Файл: Лебедев Д.П. Тепло- и массообмен в процессах сублимации в вакууме.pdf

3*

Рис. 2-11. /-«-диаграмма Молье для льда.

35

В работе [Л. 2-25] рассматривается /-s-диаграмма Молье для льда, представленная на рис. 2-11 для нагляд­ ности с косоугольной сеткой координат, причем угол между осью выбирается так, что тройная точка изотер­ мы льда / проходит в двухфазной области горизонталь­ но; /-s-диаграмма построена наиболее подробно для модификации льда /, хотя на рис. 2-11 также отмечены и фазовые области других модификаций льда. Подроб­ ное описание построения фазовой /-s-диаграммы льда рассмотрено в работе [Л. 2-25].

2-2. ДИАГРАММА is , ТЕРМ ОДИНАМ ИЧЕСКИЕ

И ТЕПЛО ФИЗИЧЕС КИЕ СВОЙСТВА ВОДЯНОГО ПАРА ДЛЯ НИЗКИХ ТЕМ ПЕРА ТУР И ДАВЛЕНИИ

На рис. 2-12 представлена пригодная для технических расчетов /-s-диаграмма водяного пара в диапазоне дав­ лений от 40 до 10~9 кгс/см2 и температур от 250 до —110 °С. Основные данные построенной диаграммы при­ ведены в табл. 2-4.

Нижняя пограничная кривая строилась по расчетным точкам, значения энтальпий и энтропий которых опре­ делялись по общеизвестным уравнениям:

где Т0— начальная температура, °К; с'н.л — средняя теп­ лоемкость льда по линии насыщения в интервале тем­ ператур То и Гн, ккал / (кг- град); срл — средняя тепло­ емкость льда при постоянном давлении в диапазоне температур Г0 и Т1Ь ккал/ (кгград); Г0 — энтальпия льда на нижней пограничной кривой при температуре Г0,

ккалIкг.

где с'ц.л — истинная теплоемкость льда на нижней по­ граничной кривой при температуре Гн, ккал/ (кгград); с'рл — истинная теплоемкость льда при постоянном дав­ лении и температуре Гн, ккал!(кг • град); s'o — энтропия льда на нижней пограничной кривой при температуре Г0,

ккал!(кг •град).

36

37

За начальные условия была принята тройная точка воды, для которой Т0= 273,16 °К; Р о = 62,28 кгс/м2;

где г0— скрытая теплота парообразования льда при тем­ пературе Г0; Ло = 677,37 ккал/кг — рассчитана по (2-12); і"о — энтальпия на верхней пограничной кривой при те.м-

Рис. 2-12. i-s-диаграмма водяного пара для низких температур и давлений.

пературе Т0, ккал/кг-, і"0 = 597,3 ккал/кг — по данным [Л. 2-4]. Погрешность в і'о порядка 0,35%.

Величина энтропии льда в тройной точке была опре­ делена по уравнению

5/o = s"o—Го/TQ——0,2933, ккал/(кг • град) ,

где s'о— энтропия на верхней пограничной кривой при температуре Г0.

38

По данным [Л. 2-4] s"0 = 2,1865 ккал/ (кг • град).

на с'рл обоснована тем, что при температурах значи­ тельно ниже критической разница между этими тепло­ емкостями незначительна и не превышает 1,3-10~3%!.

Верхняя пограничная кривая строилась аналогично нижней по расчетным, точкам, значения этальпии и

Степень сухости х может быть вычислена как

(2-29)

где sx и іх — значения энтропии и энтальпии в некоторой точке между пограничными кривыми.

Весовая доля льда во влажном паре может быть определена из соотношения

где у — степень льдистости.

Для построения изобар значения энтальпий перегре­ того пара для кратных температур в расчетной области брались по линии насыщения, а для области, лежащей выше 0°С, по данным [Л. 2-4]. Значение энтропии пере­ гретого пара определялось зависимостью

39

где s"н — энтальпия по линии насыщения, соответствую­ щая определенной температуре, ккал/(кг•град) ; сР — средняя теплоемкость перегретого пара, ккал/ (кг • град)-.

где іт— энтальпия перегретого пара -при температуре Т. ккал/кг.

Рис. 2-13. Коэффициент кинематической вязкости водяного пара.

Теплофизические свойства водяного пара (К, а, ц) при температурах ниже 0°С еще недостаточно изучены, и данные по ним противоречивы.

На рис. 2-13 приводятся результаты сравнения коэф­ фициента кинематической вязкости водяного пара, под­ считанного по различным данным. Кривая 1 соответст­ вует расчетам по формуле Сатерленда

в область отрицательных температур. Кривая 3 построе­ на по данным, приведенным в работе Холланда — Мертена [Л. 1-14], и экстраполирована в область низких температур. Из рассмотрения этого графика следует, что экстраполяционные кривые и расчеты по формуле Сатерленда дают расхождение на 15—20%.

40