Понедельник, 26.02.2018, 04:50
Газовые и паровые турбины ТЭС, ТЭЦ, АЭС
Приветствую Вас Гость | RSS
Главная | Техническая книга online | Регистрация | Вход

Меню сайта

Cветодиодное освещение

Мини-чат



Наш опрос

Стоит развивать "Online литературу"?
Всего ответов: 649




Главная » 1.5 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ И ВОДЯНОГО ПАРА
1.5 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ И ВОДЯНОГО ПАРА
17:23
Вода и насыщенный пар
Вода и водяной пар являются рабочим телом. ПТУ. Их свойства в значительной степени определяют конструкцию паровой турбины и других элементов ПТУ.
Вода — это практически несжимаемая жидкость: при изменении давления в широких пределах ее удельный объем не изменяется (см. табл. 1.1) и может приниматься равным v'=10-3 м3/кг.
При нагревании воды ее энтальпия вплоть до начала кипения изменяется пропорционально температуре: h'=cвT, где св = 4,19 кДж/(кг*К) = 1 ккал/(кг*°С) — теплоемкость воды.
Если воду нагревать в открытом сосуде, то при определенной температуре начнется ее кипение и образование над ее поверхностью пара. Температура кипящей воды и образующегося при кипении пара одинаковы и неизменны в процессе всего выкипания жидкости. Эту температуру называют температурой кипения, или температурой насыщения, и обозначают tн. Последнее название связано с тем, что при спокойном кипении над поверхностью воды образуется с у-хой насыщенный пар—пар, в котором отсутствуют капельки воды. Если температуру сухого насыщенного пара снизить (а это можно сделать только путем одновременного снижения давления), то часть пара сконденсируется и в нем появятся капельки воды. Если, наоборот, сухой насыщенный пар нагреть, то он окажется перегретым по отношению к состоянию насыщения.
Температура насыщения tн однозначно определяется давлением над поверхностью жидкости (хорошо известно, что при нормальном атмосферном давлении вода кипит при 100 °С и что при подъеме на гору эта температура уменьшается). До давления 40 кгс/см2 (~4 МПа) температура насыщения может быть определена по простой формуле t_н=100∜p где р — в кгс/см2, tн — в °С.
Теплота, расходуемая на поддержание кипения в сосуде, затрачивается на разрыв связей между молекулами воды, т. е. на ее испарение. Молекулы испарившейся жидкости обладают большей энергией, и поэтому энтальпия сухого насыщенного пара
h"=h'+r. (1.8)
Величина r называется удельной теплотой парообразования, представляющей собой количество теплоты, необходимой для испарения 1 кг кипящей жидкости. Измеряется величина r в кДж/кг или в ккал/кг. Если происходит конденсация пара, то теплота парообразования выделяется. В этом случае ее часто называют теплотой конденсации.
Удельный объем v" сухого насыщенного пара, естественно, больше, чем объем v' воды, и так же, как температура насыщения, однозначно определяется давлением. Чем выше давление (см. табл. 1.1), тем меньше удельный объем. При давлении pКр = 22,115 МПа удельные объемы воды и сухого насыщенного пара совпадают: v'=v"=vKp=0,003147 м3/кг, температура насыщения tн=tкр=374,12 °С, а теплота парообразования r=0. Состояние, характеризуемое отмеченными параметрами, называется критическим, а они сами — критическими. В критическом состоянии плотности воды и пара совпадают и они по существу неразличимы.
Влажный пар
Влажный пар — это смесь сухого насыщенного пара и мелких капелек воды. Раньше, когда строились только ТЭС, работающие на органическом топливе, для паровых турбин использовался только перегретый пар, который, расширяясь в ней, достигает состояния насыщения и затем становится влажным. В результате только несколько последних ступеней турбины работают влажным паром. На АЭС ППУ выдают пар либо сухой насыщенный, либо с небольшой степенью влажности и почти вся турбина работает влажным паром (уменьшение влажности и даже некоторый перегрев, как мы знаем, осуществляют в СПП).
Термодинамические свойства влажного пара определяются законами смешения, в соответствии с которыми его удельный объем и энтальпия определяются соотношениями
v=(1—х)v'+xv";
h=(1-x)h' + xh", (1.9)
где x — степень сухости влажного пара — отношение массы сухого насыщенного пара к общей массе влажного пара.
Часто вместо степени сухости используют степень влажности у — отношение массы воды (влаги), содержащейся во влажном паре, к его общей массе. Очевидно, тогда
v=yv'+(1\-y) v";
h=yh'+(1-y) h". (1.10)
Так как x+y=1, то
v=yv^'+xv";
h= yh^'+xh" (1.11)
Таким образом, для того чтобы определить параметры влажного пара, достаточно знать его степень сухости (или влажности) и воспользоваться параметрами воды и сухого насыщенного пара (см. табл. 1.1).
Перегретый пар
На турбинах ТЭС, как правило, используется перегретый пар, темпе¬ратура которого / больше температуры насыщения tH (при этом же давлении) на величину перегрева ∆t_п. Таким образом, состояние перегретого пара определяется двумя независимыми параметрами, в каче¬стве которых чаще всего используются давление и температура.
Для определения удельного объема и энтальпии перегретого пара имеются очень подробные таблицы и диаграммы. В качестве примера в табл. 1.2 приведены значения энтальпии перегретого пара.
Заметим, что понятие «перегрева пара», имеющего параметры, превышающие критические, так же не имеет смысла, как и понятие «температура насыщения», поскольку состояния «пара» и «воды» для них неразличимы.
Диаграммы водяного пара
Для наглядного изображения процессов, происходящих в паровой турбине и ПТУ, широкое распростра¬нение получили различные диаграммы водяного пара. В большинстве случаев они могут заменить собой и подробные таблицы. Следует только помнить, что точность диаграмм определяется использованным масштабом и не может быть выше точности таблиц, по которым составлены диаграммы.
Для анализа экономичности турбинных установок чаще всего используется T, s -диаграмма (см. рис. 1.11), по оси абсцисс которой отложена энтропия, а по оси ординат —абсолютная температура. В этой диаграмме горизонтальные линии являются изотермами и вертикальные — изоэнтропами.
Линия АВ называется пограничной кривой жидкости, линия ВС — пограничной кривой пара, точка В — критической точкой. Выше кривой ВС пар является перегретым, ниже кривой ABC — влажным, на линии ВС — сухим насыщенным.
Изобары в T, s-диаграмме являются ломаными кривыми. Например, кривая ADEF — изобара, р=0,1 МПа. Кривая AD изображает процесс нагрева воды от температуры 273 до температуры 373 К, соответствующей температуре насыщения и началу кипения. Горизонтальная линия DE соответствует температуре кипения, которая не изменяется вплоть до достижения состояния сухого насыщенного пара (очевидно, в этой области изотермы и изобары совпадают). Линия EF изображает перегрев пара при изобарном подводе теплоты.

