Суміші газів

У переважній більшості випадків реальним робочим тілом є суміші реальних газів, наприклад, в поршневих двигунах внутрішнього згоряння (ДВЗ) на початку циклу робочим тілом є бензиново-повітряна суміш, а в кінці—продукти згоряння. Існує три способи задавання сумішей реальних газів: масовими долями; об’ємними долями; мольними долями.

В рекомендованій літературі наводяться рівняння способів задавання сумішей, підрахунків основних параметрів сумішей (P,V,T) та газової сталої сумішей, теплоємності сумішей. А у спеціальній літературі—інших параметрів сумішей.

Фазова PV діаграма води і водяної пари.

Найбільш розповсюдженим робочим тілом є вода і водяна пара. Близько 80% теплової і електричної енергії виробляється машинами за допомогою цього робочого тіла. На прикладі фізичних властивостей води і водяної пари в термодинаміці можна розглянути властивості усіх інших робочих тіл. Експериментально встановлено, що кожному тиску води і пари відповідає температура насичення.

Насичення води—кипіння, тобто випаровування рідини по всьому її об’єму.

Насичення пари—це коли завершується процес пароутворення і пара з вологої перетворюється у суху. Із збільшенням температури насичення води або її пари тиск, що відповідає цим температурам, зростає.

Фазова PV діаграма

І—область льоду;

ІІ—область рідини (вода);

ІІІ—область вологої насиченої пари;

IV—область сухої перегрітої пари.

Точка А—стан речовини, який відповідає одночасному перебуванню її в трьох агрегатних станах (потрійна точка стану води): Т_а=273,16 К; Р_а=750 мм.рт.ст.; К—критична точка, в якій одночасно можуть існувати вода і водяна пара: t_к=374,15 °C; Р_к=22,129 МПа; v_k=0,00326м³/кг. В критичному стані густина води і пари рівні.

Лінія ВА—перехід води із твердого у рідкий стан.

Лінія АК—лінія насичення води, тобто її кипіння.

Лінія КС— лінія насичення пари, завершується процес пароутворення; пара із вологої перетворилась у суху перегріту.

Для АК x=0, KC x=1, де x—степінь сухості пари—відношення маси сухої перегрітої пари до загальної маси вологої пари, який змінюється від нуля до одиниці.

Якщо взяти стан льоду у точці 1 і підводити до нього теплоту за сталого тиску, то його температура зростатиме до досягнення параметрів, близьких ВА. При подальшому підводі теплоти вона витрачатиметься на фазове перетворення льоду у воду за сталої температури. При підведенні теплоти до води температура її зростатиме до досягнення стану, близького АК. На цій лінії теплота, що підводиться, буде йти на початок кипіння води (випаровування по всьому об’єму). При подальшому ж підведенні теплоти до води на лінії насичення температура не зростатиме. Теплота витрачатиметься на пароутворення. Якщо правіше від лінії АК волога насичена пара вміщує багато крапель води (густий туман) , то лівіше від КС вологої водяної пари майже немає. Пара стає сухою. На лінії КС процес пароутворення завершився і при подальшому підведенні теплоти за P=const, температура сухої перегрітої пари різко зростатиме.

Кожній точці на лініях АК і КС відповідає стан води і водяної пари на лініях насичення за конкретних температур і тисків, з певним кроком, що зведені у таблиці термодинамічних властивостей води і водяної пари (на лініях насичення).

Таблиці є довідниковими і використовуються для інженерних розрахунків парових турбін, пароперегрівачів, конденсаторів.

У таблиці параметри V’,S’,h’ відносяться до води на лінії насичення, V”,S”,h”—до пари на лінії насичення.