Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара. Термодинамические свойства воды и водяного пара в состоянии насыщения
0 10 20 30 40 | 0,0009953 0,0009956 0,0009972 0,0009999 0,0010034 | 10,1 51,7 93,2 134,7 176,3 | 0,0005 0,1500 0,2942 0,4334 0,5682 | 0,0009948 0,0009951 0,0009968 0,0009995 0,0010030 | 11,1 52,7 94,2 135,7 177,2 | 0,0006 0,1499 0,2939 0,4331 0,5678 | 0,0009943 0,0009947 0,0009964 0,0009991 0,0010026 | 12,1 53,6 95,1 136,6 178,1 | 0,0006 0,1498 0,2937 0,4328 0,5674 | 0,0009938 0,0009942 0,0009959 0,0009986 0,0010021 | 13,1 54,6 96,0 137,4 178,9 | 0,0006 0,1497 0,2935 0,5670 |
50 60 70 80 90 | 0,0010077 0,0010126 0,0010182 0,0010244 0,0010312 | 217,8 259,4 301,1 342,8 384,6 | 0,6989 0,8257 0,9489 1,0687 1,1854 | 0,0010073 0,0010122 0,0010178 0,0010240 0,0010308 | 218,7 260,3 301,9 343,6 385,4 | 0,6984 0,9483 1,0680 1,1847 | 0,0010068 0,0010118 0,0010174 0,0010235 0,0010303 | 219,6 261,1 302,7 344,4 386,2 | 0,6979 0,8246 0,9477 1,0674 1,1840 | 0,0010064 0,0010113 0,0010169 0,0010231 0,0010298 | 220,4 262,0 303,6 345,2 386,9 | 0,6975 0,8241 0,9471 1,0668 1,1833 |
100 110 120 130 140 | 0,0010386 0,0010465 0,0010551 0,0010642 0,0010739 | 426,5 468,5 510,6 552,9 595,4 | 1,2992 1,4102 1,5188 1,6250 1,7291 | 0,0010381 0,0010460 0,0010545 0,0010636 0,0010733 | 427,2 469,2 511,3 553,6 596,1 | 1,2984 1,4094 1,5179 1,6241 1,7281 | 0,0010376 0,0010455 0,0010540 0,0010630 0,0010727 | 428,0 470,0 512,0 554,3 596,7 | 1,2977 1,4086 1,5170 1,6232 1,7271 | 0,0010371 0,0010450 0,0010534 0,0010624 0,0010721 | 428,8 470,7 512,8 555,0 597,4 | 1,2969 1,4078 1,5162 1,6222 1,7261 |
150 160 170 180 190 | 0,0010843 0,0010954 0,0011072 0,0011199 0,0011335 | 638,1 681,0 724,2 767,8 811,6 | 1,8312 1,9315 2,0301 2,1272 2,2230 | 0,0010837 0,0010947 0,0011065 0,0011191 0,0011326 | 638,7 681,6 724,8 768,3 812,1 | 1,8301 1,9304 2,0289 2,1259 2,2216 | 0,0010830 0,0010940 0,0011058 0,0011183 0,0011317 | 639,3 682,2 725,4 812,6 | 1,8291 1,9292 2,0277 2,1246 2,2202 | 0,0010824 0,0010933 0,0011050 0,0011175 0,0011308 | 640,0 682,8 725,9 769,4 813,1 | 1,8280 1,9281 2,0265 2,1233 2,2188 |
200 210 220 230 240 | 0,0011480 0,0011636 0,0011805 0,0011988 0,0012188 | 855,9 946,0 991,8 1038 | 2,3176 2,4112 2,5040 2,5961 2,6878 | 0,0011470 0,0011626 0,0011793 0,0011975 0,0012173 | 856,4 901,1 946,3 992,1 1038,6 | 2,3161 2,4096 2,5022 2,5942 2,6857 | 0,0011461 0,0011615 0,0011782 0,0011962 0,0012158 | 856,8 901,4 946,6 992,3 1038,8 | 2,315 2,408 2,501 2,592 2,684 | 0,0011451 0,0011605 0,0011770 0,0011949 0,0012144 | 857,2 901,8 946,9 992,6 1038,9 | 2,313 2,406 2,499 2,590 2,682 |
250 260 270 280 290 | 0,0012406 0,0012648 0,0012917 0,0013221 0,0013570 | 1086 1134 1184 1235 1288 | 2,7794 2,8711 2,9634 3,0567 3,1517 | 0,0012389 0,0012628 0,0012894 0,0013194 0,0013536 | 1085,9 1134,3 1183,8 1234,7 1287,5 | 2,7771 2,8686 2,9605 3,0535 3,1480 | 0,0012373 0,0012609 0,0012872 0,0013167 0,0013504 | 1086,0 1134,2 1183,5 1234,3 1286,8 | 2,775 2,866 2,958 3,050 3,144 | 0,0012356 0,0012590 0,0012850 0,0013141 0,0013472 | 1134,1 1183,3 1233,9 1286,1 | 2,773 2,864 2,955 3,047 3,141 |
300 310 | 0,0013978 0,0014472 | 1343,7 1402,6 | 3,2494 3,3513 | 0,0013936 0,0014416 | 1342,6 1400,9 | 3,2450 3,3459 | 0,0013895 0,0014362 | 1341,5 1399,3 | 3,2407 3,3407 | 0,0013855 0,0014310 | 1340,5 1397,8 | 3,2365 3,3356 |
320 | 0,01924 | 2782,0 | 5,7120 | 0,01625 | 2720,3 | 5,5782 | 0,0014941 | 1461,5 | 3,4464 | 0,0014869 | 1459,2 | 3,4400 |
330 | 0,02042 | 2835,4 | 5,8014 | 0,01754 | 2785,9 | 5,6880 | 0,01501 | 2727,6 | 5,5643 | 0,0015600 | 1526,9 | 3,5532 |
340 | 0,02147 | 2882,1 | 5,8782 | 0,01864 | 2840,4 | 5,7776 | 0,01620 | 2793,4 | 5,6725 | 0,01402 | 2738,8 | 5,5589 |
350 360 370 380 390 | 0,02242 0,02330 0,02414 0,02492 0,02568 | 2924,2 2963,3 2999,9 3034,4 3067,1 | 5,9464 6,0086 6,0659 6,1191 6,1689 | 0,01961 0,02049 0,02131 0,02208 0,02281 | 2888,1 2931,2 2971,1 3008,3 3043,2 | 5,8547 5,9234 5,9859 6,0432 6,0963 | 0,01721 0,01810 0,01893 0,01969 0,02040 | 2848,4 2896,6 2940,4 2980,7 3018,1 | 5,7615 5,8383 5,9070 5,9691 6,0259 | 0,01511 0,01604 0,01688 0,01764 0,01834 | 2804,0 2858,9 2907,5 2951,4 2991,7 | 5,6644 5,7518 5,8280 5,8957 5,9569 |
400 410 420 430 440 | 0,02641 0,02711 0,02779 0,02845 0,02910 | 3098,5 3128,7 3158,1 3186,7 3214,8 | 6,2158 6,2605 6,3031 6,3442 6,3837 | 0,02351 0,02418 0,02483 0,02546 0,02607 | 3076,4 3108,2 3138,9 3168,8 3197,8 | 6,1460 6,1929 6,2376 6,2803 6,3214 | 0,02108 0,02173 0,02235 0,02296 0,02354 | 3053,3 3086,9 3119,1 3150,2 3180,4 | 6,0787 6,1282 6,1750 6,2196 6,2622 | 0,01901 0,01964 0,02025 0,02083 0,02139 | 3029,3 3064,8 3098,6 3131,1 3162,6 | 6,0132 6,0655 6,1147 6,1613 6,2057 |
450 460 470 480 490 | 0,02974 0,03036 0,03098 0,03158 0,03218 | 3242,2 3269,3 3296,0 3322,3 3348,3 | 6,4220 6,4591 6,4953 6,5305 6,5648 | 0,02667 0,02726 0,02784 0,02840 0,02896 | 3226,2 3254,1 3281,6 3308,6 3335,3 | 6,3609 6,3992 6,4364 6,4725 6,5077 | 0,02411 0,02467 0,02521 0,02575 0,02627 | 3209,9 3238,6 3266,9 3294,6 3322,0 | 6,3032 6,3427 6,3810 6,4181 6,4542 | 0,02194 0,02247 0,02299 0,02350 0,02400 | 3193,1 3222,8 3251,9 3280,4 3308,5 | 6,2482 6,2890 6,3284 6,3666 6,4036 |
500 510 520 530 540 | 0,03277 0,03335 0,03392 0,03449 0,03505 | 3374,1 3399,7 3425,1 3450,3 3475,4 | 6,5984 6,6313 6,6635 6,6951 6,7262 | 0,02951 0,03005 0,03058 0,03111 0,03163 | 3361,6 3387,8 3413,7 3439,4 3464,9 | 6,5420 6,5756 6,6085 6,6407 6,6723 | 0,02679 0,02730 0,02780 0,02829 0,02878 | 3349,0 3375,6 3402,1 3428,2 3454,2 | 6,4893 6,5236 6,5571 6,5899 6,6220 | 0,02448 0,02496 0,02544 0,02590 0,02637 | 3336,1 3363,4 3390,3 3417,0 3443,4 | 6,4395 6,4746 6,5088 6,5422 6,5749 |
