Kvalita páry - Vapor quality
Termodynamika | ||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
![]() Klasický Carnotův tepelný motor | ||||||||||||
| ||||||||||||
| ||||||||||||
v termodynamika, kvalita páry je hmotnostní zlomek v nasycené směsi, která je pára;[1] jinými slovy, nasycená pára má „kvalitu“ 100% a nasycená kapalina má „kvalitu“ 0%. Kvalita páry je intenzivní vlastnictví které lze použít ve spojení s jinými nezávislými intenzivními vlastnostmi k určení termodynamický stav pracovní tekutiny a termodynamický systém. Pro látky, které nejsou, to nemá žádný význam nasycené směsi (například, stlačené kapaliny nebo přehřáté tekutiny Kvalita páry je důležitá veličina během adiabatického expanzního kroku v různých termodynamických cyklech (např Organický Rankinův cyklus, Rankinův cyklus, atd.). Pracovní kapaliny lze klasifikovat použitím vzhledu kapiček v páře během expanzního kroku.
Kvalitní lze vypočítat vydělením hmotnosti páry hmotou celkové směsi:
kde označuje hmotnost.
Další definice používaná chemickými inženýry definuje kvalitu (q) tekutiny jako frakci, která je nasycenou kapalinou.[2] Podle této definice má nasycená pára q = 0. Nasycená kapalina má q = 1.[3]
Alternativní definicí je „rovnovážná termodynamická kvalita“. Může být použit pouze pro jednosložkové směsi (např. Voda s párou) a může nabývat hodnot <0 (pro podchlazené kapaliny) a> 1 (pro super-nasycené páry):
; kde h je entalpie specifická pro směs, definovaná jako:
.
Dolní indexy f a g označují nasycenou kapalinu a nasycený plyn a fg označují odpařování.[4]
Výpočet
Výše uvedený výraz pro kvalitu páry lze vyjádřit jako:
kde se rovná buď specifická entalpie, charakteristický entropie, konkrétní objem nebo specifická vnitřní energie, je hodnota specifické vlastnosti nasyceného kapalného stavu a je hodnota specifické vlastnosti látky v kupolové zóně, kterou můžeme najít jak kapalnou a pára .
Dalším výrazem stejné koncepce je:
kde je hmotnost páry a je kapalná hmota.
Kvalita páry a práce
Původ myšlenky na kvalitu páry byl odvozen od počátků termodynamika, kde důležitou aplikací byla Parní motor. Nízká kvalita páry by obsahovala vysokou vlhkost procenta, a proto snadněji poškodí komponenty.[Citace je zapotřebí ] Vysoce kvalitní pára by ne korodovat parní stroj. Parní stroje použijte vodní páru (pára ) tlačit písty nebo turbíny a tento pohyb se vytvoří práce. Kvantitativně popsáno kvalita páry (suchá pára) je podíl nasycené páry ve směsi nasycené vody a páry. Jinými slovy, kvalita páry 0 označuje 100% vody, zatímco kvalita páry 1 (nebo 100%) označuje 100% páry.
Kvalita páry, na které parní píšťalky jsou foukané je variabilní a může ovlivnit frekvence. Kvalita páry určuje rychlost zvuku, která klesá s klesající suchostí v důsledku setrvačnost z kapalná fáze. Také konkrétní objem páry pro danou teplotu klesá s klesající suchostí.[5][6]
Kvalita páry je při určování velmi užitečná entalpie nasycené směsi voda / pára, protože entalpie páry (plynný stav) je o mnoho řádů vyšší než entalpie vody (kapalný stav).
Reference
- ^ Cengel, Yunus A .; Boles, Michael A. (2002). Termodynamika: inženýrský přístup. Boston, Massachusetts: McGraw-Hill. str. 79. ISBN 0-07-121688-X.
- ^ Wankat, Philip C. (1988). Rovnovážné odstupňované separace. Upper Saddle River, New Jersey: Prentice Hall. str.119–121. ISBN 0-13-500968-5.
- ^ Příručka Perryho chemického inženýra (7. vydání), s. 13-29
- ^ Ghiaasiaan, S.Mostafa (2008). Dvoufázový tok, var a kondenzace v konvenčních a miniaturních systémech. New York: Cambridge University Press. str. 96. ISBN 978-0-521-88276-7.
- ^ Soo, Shao L. (1989). Částice a kontinuum: Vícefázová dynamika tekutin. CRC Press.
- ^ Menon, E. Sashi. (2005). Manuální výpočty potrubí New York: McGraw-Hill.