Примеры решения задач по физике

Математика
Дифференциальные уравнения
Примеры решения интегралов
Решение типовых задач
Сопромат, начерталка
Работа«Соединение болтом»
Работа «Соединение шпилькой»
Выполнить эскизы

Деталирование чертежа

Контрольная работа по сопромату
Проекционное черчение
Начертательная геометрия
Физика, электротехника
Учебник по физике
Лабораторные и контрольные
работы по электротехнике
Кинематика
Примеры решения задач
Динамика движения твердого тела
Работа и энергия
Электростатика
Энергия электростатического поля
Законы постоянного тока

Сила Ампера.

Энергия магнитного поля
Термодинамика
Учебник по информационным технологиям
Информационные сети
Информационные ресурсы сетей
Физические характеристики
волоконно-оптических передающих сред
Основные сервисы сетевой среды Internet
Протоколы и сервисы поисковых систем
Подсети. Маска подсети. Имена
Таблица маршрутизации
Методы коммутации информации
Высокоскоростное подключение
по аналоговым каналам
Взаимосвязь с другими сетями и архитектурами
Потери пакетов
Распределенные системы обработки данных
Создание стандартных технологий локальных сетей
Проблемы объединения нескольких компьютеров
Логическая структуризация сети
Поддержка разных видов трафика
Пропускная способность линии
Кабели на основе экранированной витой пары
Асинхронная и синхронная передачи
Методы коммутации
Коммутация пакетов
Технология Fast ethernet
Технология Gigabit ethernet
Технология FDDI
Технология виртуальных сетей
Структура глобальной сети
Основные принципы технологии АТМ
Технология мобильных сетей
Организация физических и логических каналов
в стандарте GSM
Схема взаимодействия локальных, городских
и глобальных вычислительных сетей
Удаленный доступ
Типы используемых глобальных служб
Многосегментные концентраторы
Типы адресов стека TCP/IP
Таблицы маршрутизации в IP-сетях
Протокол надежной доставки TCP-сообщений
Использование выделенных линий для построения
корпоративной сети

Использование служб ISDN в корпоративных сетях

Энергетика
Рентгеновское излучение
Ускорители элементарных частиц и ионов
Первый бетатрон для ускорения
электронов
Реактор БИГР (быстрый импульсный
графитовый реактор)
Атомные батареи в космосе
Атомные батареи для маяков, бакенов
Космические ядерные аварии
Импульсные реакторы
Излучатели нейтронов
Лекции по радиобиологии
Загрязнение окружающей среды
в результате ядерных взрывов
Выбрасы радиоактивных веществ
в атмосферу
Газообразные выбросы АЭС
Нормирование выбросов радиоактивных
газов в атмосферу
АЭС с реактором ВВЭР
АЭС с быстрыми реакторами
Химические свойства радиоактивных элементов
Применение тория
Химически уран

Плутоний

Декоративное садоводство
и цветоводство
Садово-парковое искусство
Комнатное цветоводство
Ландшафтный дизайн
Современные садовые стили
Кантри во французском стиле
История искусства
Портретная живопись
Архитектура Франция
Живопись Франция
Скульптура
Франсиско Гойя.
Французская пейзажная живопись
Соединенные Штаты
Основатели фотографии
Реализм и импрессионизм
Моне и импрессионизм.
Эдвард Мунк
Поль Сезанн

Огюст Роден

История искусства средних веков
Искусство остготов и лангобардов
Искусство периода Каролингов
Романское искусство
Скульптура, живопись и прикладное искусство
Средневековое искусство Германии
В романском искусстве Германии
Романские соборы Англии
Искусство Южной Италии
Готическое искусство
Собор в Лане
Собор Сен Пьер в Пуатье
Скульптурное убранство готических
фасадов в Германии
Интерьеры английских соборов
Готическая архитектура Испании
Портрет в русском искусстве ХlX- начала ХХ века
Этапы развития натюрморта в русском исскустве
Химия
Примеры решения задач по химии

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ И ВОДЯНОГО ПАРА. ПРОЦЕССЫ ВОДЯНОГО ПАРА

Термодинамические свойства воды и водяного пара не могут быть описаны удобными для использования универсальными уравнениями, аналогичными уравнениям для идеальных газов. В инженерной практике широкое распространение получили таблицы термодинамических свойств веществ и построенные на их базе диаграммы зависимостей параметров состояния. В этих таблицах зависимость термических параметров состояния, как правило, определяется экспериментально. На базе этих зависимостей с использованием дифференциальных уравнений термодинамики и ряда опытных величин (q, cp и т.п.) рассчитывают значения энергетических параметров (функций состояния) h, u, s.


Для иллюстрации процессов изменения состояния воды и водяного пара и паровых циклов широко используются р,v-, T,s- и h,s- диаграммы (рис. 6.1, 6.2, 6.3). Они дают большой объем информации, позволяют наглядно судить о фазовых состояниях воды, особенностях ее процессов и упрощают определение параметров воды в этих процессах.

