Kvalita páry - Vapor quality

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

  1. ^ Cengel, Yunus A .; Boles, Michael A. (2002). Termodynamika: inženýrský přístup. Boston, Massachusetts: McGraw-Hill. str. 79. ISBN  0-07-121688-X.
  2. ^ Wankat, Philip C. (1988). Rovnovážné odstupňované separace. Upper Saddle River, New Jersey: Prentice Hall. str.119–121. ISBN  0-13-500968-5.
  3. ^ Příručka Perryho chemického inženýra (7. vydání), s. 13-29
  4. ^ 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.
  5. ^ Soo, Shao L. (1989). Částice a kontinuum: Vícefázová dynamika tekutin. CRC Press.
  6. ^ Menon, E. Sashi. (2005). Manuální výpočty potrubí New York: McGraw-Hill.