7.4. Сухой насыщенный пар

В фазовых диаграммах Р,v- и T,s cостояния сухого насыщенного пара определяются точками правой пограничной кривой К-Л на линии х=1 рис. 7.12 и 7.13.

Процесс 2-3 фазового перехода жидкости от состояния насыщения в сухой насыщенный пар является изобарно-изотермическим, т.е. здесь изобара совпадает с изотермой насыщения воды. Рассмотрим методику определения калорических параметров сухого насыщенного пара.

Теплота, затраченная на превращение 1 кг жидкости в состоянии насыщения (кипения) в сухой насыщенный пар при постоянном давлении (температуре), называется удельной теплотой парообразования и обозначается буквой r, она может быть определена экспериментально.

Все параметры сухого насыщенного пара отмечаются двумя штрихами (v", h", s" и т.д.). Исходя из первого закона термодинамики для процесса парообразования можно записать:

(7.9)

В процессе парообразования температура не изменяется, следовательно, разность внутренних энергий u" - u' соответствует только изменению потенциальной ее составляющей или, как ее называют, работе дисгрегации (разъединения молекул), т.е. собственно работе перевода жидкости в пар. Она называется внутренней теплотой парообразования и обозначается буквой r:

(7.10)

Работа изменения объема при парообразовании называется внешней теплотой парообразования и обозначается буквой Y:

(7.11)

В диаграмме Р,v она представлена площадью под горизонталью 2-3 (рис.7.12). Использовав введенные обозначения, уравнение (7.9) можно представить в виде

(7.12)

При критическом давлении все члены равенства (7.12) равны нулю: r=r=j=0

В изобарном процессе 1-2-3 (рис.7.13) затрачивается теплота для нагрева жидкости от t=0 ⁰С до состояния сухого насыщенного пара, называющаяся полной теплотой сухого насыщенного пара:

(7.13)

Эта теплота и все ее слагаемые зависят от давления или от температуры насыщения. Зависимость этих величин от температуры насыщения представлена на рис. 7.14.

Теплоту парообразования можно выразить через разницу энтальпий (7.9). Следовательно, энтальпию сухого насыщенного пара можно определить как

(7.14)

Из рис. 7.14 видно, что l" имеет максимум. Поскольку Рv_o' несоизмеримо мала по сравнению с l", то и h" имеет максимум. При этом важно отметить, что максимум энтальпии сухого насыщенного пара h" находится при температуре меньшей, чем у критической точки.

Внутренняя энергия сухого насыщенного пара определяется из соотношения

(7.15)

Изменение энтропии при изобарно-изотермическом процессе парообразования 2-3 может быть определено как

(7.16)

откуда получаем значение энтропии сухого насыщенного пара

(7.17)