Качество пара - Vapor quality

Для ингаляции термически обработанного растительного материала, например табак или каннабис, см. Испаритель (ингаляционное устройство). Для концепции доступность тепловой энергии см. Эксергетическая эффективность.

В термодинамика, качество пара это массовая доля в насыщенной смеси, которая пар;^[1] другими словами, насыщенный пар имеет «качество» 100%, а насыщенная жидкость имеет «качество» 0%. Качество пара - это интенсивное свойство который может использоваться вместе с другими независимыми интенсивными свойствами для определения термодинамическое состояние рабочего тела термодинамическая система. Это не имеет значения для веществ, которые не насыщенные смеси (Например, сжатые жидкости или же перегретые жидкости Качество пара является важной величиной на стадии адиабатического расширения в различных термодинамических циклах (например, Органический цикл Ренкина, Цикл Ренкина, так далее.). Рабочие жидкости можно классифицировать за счет появления капель в паре на стадии расширения.

Качественный ${displaystyle chi }$ можно рассчитать, разделив массу пара на массу всей смеси:

${displaystyle chi ={frac {m_{vapour}}{m_{total}}}}$

куда ${displaystyle m}$ указывает массу.

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:

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

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

Расчет

Приведенное выше выражение для качества пара может быть выражено как:

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

куда ${displaystyle y}$ равно либо удельная энтальпия, специфический энтропия, удельный объем или же удельная внутренняя энергия, ${displaystyle y_{f}}$ - значение удельного свойства насыщенного жидкого состояния и ${displaystyle y_{g}-y_{f}}$ - значение удельного свойства вещества в зоне купола, которое мы можем найти как жидкие ${displaystyle y_{f}}$ и пар ${displaystyle y_{g}}$.

Другое выражение той же концепции:

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

куда ${displaystyle m_{v}}$ - масса пара и ${displaystyle m_{l}}$ жидкая масса.

Качество пара и работа

Дальнейшая информация: Энергия работы, Работа (физика), Очертание энергии, и Указатель статей по энергетике

Идея качества пара возникла у истоков термодинамика, где важным приложением было паровой двигатель. Пар низкого качества будет содержать влага процента и, следовательно, более легко повредить компоненты.^{[нужна цитата ]} Высококачественный пар не ржаветь паровой двигатель. Паровые двигатели используйте водяной пар (пар ) толкать поршни или турбины, и это движение создает работай. Количественно описанные 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 паровой свист раздуваются, различаются и могут влиять частота. Качество пара определяет скорость звука, который уменьшается с уменьшением сухости из-за инерция из жидкая фаза. Так же удельный объем Количество пара для данной температуры уменьшается с уменьшением сухости.^[5][6]

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

Рекомендации

1. Cengel, Yunus A .; Болес, Майкл А. (2002). Термодинамика: инженерный подход. Бостон, Массачусетс: Макгроу-Хилл. п. 79. ISBN  0-07-121688-X.
2. Ванкат, Филип С. (1988). Равновесные ступенчатые разделения. Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси: Prentice Hall. стр.119–121. ISBN  0-13-500968-5.
3. Справочник инженеров-химиков Perry (7-е издание), стр. 13-29
4. Гиаасиан, С. Мостафа (2008). Двухфазный поток, кипение и конденсация в обычных и миниатюрных системах. Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета. п. 96. ISBN  978-0-521-88276-7.
5. Су, Шао Л. (1989). Частицы и сплошная среда: многофазная гидродинамика. CRC Press.
6. Менон, Э. Саши. (2005). Руководство по расчетам трубопроводов. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл.