Качество пара - Vapor quality

В термодинамике , качество пары является массовой долей в насыщенной смеси , которая является парой ; Другими словами, насыщенный пар имеет «качество» 100%, а насыщенная жидкость имеет «качество» 0%. Качество пара - это интенсивное свойство, которое можно использовать в сочетании с другими независимыми интенсивными свойствами для определения термодинамического состояния рабочего тела термодинамической системы . Это не имеет значения для веществ, которые не являются насыщенными смесями (например, сжатые жидкости или перегретые жидкости ). Качество пары является важной величиной при адиабатический стадии расширения в различных термодинамических циклах (например , органический цикл Ренкина , Ренкина цикл и т.д.). Рабочие жидкости можно классифицировать по внешнему виду капель в паре на стадии расширения.

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

где указывает массу.

Другое определение, используемое инженерами-химиками, определяет качество ( q ) жидкости как фракцию, которая является насыщенной жидкостью. По этому определению у насыщенного пара q = 0 . У насыщенной жидкости q = 1 .

Альтернативное определение - «равновесное термодинамическое качество». Он может использоваться только для однокомпонентных смесей (например, вода с паром) и может принимать значения <0 (для переохлажденных жидкостей) и> 1 (для перегретых паров):

где h - удельная энтальпия смеси, определяемая как:

Индексы f и g относятся к насыщенной жидкости и насыщенному газу соответственно, а fg относятся к испарению.

Расчет

Вышеприведенное выражение для качества пара может быть выражено как:

где равно удельной энтальпии , удельной энтропии , удельному объему или удельной внутренней энергии , является значением удельного свойства насыщенного жидкого состояния и является значением удельного свойства вещества в зоне купола, которое мы можем найти как в жидком, так и в жидком состоянии. и пар .

Другое выражение той же концепции:

где - масса пара, - масса жидкости.

Качество пара и работа

Идея качества пара возникла у истоков термодинамики , где важным применением была паровая машина . Пар низкого качества будет содержать высокий процент влаги и, следовательно, более легко повредить компоненты. Высококачественный пар не разъедает паровой двигатель. 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 смеси насыщенная вода / пар. Другими словами, качество пара 0 означает 100% воды, а качество пара 1 (или 100%) означает 100% пара.

Качество пара, от которого дуют паровые свистки , варьируется и может влиять на частоту . Качество пара определяет скорость звука , которая уменьшается с уменьшением сухости из - за инерции в жидкой фазе . Кроме того, удельный объем пара для данной температуры уменьшается с уменьшением сухости.

Качество пара очень полезно при определении энтальпии насыщенных смесей вода / пар, поскольку энтальпия пара (газообразное состояние) на много порядков выше энтальпии воды (жидкое состояние).

Рекомендации

  1. ^ Cengel, Юнус А .; Болес, Майкл А. (2002). Термодинамика: инженерный подход . Бостон, Массачусетс : Макгроу-Хилл . п. 79. ISBN   0-07-121688-X .
  2. ^ Wankat, Philip C. (1988). Равновесные ступенчатые разделения . Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси: Prentice Hall. С.  119–121 . ISBN   0-13-500968-5 .
  3. ^ Справочник инженеров-химиков Перри (7-е издание), стр. 13-29
  4. ^ Ghiaasiaan, С. Мустафы (2008). Двухфазный поток, кипение и конденсация в обычных и миниатюрных системах . Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета. п. 96. ISBN   978-0-521-88276-7 .
  5. Су, Шао Л. (1989). Частицы и сплошная среда: многофазная гидродинамика. CRC Press.
  6. ^ Менон, Э. Саши. (2005). Руководство по расчетам трубопроводов. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл.