Насыщенный водяной пар

[Rais 0]

Добрый день, друзья.

Прошу помочь в решении одной задачки.

Есть ТЭЦ, от нее отходит паропровод на завод. Пар на выходе из ТЭЦ перегретый. На определенном расстоянии от ТЭЦ в паропровод установлен датчик температуры и абс. давления. Их показания: 181,5 гр. Ц и 0,657 МПа, что соответствует перегретому пару. Через еще определенное расстояние, установлены еще одна пара средств измерения температуры и давления. Их показания: 160 гр. Ц и 0,65 МПа. Согласно таблицам, фазовое состояние воды при таких параметрах – жидкость. Как я понимаю, это было бы действительно так, если бы это было в статике. В динамике, весь пар не может так быстро сконденсироваться, поэтому мы получаем насыщенный пар.

Вопросы:

1. Правильно ли я понимаю физическую сущность происходящих процессов?

2. Почему на второй паре средств измерений температуры и давления показания не соответствуют точке насыщенного пара? При такой температуре давление должно быть 0,61 МПа.

3. Как можно оценить степень сухости насыщенно пара, исходя только из показаний температуры и давления?

Спасибо, за консультацию.

P.S. Понимаю, что данный вопрос несколько не по теме. Просто часто читаю этот форум (занимаюсь гидродинамикой простых потоков), а тут были вопросы про двухфазность воды.

[SVB 188]

Вопросы:

2. Почему на второй паре средств измерений температуры и давления показания не соответствуют точке насыщенного пара?

А почему Вы считаете, что показания должны соответствовать точке насыщенного пара?

Изучайте не только таблицы водяного пара, но и IS- диаграммы воды и водяного пара.

Задайтесь вопросом: в какой точке по радиусу трубы происходит замер температуры. Я не исключаю того, что в трубе по стенкам течет вода, а в центре — насыщенный или, скорее всего влажный пар — за счет отрыва капель воды со стенок трубы. На этот вывод подталкивает то, что у вас слишком сильно падает температура, т.е. плохо теплоизолирована труба и поэтому на её внутренних стенках будет в первую очередь конденсироваться вода, образовываться водяные плёнки. Кстати, температура насыщения при указанном Вами давлении 0,65 МПа составляет 161,99°С — т.е. значение очень близкое к указанному и замерянному Вами: 160°С. Подумайте также о том, какова погрешность замеряемых у вас датчиков давления и температуры, где они на трубе установлены: в нижней или верхней части трубы, т.е. учет гидростатической составляющей давления.

3. Как можно оценить степень сухости насыщенно пара, исходя только из показаний температуры и давления?

В технической термодинамике чаще принято говорить не о степени сухости, а о влажности пара. Величины эти, разумеется обратные: когда одна равна 1, другая 0.

Влажный пар - это пар, в котором присутствуют капли воды (содержание влаги - Х и отображается процентно).

Пар в трубе может расслаиваться, как написано выше из-за того, что стенки трубы не адиабатные, т.е. отсутствие мощной теплоизоляции на стенках трубы. Изучайте матчасть в этой книге.

Под_ред._Крутова_В.И._Техническая_термодинамика__1981_.rar

[Rais 0]

Спасибо, за отклик.

А почему Вы считаете, что показания должны соответствовать точке насыщенного пара?

Рассуждаю следующим образом. В закрытом сосуде есть только перегретый пар, его постоянно перемешивают. Он начинает остывать и, дойдя до точки насыщения (Тнас и Рнас) он станет сухим!!! насыщенным паром. При дальнейшем его остывании пар начинает конденсироваться. При этом вода и пар находятся в термодинамическом равновесии. Отдельно только пар, все так же будет сухим насыщенным паром. Всю смесь называют влажный насыщенный пар, и характеризуется он степенью сухости (влажности) - Отношение массы сухого насыщенного пара ко всей массе смеси. Но это все рассуждения для статических, медленно протекающих процессов. В паропроводе немного по-другому. А вот как по-другому я не знаю.

Задайтесь вопросом: в какой точке по радиусу трубы происходит замер температуры.

Чувствительный элемент преобразователя температуры находится примерно на оси паропровода. Термометр установлен сверху.

Кстати, температура насыщения при указанном Вами давлении 0,65 МПа составляет 161,99°С — т.е. значение очень близкое к указанному и замеренному Вами: 160°С. Подумайте также о том, какова погрешность замеряемых у вас датчиков давления и температуры, где они на трубе установлены: в нижней или верхней части трубы, т.е. учет гидростатической составляющей давления.

Полностью согласен. Сам работаю в метрологии. Пока оценить погрешность нет возможности. Но обязательно это сделаю.

Тут пришла еще такая идея. Вода (капли, пленки) скорее всего, отрываются от стенок трубопровода и налипают на чувствительную часть термопреобразователя. А так как температура на стенках меньше, то и температура воды, оторвавшейся от стенок так же будет меньше, ну и соответственно, температура ч/э термометра, на который будет налипать вода, будет меньше. Или это полный бред?

P.S. Спасибо книгу. К сожалению скачать смогу только вечером.

[SVB 188]

Тут пришла еще такая идея. Вода (капли, пленки) скорее всего, отрываются от стенок трубопровода и налипают на чувствительную часть термопреобразователя. А так как температура на стенках меньше, то и температура воды, оторвавшейся от стенок так же будет меньше, ну и соответственно, температура ч/э термометра, на который будет налипать вода, будет меньше. Или это полный бред?

Да, именно так. Водяные плёнки не столько отрываются, сколько как чулок, натекают и наползают на конструктивный элемент температурного датчика.

[Eugeen 6]

Сначала надо рассмотреть схему (эскиз) места измерения температуры. Термопара или термометр сопротивления никогда не контактирует со средой, датчик находится в защитной гильзе, выступающей достаточно в глубину трубопровода. Гильза сама имеет термическое сопротивление, т.е. нужна методика определения истинного показания термодатчика. Кроме того в двухфазном потоке пароводяной смеси рассматриваются разные режимы течения (кольцевой, дисперсно-кольцевой, снарядный и др.). В зависимости от режима и надо рассматривать термическое взаимодействие потока с датчиком. Так что задача нетривиальная.