Lecture 1Lecture 1УС БА УУРУС БА УУР. Water and steam. Water and steam

Вода и вВода и вооддяной паряной пар  

11. ШИНГЭНЭЭС УУР ҮҮСЭХ ЯВЦ. ШИНГЭНЭЭС УУР ҮҮСЭХ ЯВЦ VaporizationVaporization ПарообразованиеПарообразование2.Óñ, óóðûí òåðìîäèíàìèêèéí ¿ç¿¿ëýëò¿¿ä2.Óñ, óóðûí òåðìîäèíàìèêèéí ¿ç¿¿ëýëò¿¿ä Thermodynamic properties of water and Thermodynamic properties of water and steamsteam Термодинамические свойства воды и Термодинамические свойства воды и водяного параводяного пара3.Усны уурын төлвийн өөрчлөлтийн 3.Усны уурын төлвийн өөрчлөлтийн процессуудпроцессууд Main Thermodynamic processes of water Main Thermodynamic processes of water and steamand steam Основные термодинамические процессыОсновные термодинамические процессы воды и воды и водяного пара водяного пара   

11

1. ШИНГЭНЭЭС УУР ҮҮСЭХ ЯВЦ-1

Дулааны ба хөргөлтийн техникт шингэн буюу хийн төлөвтэй ус, аммиак болон бусад бодисуудыг ажлын бие болгон хэрэглэдэг. Äóëààíû ýð÷èì õ¿÷íèé ñàëáàðò óñ, óñíû óóðûã ºðãºí àøèãëàõ òóë òýäãýýðèéí òåðìîäèíàìèêèéí øèíæ ÷àíàðûã ñóäëàõ íü èõýýõýí ÷óõàë þì.

Äóðûí òºëºâä áàéãàà øèíãýíýýñ õàëñàí óóð ¿¿ñýõ

ÿâö дэс äàðààлсан 3 ¿å øàòààð ÿâàãäàíà. ¯¿íä: а. Øèíãýíèéã òóõàéí äàðàëòûí ¿åèéí áóöëàõ

òåìïåðàòóðòàé áîëòîë õàëààõ; б.Òóõàéí äàðàëò áîëîí ò¿¿íèé õàíàëòûí òåìïåðàòóð

òîãòìîë ¿åä óóð ¿¿ñýõ; в.Òóõàéí äàðàëòûí ¿åèéí õàíàëòûí òåìïåðàòóðààñ

äýýø òåìïåðàòóðòàé áîëòîë õàëààõ.

.

1. ШИНГЭНЭЭС УУР ҮҮСЭХ ЯВЦ-2

Р, МПа

0

4

100 200 300 400

kkk

k

kk

T, K

H2He Ar

CO2 NH3

SO2 H2Oa

a aa

aa

N2

8

Тóõàéí äàðàëòûí ¿åä ямарч øèíãýí òåìïåðàòóðûí çºâõºí íýã óòãàíä áóöàëäàã. Шингэний даралт ихсэхэд түүний буцлах температур нэмэгдэнэ. Өөрөөр хэлбэл, шингэний даралт ба температур хоорондоо

шууд хамааралтай байх бөгөөд энэ хамаарлын муруйн хэлбэр бодисын физик шинж чанараас хамааран харилцан адилгүй байна.Áîäèñûí õèé, øèíãýí, õàòóó òºëºâ (жишээлбэл, уур, ус, мөс гурав) íýãýí çýðýã òýíöâýðòýé îðøèõ

öýãèéã ãóðâûí öýã ãýнэ. Äóðûí áîäèñûí õóâüä èéì öýã ãàíö áàéõ áºãººä ýíý öýã äýõ óñíû ïàðàìåòð íü ð0=0.611 êÏà, Ò0=273.16 Ê, v0=0.001 ì3/êã áàéíà.

Äàðàëò òîãòìîë ¿åä õàëñàí óóð ¿¿ñýõ ïðîöåññ.

Q Q Q Q Q

p=Constp=Const p=Const

p=Const

p=Const

óñáóöàëæ áóé óñ

÷èéãëýã õàí àñàí óóð

(óóð+óñ)

õóóðàé õàí àñàí óóð

õàëñàí óóð

à.t0=t<txv0=v<v’

á.t=txv=v’x=0

ä.t>txv>v’’

â.t=tx

v'<vx<v’’0<x<1

ã.t=txv=v’’x=1

• Óóð ¿¿ñýëòèéí ÿâöàä øèíãýíèé õýìæýý áàãàñ÷, óóðûí õýìæýý íýìýãäýõ áîëîâ÷ äàðàëò, òåìïåðàòóð íü ººð÷ëºãäºõã¿é.

m = mш + mуур

Энд: mш, mуур- шингэн ба уурын масс, кг Òóõàéí äàðàëòûí ¿åèéí áóöëàõ òåìïåðàòóðò áóé óóð, шингэний õîëüöèéã ÷èéãëýã

õàíàñàí óóð ãýõ áºãººä ò¿¿íèé òºëºâ íü õóóðàéí çýðýã áà ÷èéãëýã ãýñýí 2 ïàðàìåòðýýð òîäîðõîéëîãäíî.

• ×èéãëýã õàíàñàí óóðò àãóóëàãäàõ õóóðàé óóðûí ìàññûí õýìæýýã õóóðàé çýðýã ãýíý. Áóöàëæ áàéãàà шингэний (óñíû) õóâüä õóóðàéí çýðýã íü õ=0 áàéõ áà á¿ðýí

óóðøñàíû äàðààãààð õ=1 áîëäîã. ªºðººð õýëáýë, õóóðàéí çýðãèéí óòãà íü 0<x<1 áàéíà ãýñýí ¿ã þì.

• ×èéãëýã õàíàñàí óóðàí äàõü óñíû ìàññûí õýñãèéã ò¿¿íèé ÷èéãëýã ãýíý. Жишээлбэл, хуурайн зэрэг х=0,75 байвал энэ нь 1 кг чийглэг ханасан уурын 0,75

кг буюу 75 % нь хуурай ханасан уур, 0,25 кг буюу 25 % нь буцалж буй шингэн байна

гэдгийг харуулна. Øèíãýí á¿ðýí óóðøèæ äóóñìàãö õóâèéí ýçëýõ¿¿í íü v’’ áîëíî (p-v áà T-s äèàãðàìì äýýð “ñ”öýã). Ýíý íü òîãòâîðã¿é òºëºâ þì.

óóðûíìàññ èéãëýãìàññ óóðûí õóóðàé

mmm

mmx

ÓÓØ

ÓÓÓÓ

ч

ÓÓØ

ØØ

mmm

mmх-1

p

v0 va v’b v'b’ v'’c’ v'’c v'’d’ v'’d

a

a' b' c' d'

b c

dp'=const

p=consta'

a

b

b' c'

c

d'

p'=co

nst

p=co

nst

T’=constp'=const

T=constp=const

p'=co

nst

p=co

nst

s0 sa s’b s'b’ s'’c’ s'’c s'’d’ s'’d

T

Áóöàëæ áóé 1 êã óñûã á¿ðýí óóðøóóëàõàä çàðöóóëàãäàõ äóëààíûã óóð ¿¿ñýëòèéí õóâèéí

äóëààí ãýäýã. r = h’’ - h’ ; r = + ,

Энд: h’, h’’- буцалж байгаа усны ба хуурай ханасан уурын дулаан агуулалт, кДж/кг

Òóõàéí äàðàëòûí ¿åèéí áóöëàõ òåìïåðàòóðòàé óñàí äóñàë àãóóëààã¿é óóðûã õóóðàé õàíàñàí óóð ãýíý.Á¿ðýí óóðøñàí óóðûí òåìïåðàòóðûã ºñãºí ò¿¿íèéã òîäîðõîé òåìïåðàòóðòàé áîëòîë Õàëààõàä ¿¿ñýõ óóðûã õýò õàëñàí óóð ãýíý.

Äàðàëò èõñýõýä ò¿¿íä õàðãàëçàõ áóöëàõ òåìïåðàòóð íü íýìýãäýõ áà ýíý ¿åä ò¿¿íèé õóâèéí ýçëýõ¿¿í èõýñ÷, õóóðàé õàíàñàí óóðûí õóâèéí ýçëýõ¿¿í áóóðñààð òýäãýýðèéí õîîðîíäûí çºð¿¿ (v’’-v’) áàãàñíà. Äàðàëò, òåìïåðàòóðûí òîäîðõîé óòãàíä ýäãýýðèéí çºð¿¿ àðèëæ òýíö¿¿ áîëíî. v'’=v’=vÊÐ. Ýíý öýãèéã õÿçãààðûí (êðèòèê) öýã ãýнэ. Бодис á¿хíèé хувьд энэ цэгийн ïàðàìåòð¿¿ä õàðèëöàí àäèëã¿é áàéíà. Уñíû õóâüä ðÊÐ=22.129 ÌÏà, ÒÊÐ =374.150Ñ, vÊÐ=0.00326 ì3/êã áàéíà.

p

v0

p'''a

A

a

b

B

C K

a'

a''

a'''

p''a

p'a

pa

a0

a0

a0

a0 c

b'

b''

b'''

b

c'

c''

c'''

x=1x=0

ßíç á¿ðèéí äàðàëòûí ¿åä øèíãýíèé 00Ñ òåìïåðàòóðò áàéõ öýã¿¿äèéã õîëáîñîí ìóðóéã òýã-èçîòåðì (ÀÑ), óñíû áóöàëæ ýõëýõ öýã¿¿äèéã õîëáîñîí ìóðóéã äîîä õÿçãààðûí (ÀÊ), á¿ðýí óóðøèæ äóóñàõ öýã¿¿äèéã õîëáîñîí äýýä õÿçãààðûí ìóðуé (ÊÂ) ãýæ òóñ òóñ íýðëýäýã.

Äîîä õÿçãààðûí ìóðóé íü áóöëàõ òåìïåðàòóðûí ¿åèéí øèíãýíèé ýçëýõ¿¿í áà äàðàëòûí, äýýä õÿçãààðûí ìóðóé íü õóóðàé õàíàñàí óóðûí ýçëýõ¿¿í, äàðàëòûí õàìààðëûã тус тус илэрхийлнэ.

Äîîä õÿçãààðûí ìóðóé íü áóöàëæ áóé óñíû, äýýä õÿçãààðûí ìóðóé íü õóóðàé õàíàñàí óóðûí òºëâèéã òîäîðõîéëîõ áà ýäãýýð ìóðóéí õîîðîíä ÷èéãëýã õàíàñàí óóðûí (II), äîîä õÿçãààðûí ìóðóéãààñ ç¿¿í òèéø òýã-èçîòåðì ìóðóé õ¿ðòýë øèíãýíèé (I), äýýä õÿçãààðûí ìóðóéãààñ áàðóóí òèéø õàëñàí óóðûí (III) ìóæ òóñ òóñ îðøèíî.

2. УС БА УУРЫН ҮНДСЭН ПАРАМЕТР

• А. Усны төлвийн параметр. Ус шахагддаггүй шингэн учраас дурын даралтын үед t=0 0C үеийн нягт нь тогтмол, хувийн эзлэхүүн нь v=0.001 м3/кг байна.

Гурвын цэгт (Р=0.611 кПа, Т=273.16 К) түүний дулаан агуулалт, дотоод энерги, энтропийн утга ho=0, uo=0, so=0 байдаг. Даралт тогтмол үед t=0 0C температуртай 1 кг усыг буцалтал нь халаахад шаардагдах дулааныг усны хувийн дулаан гэдэг.

q’=cрд(t1-t0)=cрдt1 =(u’-u0)+l’ Ýíä: cрд-0… tx - òåìïåðàòóðûí çàéö äàõü óñíû äóíäà÷ äóëààí áàãòààìæ,

êæ/êã.• Òåðìîäèíàìèêèéí l õóóëèàñ q'=u'-uî+l' áîëíî. Ýíä: u' áóöàëæ áóé óñíû äîòîîä

ýíåðãè, êæ/ê; l' - ;äàðàëò òîãòìîë ¿åä óñûã áóöàëòàë õàëààõ ¿åèéí òýëýëòèéí àæèë, êæ/êã.

l' = p(v' - vo) l õóóëèéí òýããøèòãýëä îðëóóëàÿ. q' = u' – uo + p(v' - vo) uo≈0 ó÷ðààñ q' = u' – uo + p(v' - vo) áîëíî. Äàðàëò áàãà ¿åä l' = p(v' - vo) ≈ 0 áàéíà. Èéìä q' ≈ u' áîëíî. Ýíäýýñ

õàðàõàä áóöàëæ áóé óñíû äîòîîä ýíåðãè ò¿¿íèé õóâèéí äóëààíòàé îéðîëöîî áàéíà. Ýäãýýðèéí çºð¿¿ ð=3 ÌÏà ¿åä 0.06 % 10 ÌÏà äàðàëòûí ¿åä 0.33 % áàéíà.

• Áóöàëæ áóé óñíû äóëààí àãóóëàëò h' = ho + q' Ýíä: ho = uo + pvo – t = 0°C òåìïåðàòóðòàé 1êã óñíû äóëààí

àãóóëàëò, êæ/êã.• Íàì äàðàëòûí ¿åä ho≈0 ó÷ðààñ h' ≈ q' ≈ u‘ áîëíî.• Áîäèò íºõöºëä h' > q' > u' áàéíà.• Óñíû ýíòðîïèéí ººð÷ëºëò

s = s' – so =

• Ýíä: s', cp- áóöàëæ áóé óñíû ýíòðîïè áà äóëààí àãóóëàëò, êæ/êã*K.• Õýðýâ Ñð=Ñînst, s0=0 áàéâàë áóöàëæ áóé óñíû ýíòðîïè s'=

=

Б. Уурын төлвийн параметр• Халсан ба хуурай ханасан уурын төлвийн параметрүүдийг ус, уурын шинж

чанарын үзүүлэлтийн хүснэгтүүд болон h-s, T-s диаграммуудыг ашиглан

тодорхойлно. • Чийглэг хансан уурын төлвийн параметр:• Хувийн эзлэхүүн

vx=xv”+(1-x)v’=v’+x(v”-v’): x=1/vx

• Хувийн дулаан агуулалт hx=xh”+(1-x)h’=h’+x(h”-h’)=ux+pvx

• Хувийн дотоод энергиu’=xu”+(1-x)u’=u’+x(u”-u’)=hx-pvx

• Хувийн энтропиs’=xs”+(1-x)s’=s’+x(s”-s’)

• Уур үүсэлтийн дулаанrx=xr; x=x ; x=x

• Хуурайн зэрэгx=(vx-v’)/(v”-v’)=(hx-h’)/(h”-h’)=(ux-u’)/(u”-u’)

3. Óñ áà óóðûí òºëâèéí ººð÷ëºëòèéí ïðîöåññóóä.

• Òåðìîäèíàìèêèéí òîîöîîã äèàãðàììààð äàðààõ áàéäëààð õèéíý. Ýõëýýä ºãºãäñºí ïàðàìåòð¿¿äèéí óòãûã àøèãëàí òýäãýýðèéí òîãòìîë áàéõ ìóðóéíóóäûã õîîðîíä íü îãòëîëöóóëàí óóðûí ýõíèé òºëâèéí öýãèéã áàéãóóëíà. ¯¿íèé äàðàà òóõàéí ººð÷ëºëòèéí íºõöëèéã àøèãëàí ïðîöåññèéí ìóðóéã áàéãóóëæ ýöñèéí öýãèéã îëíî. Ýäãýýð öýã¿¿äèéã äàéðñàí ìóðóéíóóäûã àøèãëàí ýõíèé áà ýöñèéí òºëâèéí á¿õ ïàðàìåòð¿¿äèéã äèàãðàììààñ àâíà.

• Äóëààíû õ¿÷íèé òºõººðºìæèéí àæèлëàãààã ñóäëàõàä äàðàëò, òåìïåðàòóð, ýçýëõ¿¿í áà ýíòðîïè òîãòìîë ¿åèéí òºëâèéí ººð÷ëºëò¿¿ä ÷óõàë ¿¿ðýãòýé.

• Óñ, óñíû óóðûí äýýðõ á¿õ òºëâèéí ººð÷ëºëòèéí ¿åä òýäãýýðèéí äóëààí àãóóëàëò, äîòîîä ýíåðãè, ýíòðîïèéí ººð÷ëºëò¿¿äèéã äàðààõ õýëáýðýýð òîäîðõîéëæ áîëíî.

• Äóëààí àãóóëàëòûí ººð÷ëºëò, • Äîòîîä ýíåðãèéí ººð÷ëºëò, • Энтропийн ººð÷ëºëò,

12 hhh

)10()10( 3222

322212 vphvphuuu

12 sss

3.1. Ýçëýõ¿¿í òîãòìîë ¿åèéí òºëâèéí ººð÷ëºëò

• óóðûí òºëâèéí ººð÷ëºëò ÿâàãäàõàä áàéõ ó÷ðààñ ýçýëõ¿¿íèé ººð÷ëºëòèéí àæèë õèéãäýõã¿é. Èéìä ¿¿ñã¿¿ðýýñ ºãñºí äóëààí çºâõºí ò¿¿íèé äîòîîä ýíåðãèéã ººðëºõºä çàðöóóëàãäàíà. Õàðèí ýçýëõ¿¿í òîãòìîë ¿åä óóðûã õºðãºâºë äîòîîä ýíåðãè íü àëäñàí äóëààíû õýìæýýãýýð áàãàñàíà.

