Качество пара

В термодинамике представляющей качество пара — это массовая доля , насыщенной смеси собой пар ; ^{[ 1 ]} другими словами, насыщенный пар имеет «качество» 100%, а насыщенная жидкость имеет «качество» 0%. Качество пара — это интенсивная характеристика , которую можно использовать в сочетании с другими независимыми интенсивными свойствами для определения термодинамического состояния рабочего тела системы термодинамической . Оно не имеет значения для веществ, не являющихся насыщенными смесями (например, сжатых или перегретых жидкостей). Качество пара является важной величиной на этапе адиабатического расширения в различных термодинамических циклах (таких как органический цикл Ренкина , цикл Ренкина и т. д.). Рабочие жидкости можно классифицировать по внешнему виду капель в паре на этапе расширения.

Качество $χ$ можно рассчитать, разделив массу пара на массу всей смеси:

\chi ={\frac {m_{\text{vapor}}}{m_{\text{total}}}}

где $m$ означает массу.

Другое определение, используемое в химической технологии, определяет качество ( $q$ ) жидкости как долю насыщенной жидкости. ^{[ 2 ]} По этому определению насыщенная жидкость имеет $q = 0$ . Насыщенный пар имеет $q = 1$ . ^{[ 3 ]}

Альтернативное определение — «равновесное термодинамическое качество». Его можно использовать только для однокомпонентных смесей (например, вода с паром) и принимать значения < 0 (для переохлажденных жидкостей) и > 1 (для перегретых паров):

\chi _{eq}={\frac {h-h_{f}}{h_{fg}}}

где $h$ смеси — удельная энтальпия , определяемая как:

h={\frac {m_{f}\cdot h_{f}+m_{g}\cdot h_{g}}{m_{f}+m_{g}}}.

Индексы $f$ и $g$ относятся к насыщенной жидкости и насыщенному газу соответственно, а $fg$ относится к испарению . ^{[ 4 ]}

Расчет

Приведенное выше выражение для качества пара можно выразить как:

\chi ={\frac {y-y_{f}}{y_{g}-y_{f}}}

где $y$ равна удельной энтальпии , удельной энтропии , удельному объему или удельной внутренней энергии , $y_{f}$ – значение специфического свойства насыщенного жидкого состояния и $y_{g}-y_{f}$ – значение специфического свойства вещества в зоне купола, которое мы можем найти как в жидкости, так и в жидкости. $y_{f}$ и пар $y_{g}$ .

Другое выражение той же концепции:

\chi ={\frac {m_{v}}{m_{l}+m_{v}}}

где $m_{v}$ - масса пара и $m_{l}$ представляет собой жидкую массу.

Качество и работа пара

Идея качества пара возникла из термодинамики , где важным применением была паровая машина . Пар низкого качества будет содержать высокий процент влаги и, следовательно, будет легче повредить компоненты. ^{[ нужна ссылка ]} Высококачественный пар не вызовет коррозию парового двигателя. Паровые двигатели используют водяной пар ( пар ) для толкания поршней или турбин, и это движение создает работу . Количественно описываемое качество пара (сухость пара) представляет собой долю насыщенного пара в насыщенной пароводяной смеси. Другими словами, качество пара 0 указывает на 100% жидкости, а качество пара 1 (или 100%) указывает на 100% пара.

Качество пара, из которого подаются паровые свистки , варьируется и может влиять на частоту . Качество пара определяет скорость звука , которая снижается с уменьшением сухости из-за инерции жидкой фазы . Также удельный объем пара для данной температуры уменьшается с уменьшением сухости. ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}

Качество пара очень полезно при определении энтальпии насыщенных смесей воды и пара, поскольку энтальпия пара (газообразное состояние) на много порядков превышает энтальпию воды (жидкое состояние).

Ссылки

^ Ценгель, Юнус А.; Болес, Майкл А. (2002). Термодинамика: инженерный подход . Бостон, Массачусетс : МакГроу-Хилл . п. 79. ИСБН 0-07-121688-Х .
^ Ванкат, Филип К. (1988). Равновесное поэтапное разделение . Река Аппер-Сэддл, Нью-Джерси: Прентис-Холл. стр. 119–121 . ISBN 0-13-500968-5 .
^ Справочник инженеров-химиков Перри (7-е издание), стр. 13-29.
^ Гиасиан, С. Мостафа (2008). Двухфазный поток, кипение и конденсация в обычных и миниатюрных системах . Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета. п. 96. ИСБН 978-0-521-88276-7 .
^ Су, Шао Л. (1989). Частицы и континуум: многофазная гидродинамика. ЦРК Пресс.
^ Менон, Э. Саши. (2005). Руководство по расчетам трубопроводов. Нью-Йорк: МакГроу-Хилл.

[boles-1] Ценгель, Юнус А.; Болес, Майкл А. (2002). Термодинамика: инженерный подход . Бостон, Массачусетс : МакГроу-Хилл . п. 79. ИСБН 0-07-121688-Х .

[2] Ванкат, Филип К. (1988). Равновесное поэтапное разделение . Река Аппер-Сэддл, Нью-Джерси: Прентис-Холл. стр. 119–121 . ISBN 0-13-500968-5 .

[3] Справочник инженеров-химиков Перри (7-е издание), стр. 13-29.

[4] Гиасиан, С. Мостафа (2008). Двухфазный поток, кипение и конденсация в обычных и миниатюрных системах . Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета. п. 96. ИСБН 978-0-521-88276-7 .

[5] Су, Шао Л. (1989). Частицы и континуум: многофазная гидродинамика. ЦРК Пресс.

[6] Менон, Э. Саши. (2005). Руководство по расчетам трубопроводов. Нью-Йорк: МакГроу-Хилл.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]