Примеры решения задач. Задача 1. В процессе парообразования при постоянном давлении в паровом котле 50 кг воды с начальной температурой t1=15 0C превращается в сухой пар

Задача 1. В процессе парообразования при постоянном давлении в паровом котле 50 кг воды с начальной температурой t₁=15 ⁰C превращается в сухой пар. Определить количество теплоты, необходимое для получения сухого пара, если манометр парового котла показывает давление 200 кПа. Показание барометра 750 мм рт. ст.

Решение. Абсолютное давление пара в котле МПа

р = р_изб + р_атм = 200×10^-3 + 750×133,3×10^-6 = 0,3 МПа.

Определяем энтальпию воды

h₁ = c_p×t₁ = 4,19×15 = 62,85 кДж/кг,

где с_р = 4,19 кДж/(кг×К) – массовая изобарная теплоемкость воды.

Определяем энтальпию и температуру сухого пара с помощью табл.3 приложения 2 при давлении в котле р=0,3 МПа

h′′₂ = 2725,5 кДж/кг; t₁ = 133,54 ⁰C.

Количество теплоты, необходимое для получения сухого пара в изобарном процессе

Q = М×(h′′₂ – h₁) = 50 × (2725,5 – 62,85) = 2662,65 кДж.

Задача 2. Пар с начальными параметрами р₁ = 100 бар и t₁ = 450 ⁰C адиабатно расширяется в паровой турбине до давления р₂ = 30 кПа. Определить параметры пара в начальном и конечном состоянии и работу расширения, используя таблицы воды и водяного пара.

Решение. Из табл. 3 приложения 2 следует, что пар с параметрами

р₁ = 100 бар и t₁ = 450 ⁰C – перегретый пар, так как при р₁ = 100 бар температура насыщения пара t_s = 310,96 ⁰С, а по условию задачи t₁ = 450 ⁰C> t_s.

Пользуясь таблицей термодинамических ха­рактеристик перегретого пара [6] или h – s диаграммой по р₁ = 100 бар и t₁ = 450 ⁰C находим

h₁ = 3242,2 кДж/кг; v₁ = 0,02974 м³/кг; s₁ = 6,422 кДж/(кг×К).

Пользуясь табл. 3 приложения 2 находим параметры кипящей жидкости и сухого насыщенного пара по р₂ = 30 кПа = 0,03 МПа

t_s = 69,12 ⁰С; h′₂ = 289,31 кДж/кг; v′₂ = 0,00102 м³/кг; s′₂=0,9441 кДж/(кг×К);

h′′₂ = 2625,3 кДж/кг; v′′₂= 5,2308 м³/кг; s′′₂= 7,7695 кДж/(кг×К).

Так как в турбине происходит адиабатное расширение пара s = const,

s₂ = s₁ = 6,422 кДж/(кг×К).

Так как s₂= s′′₂× х₂ + s′₂ × (1-х₂), отсюда определяем степень сухость х₂

х₂ = (s₂ - s′₂) / (s′′₂ - s′₂) = (6,422-0,9441)/(7,7695-0,9441)=0,8.

Параметры влажного насыщенного пара определяем по формулам

v₂ = v′′₂× х₂ + v′ ₂× (1-х₂) = 5,2308 ×0,8+0,00102× (1-0,8)=4,185 м³/кг;

h₂ = h′′₂× х₂ + h′₂ × (1-х₂) = 2625,3×0,8+289,31×(1-0,8)=2158,1 кДж/кг.

Задача 3. 1 кг водяного пара при р=1 МПа и степени сухости х=0,85 нагревается при постоянном давлении до t₂=370 ⁰С, а затем адиабатно расширяется до р₃=5 кПа. Найти, пользуясь h – s диаграммой параметры в узловых точках, изменение внутренней энергии, теплоту и работу в изобарном и адиабатном процессах, а также степень сухости конечного состояния пара.

Решение. По h – s диаграмме находим точку 1 на пересечении р=10 бар и степени сухости х=0,85 – пар влажный насыщенный. Находим параметры в т.1:

t₁ = 179,9 ⁰C; v₁= 0,165 м³/кг; h₁ = 2475 кДж/кг; s₁ = 5,92 кДж/(кг×К).

Точку 2 находим на пересечении р₂=р₁=10 бар, так как 1-2 процесс изобарный и t₂=370 ⁰С - перегретый пар. Находим параметры в т.2:

v₂= 0,29 м³/кг; h₂ = 3200 кДж/кг; s₂ = 7,37 кДж/(кг×К).

Точку 3 находим на пересечении s₃=s₂=7,37 кДж/(кг×К), так как 2-3 процесс адиабатный s=const и р₃=0,05 бар - пар влажный насыщенный. Находим параметры в т.3:

t₃ = 33 ⁰C; v₃= 24,5 м³/кг; h₃ = 2246 кДж/кг.

Степень сухости пара в точке 3 х₃ = 0,87.

Поиск по сайту: