Теоретические основы метода

Состояние влажного насыщенного пара определяется двумя величинами – давлением (или температурой) и степенью сухости.

Массовая доля сухого пара во влажном паре называется степенью сухости и обозначается через x:

 

,

(33)

 

где М˝ – масса сухого насыщенного пара во влажном паре;

М¢ – масса насыщенной жидкости во влажном паре.

Массовая доля жидкости во влажном паре называется степенью влажности и обозначается через y = М¢ / (М˝ +М¢). Очевидно у=1–х. Для сухого пара х=1, для воды (жидкости) х=0. Следовательно, началу процесса паро­образования соответствует степень сухости х=0, завершению про­цесса парообразования, т. е. состояния сухого насыщенного пара, соот­ветствует степень сухости х=1. В процессе парообразования х постепенно увеличивается от 0 до 1.

Под степенью сухости пара х понимают массовую долю сухого насы­щенного пара во влажном паре.

В основу экспериментального определения степени сухости влажного пара положен метод конденсации пара. Проходя через холодную воду, налитую в калориметр, влажный пар конденсируется и отдает воде коли­чество теплоты Q, равное:

 

Q=mn(hx–h2),

(34)

 

где m_n – масса сконденсировавшегося пара, кг;

h_x – энтальпия влажного пара, Дж/кг;

h₂ – энтальпия воды в калориметре после пропуска пара, Дж/кг.

Энтальпия влажного пара зависит от его степени сухости и может быть определена как

 

hx=h’ + rx,

(35)

 

где h^’ – энтальпия жидкости при температуре насыщения, Дж/кг (прил. 1);

r – теплота парообразования, Дж/кг (прил. 1).

Энтальпия воды h₂ мажет быть определена по формуле

 

h2=cв(T2–273),

(36)

 

где c_в – удельная теплоемкость воды, равная 4,19·10³ Дж/(кг К);

Т₂ – температура воды в калориметре после конденсации пара, К.

Количество теплоты, аккумулированной в калориметре, можно найти
из выражения

 

Q=mв· cв(T2–T1),

(37)

 

где m_в – масса воды в калориметре до конденсации пара, кг;

T ₁ – температура воды в калориметре до конденсации пара, К.

Подставив значение Q из выражения (34) в уравнение (37), найдем величину h_x. Подставив далее найденное значение h_x в (35), полу­чим расчетную формулу для определения степени сухости:

 

.

(38)

 

Формула (38) положена в основу метода определения, степени сухости влажного пара.