Меню

1 кг водяного пара с начальным давлением и степенью сухости

Energy
education

сайт для тех, кто хочет изучать энергетику

Термодинамика и тепломассообмен

Агрегатное состояние вещества

Агрегатное состояние — состояние вещества, характеризующееся определёнными качественными свойствами — способностью или неспособностью сохранять объём и форму, наличием или отсутствием дальнего и ближнего порядка и другими. Изменение агрегатного состояния сопровождается скачкообразным изменением свободной энергии, энтропии, плотности и других основных физических свойств.

Примеры решения задач по теме «Процессы изменения состояния водяного пара»

1. Определить конечное давление, степень сухости и количество отведенной теплоты, если в закрытом сосуде объемом $3$ м 3 сухой насыщенный водяной пар охлаждается от начальной температуры $t_1 = 210$ °С до конечной $t_2 = 60$ °С.

2. Водяной пар при давлении $p_1 = 25$ бар и степени сухости $х = 0.85$ нагревается при постоянном давлении до $300$ °С. Определить теплоту процесса, работу расширения и изменение внутренней энергии (в расчете на $1$ кг пара). Изобразить процесс в диаграммах h-s и p-v.

3. Определить количество теплоты, сообщаемое пару, изменение внутренней энергии и работу расширения, если пар с температурой $t = 300$ °С расширяется по изотерме от давления $p_1= 50$ бар до $р_2 = 1$ бар. Задачу решить для $1$ кг пара. Изобразить процесс в диаграммах h-s и T-s.

4. Определить характеристики $∆h$, $∆u$, $∆s$ изобарного процесса водяного пара и, для сравнения, по формулам идеального газа. В начальной точке $1$ процесса $p_1 = 0.1$ МПа, $t_1 =300$ °C, в конечной точке $2$ дана температура $t_2 = 350$ °С. При решении использовать следующие зависимости для водяного пара: $с_= 1.372 + 0.00031111·t$, кДж/(кг·К); $c_ = 1.833 + 0.00031111·t$, кДж/(кг·К). Изобразить процесс в диаграммах h-s и T-s.

5. Влажный насыщенный водяной пар с параметрами $p_1 = 0.1$ МПа и $x_1 = 0.8$ нагревается при постоянном давлении до состояния сухого насыщенного пара. Определить количество теплоты и другие характеристики процесса в расчете на $1$ кг пара. Барометрическое давление $р_<бар>$ принять равным $750$ мм.рт.ст.

6. Перегретый пар при давлении $p_1 = 20$ бар и температуре $t_1 = 500$ °С расширяется по адиабате до $р_2 = 0.1$ бар. Определить по h-s диаграмме конечное состояние пара, изменение внутренней энергии, работу расширения и техническую работу. Изобразить процесс в диаграммах h-s, T-s и p-v.

7. Водяной пар с параметрами $р_1 = 10$ МПа и $t_1 = 350$ °C адиабатно расширяется до $p_2 = 0.1$ МПа. Определить характеристики процесса в расчете на $1$ кг пара.

8. Энтальпия влажного насыщенного пара при давлении $p_1 = 1.4$ МПа составляет $h_x = 2600$ кДж/кг. Как изменится его состояние, если к $1$ кг пара будет подведено $40$ кДж/кг теплоты при постоянном давлении?

9. Из барабана парового котла поступает в пароперегреватель $2500$ кг/ч пара при $p = 1.4$ МПа и $x = 0.98$. Температура пара после пароперегревателя равна $300$ °С. Найти количество теплоты, которое пар получает в пароперегревателе за $1$ час и отношение диаметров паропроводов до и после пароперегревателя, считая скорости пара в них одинаковыми. Изобразить процесс перегрева пара в диаграммах h-s и T-s.

10. ТЭЦ отдает на производственные нужды предприятию $D_ <пр>= 20·10^3$ кг/ч пара при $p = 0.7$ МПа и $x = 0.95$. Предприятие возвращает конденсат в количестве $60$ % при температуре $t_ <возвр>= 70$ °С. Потери конденсата покрываются химически очищенной водой, имеющей температуру $t_ <хим>= 90$ °С. Сколько кг топлива в час нужно было бы сжечь в топке парогенератора, работающего с КПД $η_ <пр>= 0.80$, если бы этот парогенератор специально вырабатывал пар для нужд предприятия и если теплота сгорания топлива $Q_н^р = 7165$ ккал/кг?

