ИСТИНА

Проведен анализ термодинамических свойств пароводяной смеси. В частности, рассмотрена следующая задача: в начальный момент времени в разделенной пополам перегородкой горизонтальной теплоизолированной трубе находится смесь с одинаковым давлением, причем в одной части находится смесь, имеющая одну плотность, а в другой – другую плотность; перегородка убирается; рассчитывается давление после выравнивания плотности. Показано, что: для совершенного газа давление после выравнивания плотности совпадает с давлением в начальный момент времени; для равновесной по температуре парожидкостной смеси давления тоже совпадают; для воды давления в общем случае отличаются. В частности, при давлении в начальный момент времени равном 1 бар и плотности 998,23 и 999,743 кг/м (что соответствует температурам 20 и 10 ºС) давление и температура после выравнивания плотности будет равны 0,02 бар и 15,02 ºС соответственно. Такому давлению соответствует температура насыщения 17,6 ºС. То есть за счет падения давления температура насыщения стала близка к температуре воды. При давлении в начальный момент времени равном 1 бар и плотности 998,23 и 999,823 кг / м (что соответствует температурам 20 и 9 ºС) после выравнивания плотности давление, из-за термодинамических свойств воды, должно быть меньше 0,015 бар. То есть вода перегрета, следовательно, она перейдет в смесь воды с паром и давление вырастет. Возможно, установленные закономерности вызваны неточностями в общепринятых термодинамических свойствах воды и пара. Предложена аппроксимация равновесной термодинамики пароводяной смеси. Аргументами являются удельный объем и давление. Свойства однофазной среды: пара, или воды, или среды при сверхкритическом давлении рассчитываются по квадратичным соотношениям, использующим значения в углах прямоугольной ячейки, соответствующей рассматриваемой точке. При этом при фиксированном одном аргументе зависимость по другому аргументу линейная. Свойства двухфазной пароводяной смеси при докритическом давлении рассчитываются в предположении, что температуры фаз воды и пара равны температуре насыщения. Цикл Карно исследуется путем численного расчета одномерного односкоростного течения однотемпературной пароводяной смеси в горизонтальном контуре, содержащем: 1) участок с насосом, в котором смесь разгоняется и давление увеличивается; 2) участок с подводом тепла; 3) участок с потерей давления, моделирующий в одномерном приближении турбину; 4) участок с отводом тепла. Подвод и отвод тепла считается пропорциональным температуре смеси минус температура стенки. Расчет проводится до выхода на стационарный режим течения. При этом на участках без подвода или отвода тепла тепловые потоки к межфазной поверхности равны нулю, и, следовательно, практически для всех условий возможна только однофазная смесь: или пар или вода (не может быть двухфазная пароводяная среда). Исключение составляет случай с температурой насыщения равной температуре воды и пара в двухфазной пароводяной среде. Такой простейший расчет позволяет качественно анализировать зависимость коэффициента полезного действия от параметров контура.