550 560 570 580 590 | 0,03561 0,03616 0,03671 0,03726 0,03780 | 3500,4 3525,4 3550,2 3574,9 3599,5 | 6,7568 6,7869 6,8165 6,8456 6,8743 | 0,03215 0,03266 0,03317 0,03367 0,03417 | 3490,3 3515,6 3540,8 3565,8 3590,7 | 6,7034 6,7340 6,7640 6,7935 6,8225 | 0,02926 0,02974 0,03022 0,03068 0,03115 | 3480,0 3505,7 3531,3 3556,7 3581,9 | 6,6536 6,6847 6,7152 6,7451 6,7745 | 0,02682 0,02727 0,02772 0,02816 0,02859 | 3469,7 3495,8 3521,7 3547,5 3573,0 | 6,6071 6,6386 6,6695 6,6999 6.7297 |
600 | 0,0383 | 3624,0 | 6,9025 | 0,0347 | 3615,5 | 6,8511 | 0,0316 | 3607,0 | 6,8034 | 0,0290 | 3598,4 | 6,7590 |
: , ? ? ? ? , 4. , ? ? : |
.1 ( )
|
Термодинамические свойства воды и водяного пара в состоянии насыщения (по давлению) [1]Таблица 2
|
Таблицы термодинамических свойств воды и 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 на межгосударственных уровнях.
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 оС.
Таблицы содержат все данные, необходимые для расчетов термодинамических параметров в области жидкости, влажного пара и в области перегретого пара. В таблицах не приведены значения внутренней энергии, для ее расчета используется соотношение u = h - Рv. При расчете внутренней энергии необходимо обратить внимание на соответствие единиц измерения энтальпии h, она в таблицах приведена в килоджоулях на килограмм (кДж/кг), и произведения pv, при использовании давления в килопаскалях (кПа) это произведение тоже будет в килоджоулях на килограмм (кДж/кг).
Таблицы построены следующим образом. Первая и вторая таблицы описывают свойства воды и водяного пара в состоянии насыщения как функции от температуры (1-я таблица) и давления (2-я таблица). Эти две таблицы дают зависимость параметров на линиях x = 0 (вода в состоянии насыщения) и x = 1 (сухой насыщенный пар) от температуры и давления. Нахождение всех параметров ведется по одной величине; в табл. 1 – по температуре, в табл. 2 – по давлению насыщения. Эти определяющие параметры находятся в крайних левых столбцах таблиц. Далее в правых столбцах идут соответствующие Рн и tн величины: v' и v", h' и h", r=h"-h', s' и s", s"-s'. Параметры с одним штрихом относятся к воде в состоянии насыщения, с двумя штрихами – к сухому насыщенному пару. Величины параметров влажного насыщенного пара определяются расчетным путем с использованием степени сухости x. Для облегчения этих расчетов в таблицах даны величины r и s"-s'. Например, определение удельного объема, энтальпии и энтропии влажного пара ведется по формулам
vх = v' + x(v" - v') ;hx = h' + xr;sx = s' + x(s" - s').
