Внимание! Перед запуском расчета просмотрите рисунки (рис) или html-копию расчета, чтобы убедиться, что Вам нужен данный расчет и чтобы лишний раз не загружать сервер. «Облегченные сайты (без лишней графики, напрягающей сервер и увеличивающий Ваш трафик) имеют ссылку типа f(x, y). Там выводится только значение запрашиваемого параметра f в зависимости от аргументов x и y, Прошу простить, если в ответах будет избыточное количество знаков после запятой. Округлите ответ сами, пожалуйста! Некоторые расчеты требуют первого приближения (Guess), которое нужно будет изменить, если ответ не получен.
При обращении к расчетам через карманный компьютер необходимо настроить браузер на правильное отображение. Вот примеры выхода на один расчет через карманный компьютер htc X7500: браузер Internet Explorer и браузер Opera
Теплофизические свойства водяного пара: плотность, теплоемкость, теплопроводность
Теплофизические свойства водяного пара при различных температурах на линии насыщения
В таблице представлены теплофизические свойства водяного пара на линии насыщения в зависимости от температуры. Свойства пара приведены в таблице в интервале температуры от 0,01 до 370°С.
Каждой температуре соответствует давление, при котором водяной пар находится в состоянии насыщения. Например, при температуре водяного пара 200°С его давление составит величину 1,555 МПа или около 15,3 атм.
Удельная теплоемкость пара, теплопроводность и его динамическая вязкость увеличиваются по мере роста температуры. Также растет и плотность водяного пара. Водяной пар становится горячим, тяжелым и вязким, с высоким значением удельной теплоемкости, что положительно влияет на выбор пара в качестве теплоносителя в некоторых типах теплообменных аппаратов.
Например, по данным таблицы, удельная теплоемкость водяного пара Cp при температуре 20°С равна 1877 Дж/(кг·град), а при нагревании до 370°С теплоемкость пара увеличивается до значения 56520 Дж/(кг·град).
В таблице даны следующие теплофизические свойства водяного пара на линии насыщения:
Удельная теплота парообразования, энтальпия, коэффициент температуропроводности и кинематическая вязкость водяного пара при увеличении температуры снижаются. Динамическая вязкость и число Прандтля пара при этом увеличиваются.
Теплопроводность водяного пара при различных температурах и давлениях
В таблице приведены значения теплопроводности воды и водяного пара при температурах от 0 до 700°С и давлении от 0,1 до 500 атм. Размерность теплопроводности Вт/(м·град).
Черта под значениями в таблице означает фазовый переход воды в пар, то есть цифры под чертой относятся к пару, а выше ее — к воде. По данным таблицы видно, что значение коэффициента теплопроводности воды и водяного пара увеличивается по мере роста давления.
Теплопроводность водяного пара при высоких температурах
В таблице приведены значения теплопроводности диссоциированного водяного пара в размерности Вт/(м·град) при температурах от 1400 до 6000 K и давлении от 0,1 до 100 атм.
По данным таблицы, теплопроводность водяного пара при высоких температурах заметно увеличивается в области 3000…5000 К. При высоких значениях давления максимум коэффициента теплопроводности достигается при более высоких температурах.
Александров А.А. и др. Справочные таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара
Справочник основан на таблицах, содержащих значения теплофизических свойств жидкой воды и ее пара в широком диапазоне давления и температуры, который охватывает практически все области применения воды.
Кроме того, в справочнике размещены таблицы термодинамических характеристик воды в жидком состоянии и водяного пара в состоянии насыщения при температуре от 0°С до критической температуры воды 373,9°С (с шагом по температуре 0,5-1 градус). Термодинамические свойства перегретого пара и воды рассмотрены в справочнике в интервале температуры от 0 до 1000°С (с шагом 10 градусов) и при давлении (разряжении) от 1 кПа до 100 МПа.
Истинная удельная (массовая) теплоемкость воды и ее пара указана при температуре от 0 до 1000°С в интервале давления от 0,01 до 10 МПа и при температуре 0-800°С (в интервале давления от 11 до 100 МПа). Скорость звука в водяном паре и в жидкой воде представлена в таблицах для двух диапазонов температуры и давления: 0-1000°С при 0,01-10 МПа и 0-800°С при 11-100 МПа.
Динамическая вязкость, теплопроводность воды и ее пара приведены в справочнике для условий 0-800°С и 0,1-100 МПа. Значения числа Прандтля представлены в трех диапазонах: при температурах от 0 до 800°С и давлении от 0,1 до 40 МПа, а также при температуре от 0 до 650°С (давление 41-70 МПа) и 0-500°С при давлении 72-100 МПа.
Таблица термодинамических параметров водяного пара
Инженерные расчеты процессов изменения состояния воды и водяного пара и паровых циклов осуществляются по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара [11]. Эти таблицы составлены на основании надежных экспериментальных данных с согласованием результатов экспериментов и расчетных величин в мировом масштабе.
В нашей стране утвержденным стандартом являются таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара, составленные М.П.Вукаловичем, С.Л.Ривкиным, А.А.Александровым [11].
Они включают в себя данные по термодинамическим свойствам воды и водяного пара в диапазоне изменений давления от 0,0061 до 1000 бар и температуры от 0 до 1000 0 С.
Необходимо отметить, что в качестве определяющего параметра в табл. 1 и 2 можно использовать любой из параметров (v’, v», h’, h», s’, s»), а не только давление и температуру насыщения. Поскольку в инженерной практике Р и t выступают чаще всего в качестве определяющих параметров, их и поместили в левой колонке.
В табл. 3 в качестве определяющих, кроме Р и t, может выступать любая пара параметров: Р, t, v, h, s.
При ориентации в фазовых состояниях воды и пара с использованием таблиц необходимо помнить:
Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара
Для определения параметров состояния воды и водяного пара служат таблицы термодинамических (теплофизических) свойств воды и водяного пара. Современные таблицы составлены с использованием Международной системы единиц СИ. В таблицах приняты следующие обозначения физических величин и их размерности:
p – давление, Па: 1 МПа = 10 3 кПа = 10 6 Па = 10 бар;
t – температура, о С:
v – удельный объем, м 3 /кг;
h – удельная энтальпия, кДж/кг;
s – удельная энтропия, кДж/(кг×град).
В термодинамических расчетах принято параметры (кроме p и t) обозначать для жидкости при температуре насыщения (кипения) индексом «штрих» (v‘, h‘, s‘), для сухого насыщенного пара индексом «два штриха» (v», h», s»), а для влажного насыщенного пара индексом «х» (vх, hх, sх). В таблицах приводятся также значения удельной теплоты парообразования r = h» – h‘ и разности энтальпии в состоянии насыщения s» и s‘.
Для влажного насыщенного пара (степень сухости 0
Причем, v‘ tн параметры воды и пара находятся по таблице перегретого пара
При p £ pкр = 22,115 МПа таблица поделена горизонтальной линией на две части: верхняя – для области жидкости; нижняя – для перегретого пара. Граница раздела этих областей проходит при t = tн.
При p > pкр нет видимого фазового перехода воды в пар и вещество остается однородным (жидкость или пар). Условная граница между жидкостью и паром в этом случае может приниматься по критической изотерме.
Внутренняя энергия для воды и водяного пара в таблицах не приводится, она определяется по формуле:
Если u и h имеют размерность кДж/кг, то давление должно быть выражено в кПа, а удельный объем в м 3 /кг.
Диаграмма h – S(энтальпия – энтропия) находит широкое применение при расчетах паровых процессов и циклов теплоэнергетических установок.
Для практических целей диаграмма h – s выполняется не для всех фазовых областей воды, а только для ограниченной области водяного пара (рис. 2.17).
На рабочей диаграмме h – s наносится густая сетка изобар, изохор, изотерм и линий постоянной степени сухости х. Как уже отмечалось, в области влажного насыщенного пара изотерма совпадает с изобарой, причем геометрически это прямые линии. Чем выше давление, тем изобара круче и ближе к оси ординат.
На практике расчету подлежат четыре основных термодинамических процесса изменения состояния воды и водяного пара: изобарный (p = const), изохорный (v = const), изотермический (Т = const), адиабатный (dq = 0). Изображение указанных процессов в диаграммах p – v и T – s показано на рис. 2.15 и 2.16.
Состояние влажного насыщенного пара определяется в технике давлением р и степенью сухости х. Точка, изображающая этот состояние, находится на пересечении изобары и линии х = const. Состояние перегретого пара определяется давлением р и температурой t. Точка, изображающая состояние перегретого пара лежит на пересечении соответствующей изобары и изотермы.
Рис. 2.17 Рабочая h–s диаграмма водяного пара
Расчеты основных процессов водяного пара можно проводить как аналитическим, так и графическим методом, с применением h – s диаграммы. Аналитический метод сложен из-за громоздкости уравнений состояния водяного пара.
В таблице 2.4 приведены расчетные формулы для определения количества теплоты, работы изменения объема, и изменения внутренней энергии для основных термодинамических процессов.
Таблица 2.4: Расчетные формулы основных термодинамических процессов