11. Водяной пар с начальным давлением $p_0 = 10$ МПа и степенью сухости $x_0 = 0.95$ поступает в пароперегреватель парового котла, где его температура увеличивается на $∆t = 150$ °С. После пароперегревателя пар изоэнтропно расширяется в турбине до давления $p_2 = 4$ кПа. Определить количество теплоты (на $1$ кг пара), подведенное в пароперегревателе, и степень сухости в конце расширения. Построить процессы 0-1 и 1-2 в диаграмме h-s.

Читайте также:  Большое давление в топливной рампе ваз 2114

Администратор сайта: Колосов Михаил
email:
Copyright © 2011-2020. All rights reserved.

Источник

13 Водяной пар

13.21 1 кг перегретого водяного пара, имея температуру t1 и энтропию s1, охлаждается в процессе постоянного объема до состояния, когда энтальпия пара становится равной 2500 кДж/кг. Определить, состояние пара и его параметры в конце процесса, а также количество отведенной теплоты. Решение задачи иллюстрировать на is — диаграмме.

Таблица 1 — Исходные данные

Вариант t1, ºC s1, кДж/(кг·К)
1 270 7,7

h-s — диаграмма водяного пара с рассчитанными процессами прилагается к задаче

Ответ: q=-417 кДж/кг.

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.

13.22 Найти состояние водяного пара, если давление его р=2,9 МПа, а удельный объем υ=0,079 м³/кг.

Ответ: Пар перегрет.

13.23 Расчет параметров и процессов изменения состояния воды и водяного пара

Характер процесса и исходные данные приведены по вариантам в табл.4.2.4. Размерность величин, данных в табл.4.2.4: р [бар] (давление), t [ºC] (температура), υ [м³/кг] (удельный объем), х (степень сухости пара). Определите все параметры начального и конечного состояний (p, υ, t, h, u, s), теплоту (q), внешнюю работу процесса (l), работу изменения объема (ω), изменения энтальпии (Δh), внутренней энергии (Δu), энтропии (Δs), используя таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара [6].

Результаты расчетов представьте в виде таблиц 4.2.5 и 4.2.6. Покажите процесс в T-s и h-s — диаграммах.

Таблица 4.2.4 — Исходные данные

№ варианта Процесс р1, бар υ1, м 3 /кг x2
16 Изобарный 1,0 2,172 0,93

Варианты задачи: 23.

13.24 Приведите значения параметров критического состояния для воды и водяного пара: ркр, υкр, tкр, hкр, sкр. Определите параметры для состояния при р=1 бар и s=sкр. Покажите в диаграмме T-s это состояние.

13.25 Влажный насыщенный водяной пар со степенью сухости x перегревается при постоянном абсолютном давлении p до температуры t. На сколько градусов перегрет пар? Какое количество теплоты затрачивается на подсушку и перегрев пара?

Таблица 1 — Исходные данные

Вариант х р, МПа t, ºC
1 0,91 1 400

Ответ: Δt=220,12 ºC, q1=182 кДж/кг, q2=485 кДж/кг.

h-s — диаграмма водяного пара с рассчитанным процессом прилагается к задаче

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.

13.26 Влажный насыщенный водяной пар, имея начальные параметры t1=139 ºC и x=0,94, сжимается в процессе без теплообмена с окружающей средой. При этом объем пара уменьшается в ε раз. Определить состояние и параметры пара в конце процесса сжатия, а также изменение удельной энтальпии и работу 1 кг в процессе. Изобразить процесс в is — диаграмме.

Таблица 2 — Числовые данные к задачам контрольной работы

Вариант ε
1 5

Ответ: υ2=0,098 м³/кг, р2=2,5 МПа, t2=295 ºC, h2=2998 кДж/кг, s2=6,626 кДж/(кг·К), l=Δh=395 кДж/кг.

13.27 В установке по приготовлению дистиллированной воды для заправки системы охлаждения тепловозного дизеля насыщенный пар, имея абсолютное давление p1 и степень сухости x=0,95, конденсируется и охлаждается до температуры t=80 ºC проточной водой. Какое количество воды требуется для приготовления дистиллята в сутки в количестве G, если температурный перепад проточной воды в теплообменнике установки составляет ΔtW? Теплообменом рабочих тел установки с окружающей средой пренебречь.

Таблица 1 — Исходные данные

Вариант р1, МПа G, т/сут ΔtW, K
1 0,22 0,5 10

Ответ: W=27,0 т/сут.

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.

13.28 Расчет параметров и процессов изменения состояния водяного пара

Для процесса изменения состояния водяного пара 1-2 (исходные данные приведены в табл.5 по вариантам) рассчитать:

Читайте также:  Потери давления на трение в трубопроводе калькулятор

— термические параметры p, υ, T в начальном и конечном состояниях;

— изменение калорических параметров Δu, Δh, Δs;

— теплоту (q) и работу процесса (ω, l).

Для решения задачи использовать таблицы воды и водяного пара [3].

Результаты расчета представить в виде таб.6 и 7. Процесс показать в p-υ, T-s и h-s — диаграммах.

Таблица 2.1 — Исходные данные

№ варианта Процесс р1, бар x1 x2
10 Испарение 1,0 0,9

Варианты задачи: 13.

13.29 Сухой насыщенный пар при постоянном давлении р1=0,1 МПа сначала перегревается до 600 ºС, а затем при неизменном объеме вновь охлаждается до сухого насыщенного состояния.

Найти изменения энтальпии, внутренней энергии и энтропии в рассматриваемом сложном процессе по величине и знаку.

Изобразить процессы в i-s диаграмме.

Ответ: Δh=-1070 кДж/кг, Δu=-828 кДж/кг, Δs=0,313 кДж/(кг·К).

13.30 (Вариант 5) С помощью i-s диаграммы определить начальные и конечные параметры пара (υ, p, t, i, s), степень сухости (x), а также определить работу расширения (L) и количество теплоты, участвующей в процессе (Q).

Указать в каком агрегатном состоянии находится пар в начальной и конечной точках.

Процесс, при котором происходит изменение состояния пара, а также его исходные параметры следует выбрать из таблицы 2.

Таблица 2

Процесс изменения
состояния пара
Исходные параметры пара
m, кг υ1, м 3 /кг t1, ºC t2, ºC
изобарный 5 5,0 200 380

Ответ: р1=0,044 МПа, h1=2878 кДж/кг, s1=8,223 кДж/(кг·К), υ2=6,903 м³/кг, р2=0,044 МПа, h2=3236 кДж/кг, s2=8,764 кДж/(кг·К), L=419 кДж, Q=1790 кДж.

Источник

13 Водяной пар

13.31 Пользуясь таблицами теплофизических свойств воды и водяного пара и расчетными формулами, найти удельный объем, энтальпию и энтропию, а также определить внутреннюю энергию влажного насыщенного пара при заданных давлении и влажности и перегретого пара при заданных давлении и температуре. Исходные данные следует выбрать из таблицы 3.

Таблица 3

Вариант Влажный насыщенный пар Перегретый пар
р, МПа влажность, % р, МПа t, ºC
6 0,62 12 2,3 250

Ответ: а) υх=0,269 м³/кг, hx=2506 кДж/кг, ux=2339 кДж/кг, sx=6,181 кДж/(кг·К); б) υ=0,09581 м³/кг, h=2887 кДж/кг, s=6,457 кДж/(кг·К), u=22666 кДж/кг.

Варианты задачи: 4, 9.

13.32 Определить тепло, идущее на перегрев пара в пароперегревателе котла, если до поступления в него пар имел давление 1,2 МПа и влажность 5%, а конечная температура пара 480 ºС. Найти также работу пара, связанную с увеличением его объема в процессе перегревания, протекающем при p=const.

Ответ: q2=649 кДж/кг, l=158,4 кДж/кг.

13.33 (Вариант 07) Водяной пар с начальным давлением р1=3 МПа и степенью сухости х1=0,95 поступает в пароперегреватель, где его температура повышается на Δt; после перегревателя пар адиабатно расширяется в турбине до давления p2. Определить теплоту (на 1 кг пара), подведенную к нему в пароперегревателе; работу и термический цикла Ренкина, степень сухости пара х2 в конце расширения; работу цикла и конечную степень сухости, если после пароперегревателя пар дросселируется до давления р′1.

Определить начальные и конечные параметры состояния пара по диаграмме i-s и рассчитать по таблицам состояние пара в конце каждого процесса; изобразить перечисленные процессы в координатах i-s и заполнить сводную табл.4.8. Исходные данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл.4.12.

Таблица 4.12

Δt, ºC р′1, МПа р2, кПа
40 1,2 3,0

13.34 Водяной пар, имеющий степень сухости х и давление р1, поступает в перегреватель, в котором перегревается до температуры t2. После пароперегревателя пар поступает в турбину, в которой адиабатно расширяется до давления p3. После турбины пар поступает в конденсатор, в котором при постоянном давлении полностью конденсируется. Определить количество теплоты, затраченной в пароперегревателе, работу изменения объема при перегреве пара, количество теплоты, выделившееся в конденсаторе на 1 кг пара, параметры пара после турбины, параметры кипящей воды на выходе из конденсатора.

Читайте также:  Внутричерепное давление разрыв сосудов в глазу

Таблица 1

Вариант х р1, кПа t2, ºС р3, кПа
14 0,92 1200 400 30

h-s — диаграмма водяного пара с рассчитанными процессами прилагается к задаче

13.35 С помощью is — диаграммы определить параметры водяного пара в начальном и конечном состояниях, изменение внутренней энергии, подведенную к пару теплоту и работу в изобарном, изохорном и адиабатном процессах. Начальное состояние пара задано избыточным давлением p1 и степенью сухости x, конец процессов ограничен температурой t2, ºC. Исходные данные в табл.3.

Таблица 3

Вариант p1, бар х t2, ºC
5 5 0,9 300

Варианты задачи: 29, 28, 19, 27, 17, 2, 11.

13.36 Водяной пар с начальным давлением 10 бар и степенью сухости х=0,95 поступает в пароперегреватель, где его температура повышается на Δt, после перегревателя пар адиабатно расширяется в турбине до давления p2. Определить с помощью is — диаграммы количество теплоты на 1 кг пара, подведенной к нему в пароперегревателе; работу цикла Ренкина и степень сухости пара в конце расширения. Определить термический КПД цикла. Привести цикл Ренкина на Ts — диаграмме. Исходные данные в табл.4.

Таблица 4

Вариант р2, бар Δt, ºС
15 0,04 300

Варианты задачи: 9, 8, 18, 26, 16, 12.

13.37 Пар из котла при абсолютном давлении р и степени сухости х поступает в паронагреватель, в котором ему сообщается дополнительное тепло при неизменном давлении, а температура пара повышается до t2. Определите количество тепла, сообщенное 1 кг пара, и изменение внутренней энергии при помощи h-s — диаграммы.

Таблица 3

Вариант р, МПа х t2, ºC
6 0,9 0,87 450

Ответ: q1-2=864 кДж/кг, Δuизоб=701 кДж/кг.

Варианты задачи: 1, 14.

13.38 Техническая термодинамика. Водяной пар.

Водяной пар с начальными параметрами: давление в начале процесса р1=3 МПа и степень сухости пара х1=0,9 нагревается при постоянном давлении (процесс 1-2) до температуры t2. Затем пар дросселируют (процесс 2-3) до давления p3. После этого следует адиабатное расширение (процесс 3-4), в результате которого давление снижается до р4=0,01 МПа.

— состояние пара и параметры (давление р, удельный объем υ, температуру t, энтропию s и энтальпию h) в точках 1, 2, 3 и 4.

Изобразить заданные процессы (изобарный, дросселирование и адиабатный) в p-υ, T-s и h-s — координатах.

Таблица 2 — Исходные данные

Первая буква фамилии t2, ºC Вторая буква фамилии p3, МПа
АЛХ 300 АЛХ 1,8

13.39 1,4 м³ водяного пара с влажностью 13% расширяется вначале изотермически от давления 35 бар до давления 3 бара, а затем адиабатно до давления 1 бар.

Определить изменение внутренней энергии пара, количество передаваемой теплоты и работу совокупности процессов. Изобразить процессы на i-s, p-υ и T-s диаграммах.

13.40 (Вариант 00) Водяной пар с начальным давлением р1=5 МПа и степенью сухости х1=0,95 поступает в пароперегреватель, где его температура повышается на Δt; после перегревателя пар изоэнтропно (адиабатно) расширяется в турбине до давления p2. Пользуясь h-s — диаграммой для водяного пара (приложение Д, рисунок Д1), определить:

— количество теплоты (на 1 кг пара), подведенной к нему в пароперегревателе;

— работу цикла Ренкина и степень сухости пара х2 в конце расширения;

— термический КПД цикла;

— работу цикла, КПД цикла и конечную степень сухости, если после пароперегревателя пар с давлением р1 дросселируется до давления р′2, а затем адиабатно расширяется до давления р2.

Изобразить процессы, происходящие в паротурбинной установке в T-s — диаграмме. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 15.

Таблица 15 — Исходные данные к задаче №8

Δt, ºC р2, кПа р′2, кПа
250 3,0 0,50

hs-диаграмма водяного пара с рассчитанными процессами прилагается к задаче

Источник

Adblock
detector