1 кг влажного водяного пара с параметрами

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	t_н	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)/T_S = 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.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник статьи: http://studopedia.su/10_119144_raschet-protsessov-vodyanogo-para.html

Основные параметры водяного пара

Термодинамические параметры кипящей воды и сухого насыщенного пара берутся из таблиц теплофизических свойств воды и водяного пара. В этих таблицах термодинамические величины со штрихом относятся к воде, а величины с двумя штрихами – к сухому насыщенному пару. Так как состояние кипящей воды и сухого насыщенного пара определяется только одним параметром, то по известному давлению или температуре из таблиц воды и водяного пара берутся значения u¢, u², h¢, h², s¢, s².

В соответствии с первым законом термодинамики теплота жидкости q¢ расходуется на увеличение ее внутренней энергии и совершение работы:

Читайте также: Ханаан сын хама внук ноя

Принимают, что при Т₀ = 273,15 К внутренняя энергия равна нулю. Тогда . Так как в процессе нагревания жидкости удельный объем изменяется незначительно, то можно принять, что . Поэтому, пренебрегая работой расширения жидкости, получим:

С другой стороны, внутренняя энергия может быть определена через энтальпию по выражению:

Þ .

Количество теплоты, затраченное на парообразование 1 кг воды при температуре кипения до сухого насыщенного пара, называется теплотой парообразования и обозначается буквой r:

Внутренняя энергия сухого насыщенного пара равна:

Приращение энтропии в процессе парообразования определяется формулой:

За нулевое состояние, от которого отсчитываются величины s¢ и s², принято состояние воды в тройной точке. Значения энтропий s¢ и s² также берутся из таблиц воды и водяного пара.

Удельный объем u_х, энтропия s_х и энтальпия h_х влажного насыщенного пара определяются по правилу аддитивности. Поскольку в 1 кг влажного пара содержится х кг сухого и (1 – х) кг кипящей воды, то

Однофазные состояния некипящей воды и перегретого пара задаются двумя параметрами. По заданным давлению и температуре из таблиц воды и перегретого пар находят значения u, h, s.

Кроме того, теплота перегрева пара может быть определена по выражению:

где с_рп – средняя теплоемкость перегретого пара.

Так как процесс перегрева пара происходит при постоянном давлении, то энтальпию перегретого пара можно определить по формуле:

а энтропия перегретого пара определяется по формуле:

4. Ts – диаграмма водяного пара

Как и в случае газов для графического изображения и исследования термодинамических процессов с паром, наряду с рu— диаграммой широко применяется Тs— диаграмма. Эта диаграмма удобна тем, что в ней площадь под процессом дает количество тепла, участвующего в данном процессе.

Поскольку энтропия воды при t = 0 °С (273 К) условно принята равной нулю, то при построении Тs— диаграммы для пара точка 1 процесса парообразования ложится на ось ординат на 273 К выше абсолютного нуля.

Тs— диаграмма строится следующим образом (рис. 5.2).

Сначала наносится на Тs— диаграмме исходная точка 1.

1. Изменение энтропии жидкости в процессе ее нагрева 1-2 при р =const:

Так как здесь , значит, если считать ,

Следовательно, изменение энтропии нагреваемой жидкости представляется в Тs— диаграмме логарифмической кривой.

2. Изменение энтропии в процессе парообразования 2-3. Процесс парообразования – процесс кипения воды протекает и при p = const и при T = =const, т.е. изобарно-изотермически.

Читайте также: В баню вместе с братиком

Приращение энтропии при испарении 2-3 определится путем интегрирования общей формулы

В этом процессе , . Тогда,

;

Следовательно, изменение энтропии влажного пара представляется в Тs— диаграмме прямой, параллельной оси 0s.

3. Изменение энтропии в процессе перегрева пара 3-4 определится аналогично

, но .

или же, воспользовавшись средним значением теплоемкости пара с_рп в процессе его перегрева от T_s до Т_пер, получим:

Следовательно, изменение энтропии перегретого пара представляется в Тs— диаграмме логарифмической кривой.

Линия 1-2-3-4 дает изменение энтропии пара и его температуры при р = const и, очевидно, является изобарой.

