Расчет процессов водяного пара
Расчет процессов водяного пара заключается в определении всех параметров начального и конечного состояния, теплоты и работы процесса.
Параметры начального и конечного состояний определяются с помощью диаграмм или по таблицам. Способ расчета с помощью таблиц более точен и не имеет ограничений. Способ с использованием h,s -диаграммы более прост, нагляден, но возможен только для влажного насыщенного пара с х > 0,6, сухого насыщенного пара и перегретого пара.
Изменение внутренней энергии для процесса определяется по уравнению:
Расчетные формулы для теплоты q, работы ℓ приведены в таблице 2.
| Процесс | Работа изменения объема | Теплота |
| Изохорный | ℓ = 0 | q = u2 – u1 = (h2 – h1) — v∙( p 2 – p1) |
| Изобарный | ℓ = q – Δu ℓ = p(v2 –v1) | q = h2 – h1 |
| Изотермический | ℓ = q — Δu | q = T∙(s2 – s1) |
| Адиабатный | ℓ = (u2 – u1) | q = 0 |
Задача 3.3.Определить параметры влажного водяного пара при давлении 2,0 МПа и степени сухости 0,9.
Решение. Из таблиц водяного пара находим параметры кипящей воды «′» и сухого насыщенного пара «″» при 2,0 МПа:
| р | tн | v′ | v″ | h′ | h″ | r | s′ | s″ |
| МПа | ºC | м 3 /кг | м 3 /кг | кДж/кг | кДж/кг | кДж/кг | кДж/ (кг·К) | кДж/ (кг·К) |
| 2,0 | 212,37 | 0,00118 | 0,0995 | 908,6 | 2797,4 | 1888,8 | 2,4468 | 6,3373 |
По этим данным определятся параметры пара:
v = v˝·x + v΄·(1–x) = 0,0995·0,9 + 0,00118·0,1 = 0,098 м 3 /кг,
h = h΄+ r·x = 908,6 + 1888,8·0,9 = 2608,52 кДж/кг.
s = s΄+ (r·x)/TS = 2,4468 + (1888,8·0,9)/485,52 = 5,95 кДж/(кг·К)
 |
Можно определить параметры пара по по h,s – диаграмме:
Задача 3.4. 1кг водяного пара, начальное состояние которого задано параметрами р1=50 бар (5·10 3 кПа), t1=400 ºC, расширяется адиабатно до давления р2=0,5 бар (50 кПа).
Построить процесс в h,s; р,v; и Т,s – диаграммах.
Дата добавления: 2014-01-15 ; Просмотров: 2683 ; Нарушение авторских прав?
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Источник
13 Водяной пар
13.11 (Вариант 79) Водяной пар массой 1 кг с начальным давлением р1 и степенью сухости х1 изотермически расширяется; при этом к нему подводится теплота q. Определить, пользуясь i,s — диаграммой, параметры конечного состояния пара, работу расширения, изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии. Решить также задачу, если расширение происходит изобарно. Изобразить процессы в p,υ- и T,s — диаграммах. Исходные данные, необходимые для решения задачи, взять из табл.4.
Таблица 4
| q, кДж/кг | р1, МПа | x1 |
| 460 | 3 | 0,97 |
Варианты задачи: 42, 55, 74, 76, 81, 09, 34, 25, 97, 92, 37, 50.
13.12 Определить состояние водяного пара, если давление его р=2,2 МПа, а температура t=240 ºC.
Ответ: Пар перегрет.
13.13 (Вариант 00) 1 кг водяного пара с начальным давлением р1 и степенью сухости х1 изотермически расширяется; при этом к нему подводится теплота q. Определить, пользуясь hs — диаграммой, параметры конечного состояния пара, работу расширения, изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии. Решить также задачу, если расширение происходит изобарно. Изобразить процессы в pυ-, Ts- и hs — диаграммах. Исходные данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 27.
Ответить на вопросы: в каком процессе (t=const или p=const) при заданных x1, p1 и q работа будет больше и за счет чего? Упростятся ли расчеты процессов t=const или p=const, если конечная точка попадает в область влажного пара?
Таблица 27
| р1, МПа | x1 | q, кДж/кг |
| 3 | 0,97 | 500 |
h-s — диаграмма водяного пара с рассчитанными процессами прилагается к задаче
13.14 Параметры пара перед паровой турбиной р1=90 бар и t1=500 ºC. Давление в конденсаторе р2=0,04 бар.
Определить состояние пара после расширения в турбине, если ее относительный внутренний КПД ηoi=0,84.
Ответ: h1=3384 кДж/кг, h2=2003,6=3384 кДж/кг, h2д=2224,5 кДж/кг, х2=0,865.
13.15 (Вариант 00) Расчет процесса адиабатического расширения водяного пара
Рабочее тело – водяной пар, имеющий в начальном состоянии давление р1 и температуру t1 (табл. 5). Масса рабочего тела – M (табл. 5). Пар расширяется до давления p2 (табл. 5).
Схематически построить процесс адиабатического расширения водяного пара в диаграмме h-s.
Таблица 5
| Показатели | Предпоследняя цифра шифра |
| Температура t1, ºC | 530 |
| Давление (абс.) р1, МПа | 11 |
| Показатели | Последняя цифра шифра |
| Масса М, кг | 25 |
| Давление (абс.) р2, МПа | 0,02 |
1) удельный объем и энтальпию пара в начальном состоянии;
2) температуру, удельный объем, степень сухости и энтальпию пара в конечном состоянии;
3) значения внутренней энергии пара до и после расширения;
4) работу расширения пара в адиабатном процессе.
К решению задачи приложить схему построения процесса в координатах h-s.
Ответить в письменном виде на следующие вопросы:
Каковы особенности адиабатного процесса?
Какой пар называется сухим, влажным, перегретым?
В каком состоянии водяной пар находится в начале процесса?
В какое состояние пар перешел в конце процесса?
Каков физический смысл энтальпии водяного пара в данном, конкретном состоянии?
h-s — диаграмма водяного пара с рассчитанным процессом прилагается к задаче
13.16 Состояние 5 кг водяного пара характеризуется следующими параметрами s1=8 кДж/(кг·К), р1=12 ат. Определить внутреннюю энергию, объем, энтальпию пара и охарактеризовать его состояние
Ответ: u1=4882 кДж/кг, υ1=0,054 м³/кг, h1=4947 кДж/кг, пар перегрет.
13.17 Идет процесс адиабатного сжатия сухого насыщенного водяного пара имеющего давление р1=4 ат до конечного давления р2=45 ат. Найти работу, теплоту и изменение внутренней энергии процесса, а также изменение энтропии.
Ответ: l=135808 кДж/кг, Δq=0, Δu1-2=135808 кДж/кг, Δs=0.
13.18 Давление водяного пара р=0,5 МПа при степени сухости х=0,8. Найти ts, hx, sx, υx.
Ответ: ts=151,84 ºС, hx=2327,3 кДж/кг, sx=5,830 кДж/(кг·К), υx=0,2998 м³/кг.
13.19 (Вариант 68) Процесс получения водяного пара в паровом котле происходит при постоянном давлении p=const. Питательная вода поступает в котел при температуре tп.в. Из котла выходит влажный насыщенный пар при давлении р и степени сухости х и поступает в пароперегреватель, где перегревается при p=const до температуры t.
1 Энтальпию питательной воды iп.в, кипящей воды в котле i′, пара на выходе из котла ik и пароперегревателя i.
2 Теплоту, расходуемую на получение влажного насыщенного пара в котле q (кДж/кг) и сообщаемую в пароперегревателе qп (кДж/кг) раздельно, в расчете на 1 кг пара. Изобразить процесс получения пара (от tп.в до t) в pυ и Ts диаграммах с нанесением пограничных кривых (без масштаба); в Ts диаграмме обозначить штриховкой площади, изображающие q и qп.
Величины р (МПа), t (ºC) и x выбрать из табл.6 по последней цифре шифра, а величину tп.в (ºС) — из табл.7 по предпоследней.
Таблица 4
| р, МПа | t, ºC | х | tп.в, ºC |
| 8,0 | 460 | 0,99 | 90 |
Ответ: iп.в=377,1 кДж/кг, iк=2743,7 кДж/кг, i=3082,4 кДж/кг, q=2366,6 кДж/кг, qп=338,7 кДж/кг.
