Расчет процесса с помощью таблиц

1. Начальное состояние – мокрый пар, т.к. x₁ = 0,9. Параметры рассчитываются по формулам (5.2-5.4):

,

,

t1 = ts = 179,8 0C.

2. В конечном состоянии известны давление p₂ и температура
t₂ = t₁ = 179,8 ⁰С. Температура насыщения при давлении p₂ (табл.II) равна
t_s = 99,63 ⁰С. Поскольку t₂ > t_s, то конечное состояние рабочего тела – перегретый пар. Параметры определяются из табл. III:

v₂ = 2,078 м³/кг, h₂ = 2835,7 кДж/кг, s₂ = 7,7496 кДж/(кг^.К).

Внутреннюю энергию рассчитывают по формуле

u₂ = h₂ - p_2.v₂ = 2835, 7-10^2.2,078 = 2627,9 кДж/кг.

3. Определяют теплоту и работу изотермического процесса:

q = T(s₂ - s₁) = (179,8+273)(7,7496-6,14) = 728,8 кДж/кг,

w = q – (u₂ – u₁) = 501,5 кДж/кг, l = q – (h₂ - h₁) = 468,7 кДж/кг.

4. Строят изотермический процесс по исходным данным (p₁, x₁, p₂) в

диаграммах p - v, T - s, h - s (рис. 5.12-5.14)

Адиабатный процесс

Дано: p₁ = 50 бар, t₁ = 480 ⁰C, t₂ = 100 ⁰C.

Определить: w, l.

Расчет процесса с помощью таблиц

1. Определяют начальное состояние. При p₁ = 50 бар температура насыщения t_s = 263,9 ⁰С. Поскольку t₁ > t_s, то рабочее тело является перегретым паром. Из табл. III находят

h₁ = 3367,2 кДж/кг, v₁ = 0,06644 м³/кг, s₁ = 6,9158 кДж/кг^.К.

Рассчитывают внутреннюю энергию:

u₁ = h₁ - p₁^.v₁ = 3387,2 - 50^.10^2.0,06644 = 3055 кДж/кг.

2. Определяют конечное состояние путем сравнения энтропии
s₂ = s₁= 6,9158 кДж/(кг^.К) с s¢ и s¢¢, взятыми из табл. I по температуре
t₂ = 100 ⁰С. Поскольку s¢ < s < s¢¢, то конечное состояние рабочего тела - мокрый пар. Рассчитывают степень сухости и параметры мокрого пара:

3. Рассчитывают работу адиабатного процесса:

,

4.

Представляют процесс в диаграммах p - v, T - s, h - s (рис. 5.15-5.17).

Методические указания

Методика расчета параметров и процессов воды и водяного пара, а также других технически важных жидкостей и паров едина.

Особенность ее по сравнению с идеальным газом состоит в том, что в практических расчетах не используется термическое уравнение состояния, ввиду его сложности. Термические и калорические параметры жидкостей и паров определяются с помощью таблиц или диаграмм.

При изучении данной темы необходимо:

· знать структуру таблиц термодинамических свойств воды и водяного

пара и их графическое представление (диаграммы p - v, T - s, h - s);

· различать 5 состояний, в которых могут находиться вода и водяной пар, уметь определить состояние в каждом конкретном случае по исходным данным и найти параметры;

· уметь рассчитать любой процесс с помощью таблиц воды и водяного пара и дать его графическое представление в диаграммах p - v, T - s, h - s.

Вопросы и задачи

1. Вода в трубах парового котла нагревается при постоянном давлении
p = 100 бар от t₁ = 40 ⁰С до t₂ = 480 ⁰С.

С помощью таблиц воды и водяного пара убедитесь, что начальное состояние является недогретой водой, а конечное состояние – перегретым паром.

Рассчитайте внутреннюю энергию начального и конечного состояний (u₁, u₂), а также в состояниях кипящей жидкости (u¢), сухого насыщенного пара (u¢¢), мокрого пара (u) при x = 0,8.

Представьте процесс в p - v, T - s, h - s диаграммах.

2. Можно ли в изохорном процессе недогретую до температуры кипения воду перевести в мокрый пар?

3. Как изменяется давление в изотермическом процессе перехода:

а) сухого насыщенного пара в перегретый?

б) недогретой воды в кипящую?

4. В каких процессах с водой и водяным паром давление и температура не изменяются?

5. Можно ли в адиабатном процессе:

а) мокрый пар перевести в состояние недогретой до температуры кипения воды?

б) мокрый пар перевести в состояние перегретого пара?

6. Как изменяется степень сухости в процессах адиабатного сжатия мокрого пара?

Ответы

1.u₁ = 166,3 кДж/кг, u₂ = 3006,5, u¢ = 1394,5, u¢¢ = 2544, u = 2314.

2.Можно в процессе расширения при v < v_kp.

3.В обоих случаях давление уменьшается.

4.В процессах испарения и конденсации.

5.Можно, если производить адиабатное сжатие:

а) при s < s_kp, б) при s > s_kp.

6.Может увеличиваться и уменьшаться.

ТЕРМОДИНАМИКА ПОТОКА

Задачей настоящей главы является изучение закономерностей преобразования энергии в потоке, профилирование и расчет сопел и диффузоров. Процессы истечения газов и паров из сопел происходят в газо- и паротурбинных установках, в воздушно-реактивных и ракетных двигателях. Диффузоры находят применение в эжекторах, струйных компрессорах.