Качество пара

Термодинамика
Классический тепловой двигатель Карно
ветви Классический Статистический Химическая Квантовая термодинамика Равновесие  / Неравновесие
Законы Zeroth Первый Второй В третьих
Системы Закрытая система Изолированная система Состояние Уравнение состояния Идеальный газ Настоящий газ Состояние вопроса Равновесие Контрольный объем Инструменты Процессы Изобарический Изохорический Изотермический Адиабатический Изэнтропический Изентальпический Квазистатический Политропный Бесплатное расширение Обратимость Необратимость Необратимость Циклы Тепловые двигатели Тепловые насосы Тепловая эффективность
Свойства системы Примечание: Сопряженные переменные в курсивом Диаграммы свойств Интенсивные и обширные свойства Функции процесса Работа Высокая температура Функции государства Температура  / энтропия  ( введение ) Давление  / Объем Химический потенциал  / число частиц Качество пара Сниженные свойства
Свойства материала Базы данных недвижимости Удельная теплоемкость  ${\ displaystyle c =}$ ${\ displaystyle T}$ ${\ displaystyle \ partial S}$ ${\ displaystyle N}$ ${\ displaystyle \ partial T}$ Сжимаемость  ${\ displaystyle \ beta = -}$ ${\ displaystyle 1}$ ${\ displaystyle \ partial V}$ ${\ displaystyle V}$ ${\ displaystyle \ partial p}$ Тепловое расширение  ${\ Displaystyle \ альфа =}$ ${\ displaystyle 1}$ ${\ displaystyle \ partial V}$ ${\ displaystyle V}$ ${\ displaystyle \ partial T}$
Уравнения Теорема Карно Теорема Клаузиуса Фундаментальное отношение Закон идеального газа Максвелл отношения Взаимные отношения Онзагера Уравнения Бриджмена Таблица термодинамических уравнений
Потенциал Свободная энергия Свободная энтропия Внутренняя энергия ${\displaystyle U(S,V)}$ Энтальпия ${\displaystyle H(S,p)=U+pV}$ Свободная энергия Гельмгольца ${\displaystyle A(T,V)=U-TS}$ Свободная энергия Гиббса ${\displaystyle G(T,p)=H-TS}$
История Культура История Общий Энтропия Газовые законы Машины "вечный двигатель" Философия Энтропия и время Энтропия и жизнь Броуновская трещотка Демон Максвелла Парадокс тепловой смерти Парадокс лошмидта Синергетика Теории Теория калорийности Теория тепла Vis viva («живая сила») Механический эквивалент тепла Сила мотивации Ключевые публикации " Экспериментальное исследование ... тепла " « О равновесии гетерогенных веществ » « Размышления о движущей силе огня » Сроки Термодинамика Тепловые двигатели Изобразительное искусство Образование Термодинамическая поверхность Максвелла Энтропия как рассеивание энергии
Ученые Бернулли Больцман Карно Клапейрон Клаузиус Каратеодори Duhem Гиббс фон Гельмгольц Джоуль Максвелл фон Майер Онсагер Ренкин Смитон Шталь Томпсон Томсон ван дер Ваальс Waterston
Книга Категория
v т е

В термодинамике , качество пары является массовой долей в насыщенной смеси , которая является парой ; ^[1] 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 . 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:${\displaystyle \chi }$

${\displaystyle \chi ={\frac {m_{\text{vapor}}}{m_{\text{total}}}}}$

где указывает массу.${\displaystyle m}$

Другое определение, используемое инженерами-химиками, определяет качество ( q ) жидкости как долю насыщенной жидкости. ^[2] Согласно этому определению, насыщенный пар имеет q = 0 . У насыщенной жидкости q = 1 . ^[3]

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 перенасыщенных паров):

${\displaystyle \chi _{eq}={\frac {h-h_{f}}{h_{fg}}}}$; где h - удельная энтальпия смеси, определяемая как:

${\displaystyle h={\frac {m_{f}\cdot h_{f}+m_{g}\cdot h_{g}}{m_{f}+m_{g}}}.}$

Индексы f и g относятся к насыщенной жидкости и насыщенному газу соответственно, а fg относятся к испарению. ^[4]

Расчет [ править ]

Приведенное выше выражение для качества пара может быть выражено как:

${\displaystyle \chi ={\frac {y-y_{f}}{y_{g}-y_{f}}}}$

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 жидкое и пар .${\displaystyle y}$${\displaystyle y_{f}}$${\displaystyle y_{g}-y_{f}}$${\displaystyle y_{f}}$${\displaystyle y_{g}}$

Другое выражение той же концепции:

${\displaystyle \chi ={\frac {m_{v}}{m_{l}+m_{v}}}}$

где - масса пара, - масса жидкости.${\displaystyle m_{v}}$${\displaystyle m_{l}}$

Качество Steam и работа [ править ]

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. ^{[ необходима цитата ]} Пар высокого качества не разъедает паровой двигатель. Паровые двигатели используют водяной пар ( пар ) для толкания поршней или турбин, и это движение создает работу . Количественно описанное качество пара(сухость пара) - это доля 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, на котором 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. ^{[5] [6]}

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

Ссылки [ править ]