Откладывая на диаграмме для разных температур значения s¢ и s², получим нижнюю и верхнюю пограничные кривые. При этом значения s¢ и s², могут быть определены по следующим формулам:

Пограничные кривые делят диаграмму на три части: влево от А¢К располагается область жидкости, между кривыми А¢К и А²К – область влажного пара, вправо от А²К и вверх от точки К – область перегретого пара.

На диаграмму наносят изобары, изохоры, изотермы а в области влажного пара – линии равных степеней сухости (х = const). Причем в области влажного пара изобары-изотермы представляют собой прямые линии, параллельные оси абсцисс. Область диаграммы, лежащая ниже изобары тройной точки, изображает различные состояния смеси «пар + лед».

5. hs – диаграмма водяного пара

Ts— диаграмма, весьма наглядно изображающая процессы парообразования, дает полную характеристику свойств водяного пара. Однако у Ts— диаграммы есть один существенный недостаток, заключающийся в том, что количество теплоты, участвующее в процессе на этой диаграмме, изображается площадью под процессом. Это приводит к затруднению для практического использования и вычисления по этим диаграммам. Этого недостатка лишена hs— диаграмма, которая дает возможность получать значения теплоты изобарного процесса не в виде площадей, как это имеет место в Ts— диаграмме, а в виде отрезков прямых.

Для процесса р = const:

Т.е. тепло сообщенное в процессе р = const, равно изменению энтальпии в этом процессе.

hs— диаграмма водяного пара позволяет без применения формул и таблиц определять параметры пара, например, энтропию, энтальпию, температуру, паросодержание (степень сухости – х), т. е. параметры, вычисление которых требует применения громоздких формул и сложных арифметических вычислений. hs— диаграмма для пара строится следующим образом (рис. 5.3).

1. На оси абсцисс откладываются значения энтропий s, а на оси ординат значения энтальпий h. Условно принято, что энтальпия и энтропия воды при t = 0 °С равны нулю (t₀ = 0), т.е. начальная точка 1 изобарного процесса парообразования условно перемещается в начало координат (h₀ = 0).

2. Вначале строится нижняя пограничная кривая (кривая кипящей воды) (х = 0) по формулам:

3. Затем строится верхняя пограничная кривая (кривая сухого насыщенного пара) (х = 1) по формулам:

4. В области влажного пара наносится ряд линий равного давления (изобар). Изобары влажного насыщенного пара в hs— диаграмме представляют собой прямые, проходящие под некоторым наклоном к оси s. Следовательно, зависимость h_x от s_x можно представить в виде уравнения:

где A,B – некоторые постоянные коэффициенты.

Как известно, этими же линиями будут определяться и изотермы влажного пара, поскольку в области влажного насыщенного пара изотермы и изобары совпадают.

5. В области перегретого пара изобары наносятся по формулам:

Изотерма перегретого пара поднимается слева направо, но гораздо слабее, чем изобара. Подъем ее уменьшается по мере удаления от пограничной кривой x = 1 и она асимптотически приближается к горизонтали, будучи обращена выпуклостью к верху. Это объясняется тем, что с увеличением степени перегретости пара его свойства приближаются к свойствам идеального газа, у которого h = const при T = const. В h, s – диаграмме водяного пара наносят также линии u = const, идущие круче изобар.

Тема: «ТЕРМОДИНАМИКА ПОТОКОВ» (2 часа)

1. Общие сведения о термодинамике потоков.

2. Уравнение неразрывности газового потока. Скорость истечения газа и расход газа.

3. Анализ движения газа в суживающемся сопле.

4. Переход через скорость звука.

5. Общие закономерности дросселирования газов.

6. Особенности дросселирования идеального и реального газа. Эффект Джоуля-Томсона.

7. Параметры дросселирования реального газа.

Основная литература

1. Амерханов Р.А., Драганов Б.Х. Теплотехника. — М.: Энергоатомиздат, 2006. – 432 с.

Дополнительная литература

1. Теплотехника. /А.П. Баскаков, Б.В. Берг и др. – М.: Энергатомиздат, 1991. – 224 с.

2. Техническая термодинамика. / Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. – М.: Издательский дом МЭИ, 2008. – 496 с.

Дата добавления: 2015-11-26 ; просмотров: 3154 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник статьи: http://helpiks.org/6-245.html