 

На рис. 6.1 представлены в р,v- диаграмме области фазовых состояний и основные процессы для жидкой и паровой фаз воды:

– между вертикальной изотермой 0 оС в области жидкости и линией состояния насыщения жидкости х=0 находится область жидкой фазы воды;

– выше линии состояния сухого насыщенного пара х=1 находится область перегретого пара;

– между линиями х=0 и х=1 находится область влажного насыщенного пара;

– докритическая изотерма 1-2-3-4, в области жидкости (1-2) близка к вертикальной прямой с незначительным смещением влево, в области влажного пара (2-3) совпадает с изобарой насыщения, в области перегретого пара (3-4) представляет кривую выпуклостью вниз;

– критическая изотерма tкр имеет точку перегиба в критической точке;

– сверхкритическая изотерма t > tкр также имеет точку перегиба, которая при больших значениях температуры пропадает;

– линии постоянных энтропий (s=const) представляют собой кривые выпуклостью вниз, причем линии s<sкр пересекают только линию x=0, а линии s>sкр пересекают только линию x=1;

– линии x=const соответствуют соотношению отрезков:

.

Удельный объем жидкости сильно отличается от удельного объема сухого насыщенного пара, поэтому линия x=0 более крутая, чем линия x=1.

В тепловой диаграмме T,s (рис. 6.2) показаны:

– линия х=0 начинается в тройной точке жидкости (точка 1, То=273,16 К, s1'=0);

– область жидкой фазы находится выше линии х = 0;

– точка N соответствует сухому насыщенному пару тройной точки воды;

– горизонтальная прямая 1-N, ниже которой и ограниченной справа линией х=1 находится зона сублимации (смесь твердой фазы воды и пара);

– область перегретого пара находится выше линии х=1.

Видимой зоны перехода от области жидкой фазы к области пара выше критической точки К нет.

Изобара докритического давления в T,s- диаграмме представляет собой сложную кривую 1-2-3-4. Она состоит из трех характерных частей: 1-2 – в области жидкости – это кривая выпуклостью вниз, близко располагающаяся к линии х=0; 2-3 – в области влажного насыщенного пара, она совпадает с изотермой насыщения; 3-4 – в области перегретого пара – это кривая выпуклостью вниз, представляющая собой логарифмическую кривую с переменной логарифмикой.

Площадь под изобарой 1-2 (нагрев жидкости) соответствует удельной теплоте жидкости q', под изобарой 2-3 (парообразование) – удельной теплоте парообразования r, под 3-4 (перегрев пара) – удельной теплоте перегрева qп.

Изобара критического давления (р=ркр) в критической точке К имеет перегиб, здесь касательная к ней есть горизонтальная прямая. Изобары сверхкритического давления представляют собой непрерывно повышающиеся кривые с точками перегиба, в которых касательные имеют минимальный наклон. Этим точкам соответствуют максимальные значения изобарной теплоемкости.

Изохоры с v>vкр пересекают только правую пограничную кривую х=1 (рис.6.2). В области перегретого пара они представляют собой вогнутые кривые (круче изобар), а в области влажного пара – кривые двоякой кривизны: выпуклые – при больших степенях сухости и вогнутые – при малых степенях сухости.

Изохоры с v<vкр пересекают только нижнюю пограничную кривую х=0 и размещаются в области жидкости при высоких давлениях и температурах, а в области влажного насыщенного пара – при низких давлениях и температурах.

На рис. 6.2 показаны линии постоянных энтальпий h=const. В области перегретого пара изоэнтальпа представляет собой плавную кривую с отрицательным тангенсом угла наклона к ней. Изоэнтальпы, переходящие из области влажного пара в область жидкости, имеют ярко выраженную точку излома на линии х=0.

На рис. 6.2 в точках 2 и 3 проведены касательные к пограничным кривым х=0 и х=1. Подкасательные c' и c" представляют собой теплоемкости жидкости и сухого насыщенного пара на пограничных кривых х=0 и х=1.

В инженерной практике наиболее широкое применение находит h,s- диаграмма для воды и водяного пара. На рис. 6.3 приведен общий вид такой диаграммы.

При повышении давления и температуры энтальпия h' и энтропия s' жидкости на линии насыщения растут до критической точки, поэтому линия х=0 представляет собой вогнутую кривую ОК.

Пограничная кривая сухого насыщенного пара х=1 имеет вид кривой КN. Максимальное значение энтальпии (ординаты) этой кривой h"мах достигается при давлении около 30 бар. Следует обратить внимание на то, что критическая точка находится левее и ниже точки максимальной энтальпии h"мах, а вся пограничная кривая х=1 располагается выше горизонтали, проведенной из критической точки.

Все изобары в области жидкости выходят из изотермы 0 oС, имеющей форму кривой ОВ выпуклостью вверх.

Докритические изобары жидкости представляют собой вогнутые кривые, идущие слева направо, поскольку процесс нагрева жидкости 1-2 сопровождается возрастанием энтропии и повышением температуры.

В процессе изобарного парообразования 2-3 температура остается постоянной, и участок изобары 2-3 представляет собой прямую, тангенс угола наклона которой определяется температурой насыщения Тн. На пограничных кривых (х=0 и х=1) вода имеет одну и ту же температуру, следовательно, прямая 2-3 является касательной к кривым 1-2 и 3-4.

С повышением давления увеличивается температура насыщения, и в области влажного насыщенного пара изобары (изотермы) веерообразно расходятся.

Изобары парообразования 2-3 плавно переходят в изобары перегретого пара 3-4, представляющие собой вогнутые расходящиеся кривые, при большой степени перегрева приближающиеся к кривым логарифмического характера (как для газов).

Критическая изобара проходит через критическую точку К и представляет собой вогнутую кривую. Изобары сверхкритического давления имеют такой же вид.

Изотермы в h,s- диаграмме представляют собой сложные линии. Докритические изотермы жидкости при низких температурах начиная от 0 оС, с повышением давления поднимаются вверх (кривые выпуклостью вверх); при высоких температурах – кривая выпуклостью вниз.

В области влажного пара докритические изотермы совпадают с изобарами. В области перегретого пара изотермы имеют вид кривых выпуклостью вверх, идущих слева направо. При температурах, близких к критической, в области высоких давлений изотермы перегретого пара круто идут вверх, имея большую кривизну. В областях низких давлений все изотермы перегретого пара приближаются к горизонтальным прямым (свойства пара близки к свойствам идеального газа).

Сверхкритические изотермы имеют точку перегиба, а у критической изотермы эта точка соответствует критической точке.

Изохоры в h,s- диаграмме представляют собой плавные кривые, круче изобар. Они пересекают только одну пограничную кривую (х=0 или х=1), в зависимости от того, удельный объем их меньше или больше удельного объема воды в критической точке.

На рис. 6.3 выделена изобара 1-2-3-4 и показаны в виде отрезков значения энтальпии, энтропии и их разности для характерных состояний воды и пара на этой изобаре. Точке 1 соответствует состояние жидкости при t=0 оС данной изобары.

Определение параметров воды и водяного пара с использованием таблиц термодинамических свойств [13] выполняется по трем таблицам: таблицам свойств воды и пара в состоянии насыщения как функций температуры (табл. 1) и давления (табл. 2) и таблице свойств воды и перегретого пара (табл. 3).

В табл. 1 и 2 в качестве определяющих параметров может выступать любой из параметров состояния насыщения воды и пара: рн, tн, v’, h’, s’, v”, h”, s”.

В табл. 3 в качестве определяющих параметров (кроме р и t) может выступать любая пара параметров: р, t, v, h, s.

При выборе табл. 1, 2 или 3 для определения параметров воды необходимо определить ее фазовое состояние. Определение фазового состояния воды и водяного пара с использованием таблиц [13] выполняется по следующему алгоритму:

1) при р = const:

t < tн – жидкая фаза воды, табл. 3;

t > tн – перегретый пар, табл. 3;

t = tн – необходим 3-й параметр,

например при заданном h:

h = h'- кипящая вода, х=0, табл. 1, 2;

h = h" – сухой насыщенный пар,

h' < h < h" – влажный пар,

h < h' – жидкая фаза воды,

h > h" – перегретый пар,

h' < h < h" – влажный пар.

2) при t = const:

р < рн – перегретый пар,

р > рн – жидкая фаза воды,

р = рн – аналогично t = tн при р=const с ориентацией на h, v, s.

Удельная внутренняя энергия в таблицах отсутствует, ее рассчитывают через энтальпию, давление и удельный объем по выражению

.

В данном выражении необходимо привести к единой размерности все величины, для этого при использовании удельной энтальпии в кДж/кг давление подставляют в кПа, тогда и удельная внутренняя энергия будет иметь размерность кДж/кг.

Расчет удельного объема, энтальпии, энтропии и внутренней энергии для влажного насыщенного водяного пара выполняется по формулам

; (6.1)

; (6.2)

; (6.3)

. (6.4)

Используя параметры влажного насыщенного пара, можно рассчитать его степень сухости:

. (6.5)

Расчет термодинамических процессов воды и водяного пара выполняется на основании первого закона термодинамики с использованием таблиц и диаграмм термодинамических свойств Н2О. Для расчетов используются следующие выражения:

.

Эти выражения приводятся к следующему виду в конкретных процессах:

Изохорный процесс - v=const,

.

Изобарный процесс - р=const,

 .

Изотермический процесс - Т=const,

Адиабатный процесс - q=0 (s=const),

.

Реакторы третьего поколения ВВЭР-1500 http://teldig.ru/
Математика, сопротивление материалов, электротехника лекции, задачи