2.1.4. Параметри водяної пари в точці 3

За умовою задачі процес 3-4 ізобарний і питомий об’єм у точці 3 в 6 разів менший від питомого об’єму в точці 1. Розрахуємо v₃:

v₃=v₁/b=0,28/2=0,14 м³/кг

Точка 3 знаходиться на перетині ізобари p₄ = 24 бар та ізохори v₃= 0,14 м³/кг

Графічно визначаємо t₃=466,9ºC, h₃=3390,1 кДж/кг, s₃=7,25 кДж/(кг·К).

Внутрішня енергія: u₃ = h₃ – p₃v₃=3390,1- 24·10 ∙0,14 = 3056,1 кДж/кг.

Параметри точки 3 запишемо в таблицю 3.

2.1.5. Параметри водяної пари в точці 2

Т очка 2 є останньою точкою, яку треба знайти, будуючи цикл у hs-діаграмі. Вона одночасно належить до адіабатного процесу стиснення 2-3 та ізотермічного процесу відведення теплоти 1-2. Цю точку визначимо на перетині ізотерми, що проходить через точку 1 та адіабати, яка проходить через точку 3. Побудований цикл зображено на рисунку:

t₂= t₁=400ºC, s₁= s₃=7,25 кДж/(кг·К).

Параметри стану h₂=3255,2 кДж/кг, v₂=0,19 м³/кг, р₂=1,57 бар – знаходимо з діаграми.

Внутрішню енергію розрахуємо:

u₂ = h₂ – p₂v₂=3255,2 – 1,57 ∙10 ∙0,19 = 3224,8 кДж/кг/

Остаточно заповнимо таблицю параметрів водяної пари.

h s-діаграма циклу

2.2. Розрахунок процесів водяної пари

Усі процеси, що складають цикл, зображені при визначенні параметрів останньої точки циклу. Розрахунок кожного процесу будемо вести у такій послідовності. По-перше, знайдемо ∆U, ∆H, ∆S у процесі; по-друге, розрахуємо Q, L, Lн; по-третє, складемо енергетичний баланс процесу за І законом термодинаміки, покажемо схему енергобалансу; по-четверте, накреслимо процес у hs-, Ts-, i pv- діаграмах водяної пари.

Таблиця 4

Процеси	∆Uі, кДж	∆Hі, кДж	∆Sі, кДж/K	Qі, кДж	Lі, кДж	Lні, кДж
1-2	539,52	-15,27	-0,35	-234,52	-774,05	-219,25
2-3	-339,34	271,46	0	0	339,34	271,46
3-4	1143,7	1447,77	1,62	1447,77	304	0
4-5	-303,9	-380,61	0	0	303,9	380,61
5-1	-1039,98	-1323,34	-1,27	-1039,98	0	283,36
∑	0	0	0	173,27	173,27	173,27

2.2.1. Процес 1-2

По аналогії з ідеальним газом першим йде процес 1-2 – процес ізотермічного розширення. Для цього ізотермічного процесу простежується різниця властивостей ідеального газу та водяної пари. У процесі 1-2 ідеального газу внутрішня енергія і ентальпія рівна нулю. Для водяної пари U=ƒ(T,p) і H=φ(T,p), тобто ∆U та ∆H не будуть мати нульового значення:

_∆U_1-2 = m·(u₂ – u₁) = 2,01·(3234,8-2956,6) = 539,52 кДж

_∆H_1-2 = m·(h₂ – h₁) = 2,01·(3255,2-3262,8) = -15,27 кДж

Зміна ентропії в процесі 1-2 менша нуля

_∆S_1-2= m·(s₂ – s₁) = 0.271·(7,25-7,42) = -0,35 кДж/К

За формулою розрахуємо кількість теплоти, що відводиться у процесі

Q_1-2=mT₁(s₂-s₁)= 0.271·673·(7,25-7,42) =-234,52kДж

Згідно І закону термодинаміки

Q = _∆U + L → L_1-2=Q - _∆U_1-2= -774,05 кДж

Q = _∆H + L_н → L_н1-2=Q - _∆Н_1-2=-219,25 кДж

На основі останніх рівнянь складемо схему енергобалансу.

Зобразимо процес 1-2 у hs-, Ts-, i pv- координатах

p₁

Занесемо отримані дані в таблицю 4.