2. Робоче тіло – реальний газ (н2о)

Особливістю розрахунків з водяною парою є використання hs- діаграми водяної пари. Будь-яка точка на hs- діаграмі відповідає визначеному стану робочого тіла (суха насичена пара, волога насичена пара, перегріта пара). Для того, щоб знайти параметри водяної пари необхідно побудувати точку у hs- діаграмі, а потім встановити числові значення ізобари, ізохори, ізотерми, лінії s=const та h=const, що проходять через цю точку. Числові значення цих ліній збігаються з величинами невідомих параметрів. Якщо через точку на hs- діаграмі зазначені лінії не проходять, то параметри стану встановлюють зіставленням найближчих точки ізобар, ізохор та ін.

Внутрішня енергія – це єдиний параметр, який не знаходиться на hs- діаграмі, а встановлюється на основі розрахунків:

u = h – pv.

Маса водяної пари

Знаючи питомий об’єм перегрітої пари у початковій точці циклу, розрахуємо масу водяної пари:

m=V₁/v₁=0,56/0,28=2,01 кг

2.1.1. Параметри стану водяної пари у початковій точці 1

У розрахунковому завданні для точки 1 відомі тиск p₁=11 бар, та температура t₁=400^o C. За цими параметрами на перетині ізобари та ізотерми знайдемо точку 1. Вона опинилась у зоні перегрітої пари. Знайдемо v₁ , h₁ , s₁ за hs- діаграмою, як показано штриховими лініями:

v₁=0,28 м³/кг , h₁=3263 кДж/кг,

s₁=7,4 кДж/(кг·К).

Внутрішню енергію розрахуємо:

u₁ = h₁ – p₁v₁=3263-1,1·10³·0,28=2956,6 кДж/кг

Параметри точки 1 запишемо в таблицю 3.

Таблиця 3

Параметри	Точки
	1	2	3	4	5
p, бар	11	1,57	24	24	16,1
t, oC	400	400	466,9	783,1	700
v, м3/кг	0,28	0,19	0,14	0,2	0,28
u, кДж/кг	2956,6	3224,8	3056,1	3624,6	3473,5
h, кДж/кг	3262,8	3255,2	3390,1	4109,7	3920,6
s, кДж/(кг·K)	7,42	7,25	7,25	8,05	8,05

2.1.2. Параметри водяної пари в точці 5

Початкову точку ізохорного процесу 5-1 знайдемо на перетині ізохори v₁= v₅=0,28 м³/кг та ізотерми t₅=700 ^oC (T₅=973 K), як показано на рис.

h₂

Точка 5 знаходиться в зоні перегрітої пари.

Аналогічно до точки 1 визначимо параметри стану і занесемо їх до таблиці 3.

p₅=16,1 бар, h₅=3920,6 кДж/кг, s₅=8,05 кДж/(кг·К).

Внутрішню енергію розрахуємо:

u₅ = h₅ – p₅v₅=3920,6 – 16,1·10 ·0,28 = 3473,5 кДж/кг

2.1.3. Параметри водяної пари в точці 4

Точку адіабатного процесу розширення 4-5 знайдемо, якщо піднімемося до перехрестя адіабати s₄= s₅=8,05 кДж/(кг·К) та ізобари p₄=24 бар

v₄=0.2 м³/кг , t₄=783,1 ºC, h₄=4109,7 кДж/кг.

u₄ = h₄ – p₄v₄=4109,7 - 24∙10 ∙0,2 = 3624,6 кДж/кг

Параметри точки 4 запишемо в таблицю 3.