Теплофизика. Часть 1 «Основы термодинамики»: Учебное пособие, страница 11

С повышением давления повышается температура кипения воды, что сопровождается увеличением разности удельных объемов кипящей и холодной воды. Это соответствует увеличению длины отрезка аb на графике. С повышением давления удельный объем сухого пара уменьшается. Поэтому точка с на графике будет смещаться влево. С повышением давления точки b и с будут сближаться. Они сблизятся в точке k, называемой критической точкой. При критическом состоянии вещества исчезает различие между жидкостью и. паром.

Рис. 7. Диаграмма парообразования в координатах pu

Рис. 8. Диаграмма парообразования в координатах Тs

Для воды параметры критического состояния следующие: р =221,3 МПа; t = 374°С; 

u = 0,0033 м³/кг.

Линию bk на графике, отделяющую область воды от области пароводяной смеси, называют нижней пограничной кривой. Линию сk, разделяющую области влажного и перегретого пара, называют верхней граничной кривой.

Параметры воды на нижней граничной кривой обозначают одним штрихом, а на верхней кривой — двумя штрихами.

Внутреннюю энергию, энтальпию и энтропию воды при 0 °С условно принимают равными нулю. Поэтому при изображении процесса в системе координат Тs точка а располагается на оси ординат (рис. 8). Внутренняя энергия воды при

t = t_s u' = i' - рu', Дж/кг, где i' — энтальпия жидкости при температуре кипения.

Тепло на нагрев 1 кг воды при постоянном давлении от 0°С до t_s:

Приращение энтропии воды в интервале температур 0°С - t_s :

Внутренняя энергия сухого насыщенного пара и" = i" - рu, Дж/кг, где i" — энтальпия сухого насыщенного пара.

Теплоту на превращение 1 кг воды при температуре ее кипения в сухой насыщенный пар называют теплотой парообразования r. Она равна разности i" - i'. Тогда i" = i' + r. В критической точке k величина r равна нулю.

Изменение энтропии в процессе парообразования s" - s' = r/T_s.Тогда энтропия сухого насыщенного пара s"  = s' + r/T_s , Дж/(кг^.К). Для заданного давления пара температура T_s  и энтропия s" — величины постоянные.

Термодинамические параметры воды и водяного пара (значения парциальных давлений насыщенного пара, удельных объемов воды и сухого пара на нижней и верхней пограничных кривых, плотности пара, энтропии и энтальпии кипящей воды и сухогопара, а также теплоты парообразования) приведены во многих книгах.

4. Влажный воздух

В сушильной технике в качестве рабочего тела широко используют влажный воздух, представляющий собой смесь воздуха и водяного пара. Насыщенным влажным воздухом называют воздух, содержащий максимальное количество пара при данной температуре. Воздух, в котором содержание пара при данной температуре менее максимального, называют ненасыщенным. Насыщенный влажный воздух состоит из сухого воздуха и насыщенного водяного пара, а ненасыщенный влажный воздух представляет смесь сухого воздуха и перегретого водяного пара. Содержащую капельную влагу, выпадающую в виде росы, смесь влажного пара с воздухом называют перенасыщенным влажным воздухом. Температура такого воздуха равна температуре конденсации содержащегося в нем пара. Эту температуру называют температурой точки росы. Для атмосферного воздуха температуре точки росы {р соответствует давление насыщения рц пара, равное его парциальному давлению. Под атмосферным воздухом понимается смесь воздуха и водяного пара, имеющая давление 1 МПа.

Давление насыщения зависит от давления атмосферного воздуха и температуры. Если давление воздуха равно 745 мм рт. ст. (98026 Н/м²), то в зависимости от температуры воздуха давление насыщения p_н меняется следующим образом: