловича-Новикова, в
котором учтены дополнительно ассоциация (объединение в
многомолекулярные комплексы) и диссоциация
(раздробление) комплексов:
.

(ПТУ).

Водяной пар – это реальный газ, состояние которого

можно описать уравнением состояния Вукаловича-Новикова.

Для удобства, состояния пара были просчитаны в большом
диапазоне параметров, а результаты представлены в виде
таблиц термодинамических свойств воды и пара и в форме
pv-, Ts-, hs-диаграмм.

температуры;

bb’k – нижняя (левая)

пограничная кривая (х=0);

dd’k – верхняя (правая)
пограничная кривая (х=1);

k – критическая точка
(для воды: pкр≈22,1 МПа;
tкр≈374С).

p к

p2

p1

a’ b’ c’ d’ e’

a b c d e

v0

v’

vx

v’’

v

x=0

x=1

T2=Const

T1=Const

Вода Перегретый
пар

Вл. пар

0

v

пограничными кривыми – влажный пар;

правее верхней пограничной кривой –

перегретый пар.

На верхней пограничной кривой – сухой, насыщенный пар.

Точка а(v0) – вода нулевой температуры;

процесс ab – изобарный нагрев воды от 0С до температуры
кипения (насыщения) tн;

– сухой, насыщенный пар.

Точка а (v0) – вода

нулевой температуры;

процесс ab – изобарный нагрев воды от 0 С до температуры
насыщения tн (кипения);

точка b (v’; х=0) – вода на линии насыщения (закипающая);

процесс bd – изобарно-изотермическое парообразование
(кипение воды) при tн=Const;

точка d (v”; х=1) – сухой, насыщенный пар;

(х – степень сухости
пара: массовая доля пара во влажном

паре);

процесс de – изобарный перегрев пара;
точка e (v) – перегретый пар.

Начало отсчета внутренней энергии u0=0; энтальпии h0=0
и энтропии s0=0 примем при 0 С (273 К) – точка а.

– теплота нагрева воды
от 0 С до температуры
насыщения

q’=h’-h0=h’;

bd – скрытая теплота
парообразования r=h”-h’;

de – теплота перегрева пара q=h-h”;

тогда q’+r+q=h – энтальпия перегретого пара в точке е.

T

273 K

q’

q

r

к v=Const

p=Const

0

s

a

X=Const

b

c

d

e

С h0=0,
s0=0.

Поэтому точка а

для воды
нулевой температуры совпадает
с началом координат.

Процесс abcde при p=Const тот
же, что на pv- и Ts-диаграммах.

В области влажного пара изотерма совпадает с изобарой bd.

a

0

s

v=Const

p=Const

t=Const

b

c

d

e

к

h

x=Const

x=1

области
перегретого пара и влажного с высокими степенями сухости.

Поэтому изображается в большем масштабе выделенная
рамкой часть диаграммы.

Более точные расчеты процессов водяного пара выполняется
по таблицам.

свойств воды
на линии насыщения и сухого, насыщенного пара

(tн,

v’, v”, h’, h”, r, s’, s”)=f(pн)
(pн, v’, v”, h’, h”, r, s’, s”),=f(tн)

где pн, tн – давление и температура насыщения;
v, h, s – удельный объем, энтальпия и энтропия;

индексы ’, ” относятся к воде на линии насыщения и
сухому, насыщенному пару.
Таблицы термодинамических свойств перегретого пара
(v, h, s)=f (p, t).

и пара.

Она находится через энтальпию, Дж/кг:
u’=h’-pv’;

ux=hx-pvx;
u”=h”-pv”;
u=h-pv,
где давление подставляется в Па.

vx=v’(1-x)+v”x;

hx=h’(1-x)+h”x;

sx=s’(1-x)+s”x.

v=Const
0
s
X1=Const
p1
p2
1
2
T2
T1
Вл. пар
Перегретый
пар

к
p=const
v2
v1
v2

пар
Перегретый
пар
v1
p1
v2

2. Турбина
3. Конденсатор
4. Насос

2. Турбина
3. Конденсатор
4. Насос

адиабатное расширение пара
в турбине;

2-2’ изобарно-изотермическая
конденсация пара в
конденсаторе;

2’-3 адиабатное сжатие воды в
питательном насосе;

3-4 изобарный
нагрев воды в водяном
экономайзере котла;

x=0

x=1

p

0

v

к

1

2

2’

3

4 5

5-1 изобарный перегрев пара
в пароперегревателе.

Термический КПД цикла Ренкина:

.

x=Const

T

0

s

к

1

2

2’

3

4

5

пара в т.1
t1 , ºC 350

400 500 600

40,5 41,0 42,5 44,2

двойного
перегрева водяного пара
5 – 1 – первый перегрев перед первой

ступенью турбины;
6 - 1΄ - второй перегрев перед второй ступенью турбины.