5. Процес дроселювання

Явище пониження тиску при проходженні парою місцевого опору без виконання роботи називається дроселюванням. Процес дроселювання ідеального газу характеризується величиною і = const. Дійсний процес дроселювання – процес незворотній, він умовно зображається пунктирною лінією і = const.

Рис. 2.6. Дроселювання пари

Нехай початковий стан пари задається тиском Р₁ = 0,22МПа і ступеню сухості пари х₁ = 0,95 (рис.2.6.) Пара дроселюється до тиску Р₂ = 0,003 МПа. Початкову точку процесу знаходимо у місці перетину ізобари Р₁ і лінії ступеню сухості х₁=0,95. Опустившись на осі визначаємо і₁ = 2600 кДж/кг, s₁ = 6,82 кДж/(кгК). Через точку 1 проходить ізохора v₁ = 0,75 м³/кг. Піднявшись по ізобарі Р₁ до лінії х = 1 визначаємо ізотерму, яка приходить у цю точку, це t₁ = 125^оС. Із точки 1 по лінії і₁ = і₂ = const рухаємось вправо до перетину з ізобарою Р₂ = 0,003 МПа і визначаємо кінцеву точку процесу 2. У цій точці і₂ =і₁= 2600 кДж/кг, Р₂= 0,003 МПа, s₂= 8,76 кДж/кг, t₂=54 ^оС, v₂ = 50 м³/кг. У точці 1 пара знаходилась у стані вологої насиченої, а у точці 2 перегрітої. В процесі дроселювання лінія і = const перетинає лінію ступеню сухості пари х = 1, точка А. У цієї точці пара суха насичена і їй відповідає тиск Р_А. Таким чином, при дроселюванні можна отримати суху, вологу і перегріту пари, якщо пара дроселюється з області вологої насиченої. Якщо процес дроселювання буде починатися в області перегрітої пари, то, частіше всього, в кінці дроселювання отримують перегріту пару, особливо тоді, коли точка лежить дещо вище лінії х =1.

4. 3. Порядок виконання роботи

3.1. Користуючись методичними вказівками та і-s діаграмою студенти вивчають та засвоюють лінії діаграми та принцип побудування процесів.

3.2. Для оволодіння методикою користування діаграмою вирішуються задачі на побудування термодинамічних процесів водяної пари в діаграмі.

3. Розбирається умова задачі і визначається вид процесу, а також якими параметрами задається початкова та кінцева точки.

4. Коротко умова задачі записується у звіт з лівого боку листа. Вихідні дані беруться з таблиці після умови задачі.

5. Будується процес в діаграмі.

6. З діаграми схематично переноситься побудований процес у звіт і замальовується з правого боку листа навпроти умови задачі.

7. Проводяться необхідні розрахунки.

8. Вирішується чотири задачі згідно із своїм варіантом і для них проводяться необхідні розрахунки.

4. Побудова термодинамічних процесів

З а в д а н н я 1. Побудувати ізобарний процес перегріву водяної пари в пароперегрівнику котельного агрегату, яка надходить у кількості G т/год. Визначити кількість теплоти Q, яка витрачається на перегрів пари, якщо тиск пари перед пароперегрівником Р₁, МПа, ступінь сухості х₁. Пара перегрівається до температури t₂. Розрахувати роботу ізобарного процесу і визначити всі параметри пари та її якісний стан у початковій та кінцевій точках. Вихідні дані взяти з табл. 1.1.

Т а б л и ц я 2.1.

Номер варіанту по останній цифрі заліковій книжки	Р1, МПа	х1	t2, оС	G, т/год
0	10	0,95	500	10
1	5	0,98	550	12
2	4	0,9	600	14
3	3	0,92	650	16
4	2	0,85	470	18
5	1,5	0,87	400	20
6	1	0,8	450	22
7	0,5	0,82	520	24
8	0,3	0,84	380	26
9	0,2	0,91	350	28

З а в д а н н я 2. Побудувати ізохорний процес відведення теплоти від пари масою m, кг, яка знаходиться в колекторі під тиском Р₁ та питомим об’ємом v₁. В процесі охолодження пара змінює свій якісний стан так, що в кінці процесу ступінь сухості пари х₂. Визначити всі параметри пари у початковій та кінцевій точках, кількість відведеної теплоти, роботу процесу та якісний стан пари. Вихідні дані взяти з таблиці 2.2.

Т а б л и ц я 2.2.

Номер варіан- ту по остан- ній цифрі залікової книж- ки Параметри	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Р1, МПа	0,02	0,035	0,08	0,2	0,4	0,8	1,5	2	4	8
v1, м3/кг	20	10	5	2	1	0,5	0,3	0,2	0,1	0,05
х2	0,97	0,94	0,96	0,95	0,85	0,96	0,79	0,92	0,9	0,88
m, кг	5	12	18	21	100	530	320	180	1100	700

З а в д а н н я 3. Побудувати ізотермічний процес стискування m, кг водяної пари, якщо її початковий стан характеризується тиском Р₁, МПа і t₁, ^оС. В кінці процесу питомий об’єм пари v₂. Визначити якісний стан і всі параметри пари в початковій і кінцевій точках, кількість відведенної теплоти, роботу ізотермічного процесу, вихідні дані взяти з таблиці 2.3.

Т а б л и ц я 2.3.

Номер варіан- ту по остан- ній цифрі залікової книж- ки Параметри	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Р1, МПа	0,005	0,01	0,02	0,03	0,07	0,06	0,12	0,3	0,2	0,004
t1, oC	100	120	400	250	550	160	350	200	330	90
v2, м3/кг	1,5	0,75	0,03	0,05	0,03	0,3	0,02	0,1	0,03	2
m, кг	70	90	110	85	140	520	440	380	600	800

З а в д а н н я 4. Побудувати зворотній і незворотній адіабатний (ізоентропний) процеси m =10 кг/с розширення водяної пари в паровій турбіні, якщо параметри пари на вході в турбіну: тиск Р₁, МПа, температура t₁, ^оС. Перед розширенням пара дроселюється у вхідному клапані турбіни до тиску Р’₁, МПа. На виході з турбіни пара має тиск Р₂, МПа. Незворотність обумовлюється втратами енергії на подолання сил тертя, яка складає і = і_2д – і₂. Визначити параметри пари в початковій і кінцевій точках процесу, роботу адіабатного розширення та внутрішній відносний к.к.д. Вихідні дані взяти з таблиці 2.4.

Т а б л и ц я 2.4.

Номер варіан- ту по остан- ній цифрі залікової книж- ки Параметри	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Р1, МПа	20	15	10	7	4	3	2	1,5	1,0	3,5
t1, oC	570	700	600	650	500	460	400	300	520	410
Р’1, МПа	17	10	8	4,5	3	2,4	1,7	1,0	0,5	2,2
Р2, МПа	0,03	0,01	0,03	0,004	0,01	0,003	0,01	0,004	0,003	0,02
і, кДж/кг	90	95	80	100	110	110	120	100	110	120