Диапазон определяющих параметров этих таблиц: от t=0 oС до tкр=374,12 oС и от Р=0,0061 бар до Ркр=221,15 бар, т.е. нижний предел – тройная точка воды, верхний предел – критическая точка воды.
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.
Следующая – третья – таблица описывает свойства воды и перегретого пара. Их диапазон от 0 до 1000 oС (может быть и до 800 oС) и от 1 кПа до 100 МПа. В качестве определяющих параметров здесь необходимы две величины. В 3-х таблицах – это давление – верхняя горизонтальная строка – и температура – левая крайняя колонка. Под строкой давлений дается прямоугольник, в котором приведены все параметры состояния насыщения, соответствующие данному давлению. Это позволяет быстро ориентироваться в фазовом состоянии воды и пара и, не листая таблицы, выполнять необходимые расчеты для различных фазовых состояний воды. Каждому давлению и температуре в 3-х таблицах даны v, h, s в соответствующих вертикальных колонках.
Для наглядной ориентации параметры жидкой фазы и паровой отделены в этих колонках жирными горизонтальными линиями. Выше этих линий находится жидкая фаза воды, ниже – перегретый пар. При давлениях выше критического (22,12 МПа) эти разделительные линии отсутствуют, т.к. при сверхкритических параметрах нет линии видимого фазового перехода жидкости в пар.
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:
1) при Р = const:
t < tн – жидкая фаза воды,
t > tн – перегретый пар,
t = tн – необходим 3-й параметр,
например:
h = h'- кипящая вода,
h = h" – сухой насыщенный пар,
h' < h < h" – влажный пар,
h < h' – жидкая фаза воды,
h > h" – перегретый пар,
h' < h < h" – влажный пар.
2) при t = const:
Р < Рн – перегретый пар,
Р > Рн – жидкая фаза воды,
Р = Рн – аналогично t = tн при Р=const с ориентацией на h, v, s.
Некоторыение выпуски таблиц включают в себя 2 части: 1-я в СИ, где Р – в Па, h – в кДж/кг, и 2-я в СГС, где Р – в кгс/см2, а h – в ккал/кг.
6.8. Диаграмма T,s для воды и водяного пара
Для иллюстрации процессов изменения состояния воды и водяного пара и паровых циклов широко используется T,s- диаграмма. Она дает большой объем информации, позволяющий судить об особенностях энергетических эффектов и о тепловой экономичности циклов.
Нулевое значение энтропии соответствует тройной точке жидкости (0,01 оС или 273,16 К и 611,2 Па). Построение линий постоянных параметров и функций состояния проводится по данным таблиц термодинамических свойств воды и водяного пара. Используя табличные значения зависимости между температурой насыщения Тн и энтропией кипящей жидкости s' и сухого насыщенного пара s", можно построить нижнюю (х=0) и верхнюю (х=1) пограничные кривые. Эти пограничные кривые соединяются в критической точке К с координатами Ткр=647,27 К (374,12 оС) и sкр = 4,4237 кДж/(кг·К). Линия х = 0 начинается в тройной точке жидкости при Т = 273,16 К и s1' = 0. Сухому насыщенному пару в тройной точке соответствует энтропия sN"=9,1562 кДж/(кг·К) (см. рис. 6.21, точка N). Ниже горизонтали 1N находится зона сублимации, здесь слева от линии х = 1 – область твердой фазы и пара, а справа от линии х = 1 – область перегретого пара. Выше линии х = 0 находится область жидкой фазы, а выше линии х=1 находится область перегретого пара. Видимой зоны перехода от области жидкой фазы к области пара при сверхкритических параметрах нет, условно этот переход можно брать по критическим параметрам Ткр, Ркр или vкр, считая область выше критической точки и правее Ркр или vкр областью пара.
