Энтальпия жидкости и пара

Напишем уравнение первого закона термодинамики для 1 кг тела в общем виде:

q = (и2и1) + Аl ккал/кг. (5.6)

 

Подведенное к телу количество теплоты затрачивается на изменение внутренней энергии и на совершение работы. А – коэффициент.

Для изобарного процесса можно записать l = p(v2 –v1) ( рис. 5.7).

Допустим, что 1 кг газа, имеющего удельный объем v1, заключен в цилиндр с поршнем, нагруженным грузом.

Если этот газ подогреть, не изменяя давления, то объем его, очевидно, увеличиться и в какой-нибудь момент станет равным v2. При расширении газ произведет внешнюю работу, которая выразится в поднятии поршня. Как известно, работа равна произведению силы на путь, т.е.

l = Q∙S,

где:

l – работа 1 кг газа при поднятии поршня с постоянным грузом;

Q – общее давление на поршень;

S – расстояние, на которое передвинулся поршень при совершении газом работы l.

Рис. 5.7. К объяснению значения совершаемой работы

Если обозначим давление газа, приходящегося на 1 м2 площади поршня, через р, а площадь поршня через F м2, то общее давление Q на поршень будет равно pF. При этом l = p·F·S кгм/кг.

Но F·S – объем цилиндра, имеющего площадь основания F и высоту S. Обозначим этот объем через v (удельный объем газа).

Тогда l = p·F·S = p. v

Как видно из рис. 5.7, v = v2 – v1, а поэтому

 

l = p(v2 – v1) кгм/кг.

 

Тогда уравнение 5.6 можно записать

 

q = (и2и1) + А p(v2 – v1) кДж/кг.

 

Перегруппировывая члены в правой части уравнения, получим

q = (и2 + А pv2) – (и1 + А pv1) кДж/кг. (5.7)

Правая часть этого уравнения является разностью двух выражений, представляющих собой одну и ту же величину вида и + А p v. Эта величина называется э н т а л ь п и е й (теплосодержанием) и обозначается через h. Итак,

h = и + А p v.(5.8)

Как видим, энтальпия определяется тремя величинами: и, р и v, являющимися параметрами состояния рабочего тела. Следовательно, энтальпия тоже является параметром состояния и должна измеряться так же, как измеряются и и А p v, т.е. в килокалориях или килоджоулях. Все величины, входящие в уравнение (5.8), должны относится к одному состоянию тела. Например, если состояние его определяется точкой 1,
то h1 = и1 + А p v1 кДж/кг.

В дальнейшем мы увидим, что энтальпия позволяет значительно упрощать и сокращать расчеты, связанные с теплотой, вследствие чего этот параметр широко применяется в теплотехнических расчетах, в особенности в расчетах, относящихся к парам.

Если в уравнении (5.7) для изобарного процесса подставить величину h, то оно приобретает очень простой вид:

 

q = h2 – h1 кДж/кг.(5.9)

 

Значения i берутся из специальных таблиц или диаграмм, о которых будет сказано ниже.

Посмотрим, как вычисляют энтальпию для воды и пара (рис. 5.8).

 

Рис. 5.8. К объяснению определения энтальпии воды и пара

При нагревании воды от 0 оС до температуры насыщения ts вода приобретает энтальпию , называемой энтальпией кипящей жидкости. После чего начинается парообразование и получается влажный насыщенный пар, энтальпию которого можно определить по формуле

 

hх =h’+хr кДж\кг

 

При этом температура насыщения в сосуде остается постоянной, соответствующей давлению в сосуде. Парообразование происходит за счет величины r, называемой скрытой теплотой парообразования (см. ранее). Когда вся вода испарится, получается сухой насыщенный пар, степень сухости которого х равна 1. Энтальпия сухого насыщенного пара определится как:

 

h”= h’+r кДж/кг.

 

Нагревая далее сухой насыщенный пар и, повышая его температуру, получаем перегретый пар, энтальпию которого можно определить по формуле

h = h”+cpm(t – ts) кДж/кг.

 

где t – температура перегретого пара.

 








Дата добавления: 2015-09-07; просмотров: 3592;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.006 сек.