Рис. 1.11. T s-диаграмма водяндго пара
Для возможности определения параметров влажного пара на T, s -диаграмме нанесены линии постоянной степени сухости х=const.
Для расчетов и анализа работы паровых турбин наибольшее распространение получила h, s -диаграмма (рис. 1.12), по оси абсцисс которой откладывают энтропию s, а по оси ординат — энтальпию h.
Жирная линия на диаграмме представляет собой пограничную кривую пара, соответствующую сухому насыщенному пару. Точки, расположенные выше пограничной кривой, соответствуют перегретому пару, ниже — влажному.
Наклонные круто идущие линии представляют собой изобары, а кривые пологие линии в области пере¬гретого пара — изотермы. Пересечение изобары или изотермы с пс граничной кривой позволяет определить параметры сухого насыщенного пара.
В области влажного пара изотермы совпадают с изобарами, а сами значения температур определяются пересечением изотерм и пограничной кривой (см. пример 1.6). На диаграмме нанесены линии постоянной сухости х=const, которые позволяют по давлению определить точку в h, s -диаграмме и все необходимые параметры.
Вертикальные линии в h, s-диаграмме изображают изоэнтропийные процессы — процессы, происходящие в идеальной турбине, в которой отсутствуют какие-либо потери энергии. Если, например, параметры пара перед турбиной составляют ро=3 МПа и t0=400 °С, то точка D (см. рис. 1.12) с энтальпией h0=3232 Дж/кг изображает состояние пара перед турбиной. При изоэнтропийном расширении пара, например до давления pк=5 МПа, вертикальная линия DE изобразит все состояния, через которые проходит пар при расширении в турбине.
Энтальпия в точке Е hк=2112 Дж/г, а степень сухости х=0,815. Разность энтальпий
H_0=h_0-h_k (1.2)
называется располагаемым теплоперепадом турбины. Он представляет собой работу, которую можно получить от 1 кг пара при его расширении в турбине без потерь. В рассмотренном примере Hо=1120 Дж/г.
$IMAGE2$
Рис. 1.12. h, s-диаграмма водяного пара
Горизонтальные линии на диаграмме (линии постоянной энтальпии h=const) изображают процессы дросселирования, происходящие пои протекании пара через всевозможные местные гидравлические сопротивления (например, повороты, клапаны, задвижки, сужения и т.д.). При дросселировании давление в потоке уменьшается, а энтальпия остается постоянной. При этом в общем случае температура уменьшается.
Приведенная на рис. 1.12 h, s-диаграмма служит только учебным целям. Диаграммы, предназначенные для инженерных расчетов, имеют существенно больший масштаб. Кроме того, на них наносятся линии постоянных удельных объемов v=const, необходимые для расчета проходных сечений турбины.
Категория: Трухний А.Д. 1990 г. | Просмотров: 12422 | Добавил: turbin | Рейтинг: 3.5/6 |


Форма входа



Поиск



Реклама

Open

Статистика


Светодиодное освещение
Спутниковый Gps Трекер Спот
SPOT Satellite GPS Messenger


Онлайн всего: 3
Гостей: 3
Пользователей: 0


Copyright MyCorp © 2018