/Л/-диаграмма водяного пара

На рис. 4.2 представлена фазовая рт-диаграмма, которая представляет собой график зависимости удельного объема воды и водяного пара от давления (см. параграф 1.5).

Линия AF показывает зависимость удельного объема воды от давления при температуре t = 0 °C, т. е. это изотерма воды при нулевой температуре. Область, заключенная между этой изотермой и осью ординат, является областью равновесного сосуществования жидкой и твердой фаз. Линия AF почти параллельна оси ординат, так как вода практически несжимаемая жидкость. Поэтому удельный объем Vq воды в процессе сжатия изменяется незначительно.

При нагреве воды при некотором постоянном давлении р удельный объем будет увеличиваться и при достижении температуры кипения в точке А удельный объем v' жидкости становится максимальным. С увеличением давления температура кипения возрастает и удельный объем г/ в точке А' будет больше, чем в точке А.

Зависимость удельного объема и' от давления на рт-диаграмме изображается линией АК, называемой пограничной кривой жидкости. Всюду на этой кривой степень сухости х = 0.

Дальнейший подвод к жидкости теплоты при неизменном давлении приводит к процессу парообразования (ему соответствует линия АВ), который заканчивается в точке В'. Пар в этой точке будет сухим насыщенным с удельным объемом v".

Процесс (ему соответствует линия А В') является одновременно изобарным и изотермическим.

Зависимость удельного объема v" от давления представлена кривой КВ, которая называется пограничной кривой пара. На этой кривой степень сухости х = 1.

Если в состоянии, характеризуемом точкой В' (или В" при большем давлении), к пару подводить теплоту, то его температура и удельный объем будут увеличиваться. Линия B’D соответствует процессу перегрева пара.

Таким образом, кривые А К и КВ делят область диаграммы на три части. Левее кривой АК расположена область жидкости. Между кривыми АК и КВ расположена область двухфазной системы, включающей пар и жидкость (пароводяная смесь). Правее кривой КВ и выше точки К расположена область перегретого пара.

Точка К называется критической точкой (см. параграфы 1.5 и 4.2). Параметры критической точки для воды: t_K = 374,16°С; р_к = 22,12 МПа; = = 0,0032 м³/кг; i_K = 2095,2 кДж/(кг-К).

Точка А характеризует состояние кипящей жидкости в тройной точке (см. параграф 4.2). Температура кипения воды в этой точке ?₀ ⁼ 0,001°С «~ 0 °C. Если в состоянии, характеризуемом тройной точкой, к жидкости подводить теплоту, то процесс кипения будет происходить по изобаре, являющейся одновременно нулевой изотермой, которая при выбранном масштабе изображения кривых практически совпадает с осью абсцисс.

Между кривыми х = 0 и х = 1 расположены кривые промежуточных степеней сухости. Все они исходят из точки К. Одна из таких кривых со степенью сухости х = Х приведена на рис. 4.2.

Удельное количество работы / = Jpdv, полученной в процессе или цикле, на рт-диаграмме изображается соответствующей площадью под кривой процесса или внутри цикла (рис. 4.7, а; 4.8, а; 4.9, а).