4 Реальные газы и пары
4.1 Примеры решения задач
Задача 4.1.1 Состояние водяного пара задано параметрами: =2 МПа,
=
550 оС.
Определить, пользуясь
диаграммой начальное состояние пара и
его параметры (
),
а также параметры и состояние пара, если
происходит его адиабатное расширение
до давления
= 0,02 МПа. Определить также работу,
совершенную паром при адиабатном
расширении
Рисунок 4.1 - К задаче 4.1.1
Решение.
Пользуясь
диаграммой (Рис. Б1) определим начальное
состояние пара. На пересечении изобары
=
2 МПа и изотермы
=
550 оС
обозначим точку 1, определяющую начальное
состояние и параметры водяного пара. В
точке 1 пар перегретый. Параметры пара:
=
2 МПа,
=
550 оС,
1=
3600 кДж/кг,
1=
7,6 кДж/кг·К,
=
0,19 м3/кг.
Для
определения параметров пара после
адиабатного расширения нанесем на
диаграмму адиабату 1-2 (
=7,6
кДж/кг·К) и обозначим точку 2, определяющую
состояние и параметры пара. В точке 2
пар влажный. Параметры
пара:
= 0,02 МПа,
2=
2500 кДж/кг,
=
7,6 кДж/кг·К,
=
7,3 м3/кг.
Температуру пара можно определить из
таблицы водяного пара (табл. Б1) или по
диаграмме на пересечении изобары с
верхней пограничной кривой. Таким
образом,
=
60 оС.
Степень сухости
=
0,95.
Работу, совершенную в адиабатном процессе определим по формуле:
,
(4.1)
тогда
=872
кДж/кг.
Ответ:
Точка
1 –пар перегретый,
=
2 МПа,
=
550 оС,
1=
3600 кДж/кг,
1=
7,6 кДж/кг·К,
=
0,19 м3/кг;
точка 2 – пар влажный,
= 0,02 МПа,
=
60 оС,
1=
3600 кДж/кг,
=
7,6 кДж/кг·К,
=
7,3 м3/кг;
872
кДж/кг.
Задача 4.1.2 В цилиндре под поршнем при давлении p1=10 МПа и степени сухости х1 = 0,125 находится водяной пар, первоначальный объем которого V1 = 10,4 м3. К пару изотермически подводится теплота в количестве Q = 6400 МДж. Затем пар адиабатно расширяется до давления p = 0,01 МПа.
Определить параметры состояния пара (р, t, v, i, s) в конце изотермического подвода теплоты и адиабатного расширения, суммарное изменение его внутренней энергии и работу, произведенную в процессах. Представить процессы в sT- и si-диаграммах.
Решение.
Параметры
воды (
)
и сухого насыщенного пара (
)
при p1=
10
МПа определим из таблицы Б1:
311
оС
(
К),
0,00145
м3/кг;
кДж/кг;
кДж/кг∙К;
м3/кг;
кДж/кг;
кДж/кг∙К.
Параметры влажного пара определяют по формулам:
; (4.2)
; (4.3)
. (4.4)
Определим параметры пара в начале подвода теплоты (точка 1). Пар влажный.
=(0,01803-0,00145)∙0,125+0,00145=0,0035
м3/кг;
(
)∙0,125+1408=1573
кДж/кг;
= (5,61-3,36)∙0,125+3,36=3,64
кДж/кг∙К.
Масса пара:
2971
кг.
Изменение энтропии в процессе подвода теплоты:
кДж/кг∙К.
Энтропия пара в конце подвода теплоты:
кДж/кг∙К.
По
и
на
-диаграмме
определим точку 2.
Параметры пара в конце изотермического подвода теплоты:
кДж/кг,
0,71
МПа,
м3/кг.
Изменение внутренней энергии пара:
кДж/кг.
МДж.
Работу пара определим из первого закона термодинамики:
кДж/кг.
=2971·874,9=2599,3
МДж.
Точка 3.
кДж/кг∙К.
Параметры пара в конце адиабатного расширения:
кДж/кг,
0,01
МПа,
м3/кг.
-
622,3 кДж/кг.
МДж
кДж/кг
МДж
Суммарное изменение внутренней энергии и работа, произведенную в процессах:
МДж
МДж
Рисунок 4.2 - К задаче 4.1.2