• Òºëâèéí ýíý ººð÷ëºëòèéí äóëààíы äèàãðàìì äýýð ò¿¿íèéã èëýðõèéëæ áóé ìóðóé áà õýâòýý òýíõëýãèéí õîîðîíä ¿¿ññýí òàëáàéòàé òýíö¿¿ áàéäàã. ªºðººð õýëáýë áîëíî.

3.2. Äàðàëò òîãòìîë ¿åèéí òºëâèéí ººð÷ëºëò

• Äàðàëò òîãòìîë ¿åä óóðûã õàëààõàä çàðöóóëàãäàõ áóþó õºðãºõºä àëäàõ äóëààí ò¿¿íèé äóëààí àãóóëàëòûí ººð÷ëºëòººð èëýðõèéëýãäýíý.

• Ýíý äóëààí äèàãðàìì äýýð óã ººð÷ëºëòèéí ìóðóé áà õýâòý () òýíõëýãèéí õîîðîíä ¿¿ññýí ä¿ðñèéí òàëáàéòàé òýíö¿¿ áàéäàã. ªºðººð õýëáýë áîëíî.

• Äàðàëò òîãòìîë ó÷ðààñ äàðàëòûí ººð÷ëºëòèéí àæèë õèéõã¿é çºâõºí ýçýëõ¿¿íèé ººð÷ëºëòººð àæèë õèéíý.

• Ýçýëõ¿¿íèé ººðëºëòèéí àæèë äèàãðàìì äýýð óã ººð÷ëºëòèéí ìóðóé áà õýâòýý òýíõëýãèéí õîîðîíä ¿¿ñ÷ áàéãàà òýãø ºíöºãòèéí òàëáàéòàé òýíö¿¿ áàéíà. ªºðººð õýëáýë áàéíà.

3.3. Òåìïåðàòóð òîãòìîë ¿åèéí òºëâèéí ººð÷ëºëò

Áîäèò õèé áóþó óñíû óóðûí äîòîîä ýíåðãè áà äóëààí àãóóëàëò òåìïåðàòóð òîãòìîë ¿åä ººð÷ëºãäºíº.

• Òîãòìîë òåìïåðàòóðûí ¿åä 1 êã óóðä ºãºõ äóëààí

• Óóðûí òýëýëòèéí àæèë

3.4. Ýíòðîïè òîãòìîë ¿åèéí òºëâèéí ººð÷ëºëò

• Òóðáèí äàõü óóðûí òýëýò áîëîí íàñîñîîð óñûã øàõàõ ïðîöåññóóäûã îíîëûí õóâüä àäèàáàòààð ( )

ÿâàãäàíà ãýæ ¿çäýã.

• Òºëâèéí ýíý ººð÷ëºëòèéí ¿åä äóëààí ñîëèëöîî ÿâàãäàõã¿é ó÷ðààñ ( ) äîòîîä ýíåðãèéí ººð÷ëºëòººð àæèë õèéíý.

3.5. Õóóðàéí çýðýã òîãòìîë ¿åèéí òºëâèéí ººð÷ëºëò

• Òºëâèéí ýíý ººð÷ëºëò ýäãýýð äèàãðàììóóä äýýð õóóðàéí çýðýã òîãòìîë ìóðóéí äàãóó ÿâàãäàíà. Ýíý òºëâèéí ººð÷ëºëòèéí ¿åä óóðûí äîòîîä ýíåðãè, äóëààí àãóóëàëò, ýíòðîïèéí ººðëºëò¿¿äèéã òýäãýýðèéí ýöñèéí áàýõíèé óòãóóäûí çºð¿¿ãýýð òîäîðõîéëíî.

• Ýíý ººðëºëòèéí ¿åèéí äóëààíûã äàðààõ èëýðõèéëëýýð òîäîðõîéëíî.

• Òºëâèéí ººð÷ëºëòèéí ¿åèéí àæèë