Изобара докритического давления в T,s- диаграмме представляет собой сложную кривую 1234. Она состоит из трех частей: 12 – в области жидкости, 23 – в области влажного насыщенного пара, 34 – в области перегретого пара. Конфигурация изобары может быть установлена при использовании углового коэффициента из выражения
¶qp = (cpdT)p = (Tds)p ,
откуда угловой коэффициент будет равен
. (6.28)
Исходя из выражения углового коэффициента (6.28), который определяет угол наклона касательной к изобаре, следует, что в области жидкости и в области перегретого пара при подводе теплоты значения Т/cp и s возрастают, угол наклона касательной увеличивается, т.е. здесь изобара представляет собой вогнутую кривую. Причем в области жидкости при небольших давлениях cp – величина, мало изменяющаяся в зависимости от температуры, и изобара представляет собой логарифмическую кривую. В области перегретого пара cp сильно зависит от температуры и изобара представляет собой логарифмическую кривую с переменной логарифмикой (о характере изменения cp в области перегретого пара было написано ранее). В области влажного насыщенного пара изобара совпадает с изотермой, cp=±¥, и в T,s- диаграмме она представляет горизонтальную прямую 23.
При небольших давлениях (до 100 бар) изобары жидкости очень близки к нижней пограничной кривой (х = 0). Поэтому при использовании T,s- диаграммы для иллюстраций процессов воды и пара часто считают, что изобары жидкости совпадают с линией х=0.
Площадь под изобарой 12 (нагрев жидкости) соответствует теплоте жидкости q', под изобарой 23 (парообразование) – теплоте парообразования r, под 34 (перегрев пара) – теплоте перегрева qп. Площадь под процессом 2e соответствует теплоте, расходуемой на испарение x-й доли из 1 кг насыщенной жидкости.
Для любого состояния в области влажного насыщенного пара (точка е) степень сухости может быть определена графически в виде отношения двух отрезков изобары между пограничными кривыми х=0 и х=1:
.
По этому принципу можно построить линии постоянных степеней сухости х=const.
Изобара критического давления в критической точке К имеет перегиб, здесь касательная к ней есть горизонтальная прямая. Изобары сверхкритического давления не попадают в область влажного пара и представляют собой непрерывно повышающиеся кривые с точками перегиба, в которых касательные имеют минимальный наклон. Этим точкам соответствуют максимальные значения изобарной теплоемкости.
Изохоры с v < vкр пересекают только нижнюю пограничную кривую х=0 и размещаются в области жидкости при высоких давлениях и температурах, а в области влажного насыщенного пара – при низких давлениях и температурах.
Для всех изохор, соответствующих удельному объему больше удельного объема жидкости в тройной точке воды, с понижением давления и температуры влажного пара его степень сухости стремится к нулю, но никогда его не достигнет, поэтому изохоры никогда не достигают нижней пограничной кривой (за исключением аномальной области в интервале температур 0 - 8 оС).
Изохоры с v > vкр в области перегретого пара представляют собой вогнутые кривые (круче изобар), а в области влажного пара - кривые двоякой кривизны: выпуклые - при больших степенях сухости и вогнутые - при малых степенях сухости. При этом они пересекают только правую пограничную кривую х = 1.
На рис. 6.21 показаны линии постоянных энтальпий h=const. В области перегретого пара изоэнтальпа представляет собой плавную кривую с отрицательным тангенсом угла наклона к ней. Изоэнтальпы, переходящие из области влажного пара в область жидкости, имеют ярко выраженную точку излома на линии х = 0. В области жидкости наклон изоэнтальпы изменяется так, что при малых значениях энтальпий с повышением давления температура понижается, а при больших значениях энтальпий повышение давления сопровождается и повышением температуры.
На рис. 6.21 в точках 2 и 3 проведены касательные к пограничным кривым х=0 и х=1. Подкасательные c' и c" представляют собой теплоемкости жидкости и сухого насыщенного пара на пограничных кривых (при изменении состояния по х=0 и х=1). Оказывается, что c'>0, а c"<0. Последнее означает, что при понижении температуры для поддержания пара в состоянии сухого насыщенного к нему необходимо подводить теплоту.
poisk-ru.ru