13.20 (Вариант 68) Цех потребляет Q, кДж теплоты в час для производственных нужд. Для теплоснабжения этого цеха подается влажный насыщенный пар при давлении р и степени сухости х.
Определить часовой расход пара G, кг/ч, если возвращающийся обратно конденсат имеет то же давление и температуру tk.
Величины p и tk взять из табл.8 по последней цифре шифра, а величины Q и x — из табл.9 по предпоследней цифре шифра.
Источник
1 кг водяного пара с начальным давлением и температурой
Водяной пар с начальным давлением Р1
| Adamano | Дата: Среда, 20.11.2013, 19:52 | Сообщение # 1 |
|
| Задача по теплотехнике с ответами: Водяной пар с начальным давлением Р1 = 3 МПа и степенью сухости Х1 = 0,95 поступает в пароперегреватель, где его температура повышается на ∆t = 2050C; после перегревателя пар изоэнтропно расширяется в турбине до давления Р2 = 3,5 МПа. Определить количество теплоты (на 1 кг пара), подведённой к нему в пароперегревателе, работу цикла Ренкина и степень сухости пара Х2 в конце расширения. Определить также термический КПД цикла. Определить работу цикла и конечную степень сухости, если после пароперегревателя пар дросселируется до давления Р21 = 0,48 МПа.
Задачу решаем при помощи hS- диаграммы. Начальное состояние – точка 0 – на пересечении изобары Р1 = 3,5 МПа и линии постоянной сухости Х1 = 0,95. В этой точке энтальпия h0 = 2710 кДж/кг, температура t0 = 2340С. Состояние пара после пароперегревателя – точка 1 – на пересечении линии изобары Р1 = 3,5 МПа и изотермы t = t0 + ∆t = 234+205 = 4390С. В этой точке энтальпия h1 =3320 кДж/кг.
Конечное состояние пара – точка 2 – на пересечении изобары Р2 = 3,5 МПа и линии постоянной энтропии. В этой точке энтальпия h2 =2110 кДж/кг, степень сухости Х2 = 0,82 . По таблицам для насыщенного водяного пара определяем при Р2 = 3,5 кПа h21 =111,86 кДж/кг[1]. Количество теплоты, подведённое к пару в пароперегревателе: q = h1 – h0 = 3320 – 2710 = 610 кДж/кг. Работа цикла Ренкина: l0 = h1 – h2 = 3320 – 2110 = 1210 кДж/кг. Термический КПД цикла ηt = (h1 – h2)/(h1 – h21 ) = (3320 – 2710)/(3320 – 111,86) = 0,377. Пар после пароперегревателя дросселируется до давления Р21 = 0,48 МПа. Начальное состояние – точка 0 – на пересечении изобары Р1 = 3,5 МПа и линии постоянной сухости Х1 = 0,95. В этой точке энтальпия h0 = 2710 кДж/кг, температура t0 = 2340С
Состояние пара после пароперегревателя – точка 1 – на пересечении линии изобары Р1 = 3,5 МПа и изотермы t = t0 + ∆t = 234+205 = 4390С. В этой точке энтальпия h1 =3320 кДж/кг. Промежуточное h1 =3320 кДж/кг и изобары Р2а = 3,5 МПа. Конечное состояние пара – точка 2 – на пересечении изобары Р2 = 3,5 МПа и линии постоянной энтропии. В этой точке энтальпия h2 =2355 кДж/кг, степень сухости Х2 = 0,92 . По таблицам для насыщенного водяного пара определяем при Р2 = 3,5 кПа h21 =111,86 кДж/кг[1]. Количество теплоты, подведённое к пару в пароперегревателе: q = h1 – h0 = 3320 – 2710 = 610 кДж/кг. Работа цикла Ренкина: l0 = h2а – h2 = 3320 – 2355 = 965 кДж/кг. Термический КПД цикла ηt = (h2а – h2)/(h1 – h21 ) = (3320 – 2355)/(3320 – 111,86) = 0,30. Источник detector |
