Термодинамические процессы реальных газов и паров

Термодинамические свойства паров и жидкостей. Фазовые переходы. Расчет параметров влажного пара.

Термодинамические свойства пара и газа различны, поэтому свойства парогазовой смеси зависят от ее количественного состава. Если же в смеси содержится значительное количество пара в состоянии, близком к сжижению, то применение к такой смеси законов идеальных газов приводит к определенной погрешности и тем большей, чем больше содержится пара в парогазовой смеси.

Термодинамические свойства пара и газа различны, поэтому свойства парогазовой смеси зависят от ее количественного состава. При небольших содержаниях пара или небольших давлениях ненасыщенный газ обладает свойствами, близкими к свойствам идеального газа, законы которого могут быть применены в этом случае с достаточно высокой степенью точности. Если же в смеси содержится значительное количество пара в состоянии, близком к сжижению, то применение к такой смеси законов идеальных газов приводит к определенной погрешности и тем большей, чем больше содержится пара в парогазовой смеси.

Исследуютсятермодинамические свойства паров, жидкостей, твердых тел. Появляются десятки уравнений состояния вещества, изучаются фазовые равновесия и фазовые превращения, ведется исследование электрических и магнитных процессов лучистой энергии, химических реакций, термодинамики реальных тел.

Для жидкостей - состояние реальной жидкости при стандартном давлении; иногда приводяттермодинамические свойства гипотетического пара этой жидкости в состоянии идеального газа и при стандартном давлении.

Влажность пара — отношение содержащейся в насыщенном паре капельной жидкости к общему количеству смеси фаз

Y=Gf/Gf+Gs где — масса жидкой фазы, — масса сухого пара. Аналогично определяется сухость пара

X=Gs/Gf+Gs=1-y Обе величины могут, очевидно, принимать значения от 0 до 1. В расширенном понимании сухость пара, или паросодержание жидкостно-паровой смеси, можно определить через энтальпию среды и энтальпии насыщенной жидкости и сухого насыщенного пара как

X=i-i`/i``-i` Данная величина может быть отрицательной для недогретой до кипения воды и превосходить единицу для перегретого пара.

Реальные газы отличаются от идеальных газов тем, что молекулы этих газов имеют объемы и связаны между собой силами взаимодействия, которые уменьшаются с увеличением расстояния между молекулами. При практических расчетах различных свойств реальных газов наряду с уравнением состояния применяется отношение P·?/(R·T) =?.

Так как для идеальных газов при любых условиях P·? = R·T, то для этих газов? = 1. Следовательно, величина коэффициента?выражает отклонение свойств реального газа от свойств идеального. Величина? для реальных газов в зависимости от давления и температуры может принимать значения больше или меньше единицы и только при малых давлениях и высоких температурах она практически равна единице. Тогда реальные газы можно рассматривать как идеальные.

В связи с отличием свойств реального газа от свойств идеального газа нужно иметь новые уравнения состояния, которые связывали бы значения P, v, T и давали бы возможность рассчитывать некоторые свойства газов для разных условий. Были предложены различные уравнения состояния реальных газов, но ни одно из них не решает проблему для общего случая. Наиболее простое расчетное уравнение имеет вид:

·? = R·(1 - А/? - B/? 2), (1)

где А и В - первый и второй (вириальные) коэффициенты, являющиеся функцией только температуры.

При расчете свойств многих реальных газов уравнения такого типа получили большое распространение. Так, наиболее простым и качественно верно отображающим поведение реального газа, является уравнение, предложенное Ван-дер-Ваальсом:

(P + a/? 2)·(? - b) = R·T (2),

а, b - постоянные величины, первая учитывает силы взаимодействия, вторая учитывает размер молекул

/? 2 - (3)

(3) характеризует добавочное давление, под которым находится реальный газ вследствие сил сцепления между молекулами и называется внутренним давлением. Для жидких тел это давление имеет большие значения (например, для воды при 200С составляет 1050 МПа), а для газов из-за малых сил сцепления молекул оно очень мало. Поэтому внешнее давление, под которым находится жидкость, оказывает ничтожное влияние на её объем, и жидкость считают несжимаемой. В газах в виду малости значения a/? 2 внешнее давление легко изменяет их объем.

Дата добавления: 2015-05-09