Практична
.docxАК-3-2СК
Виконав: Ільченко Р.П.
Варіант: 1
Практичне заняття №3
Завдання в умовах переробної промисловості працює паросилова установка за циклом Ренкіна за таких параметрів пари:
тиск пари на вході в турбіну р1;
температура пари на вході в турбіну t1;
тиск пари на виході з турбіни р2.
Пара повністю конденсується у конденсаторі за тиску р2.
Визначити:
1. параметри р - тиск, – питомий обєм, t - температуру, h - ентальпію, s - ентропію, u – внутрішню енергію у всіх характерних точках циклу;
2. кількість теплоти q, роботу l, зміну внутрішньої енергії u для кожного термодинамічного процесу$
3. термічний ККД циклу t .
Рішення:
Згідно мал.1 точки 3 і 5 розташовані на нижній граничній кривій, тобто мають ступінь сухості х=0. За таблицею 1 знаходимо і записуємо параметри води , що позначені одним штрихом, для заданих тисків р1 та р2:
р5= 10 МПа р3 = 0,0040 МПа
t5= 310,96C t3= 28,98 C
5 0,0014521 м3/кг 3 0,0010041 м3/кг
h5= 1407,7 кДж/кг h3 = 112,42 кДж/кг
s5= 3,360 кДж /кг К s3 = 0,4225 кДж /кг К
Стан речовини: кипляча рідина Стан речовини: конденсат ( вода)
Точка 6 розташована на верхній граничній кривій, тобто має ступінь сухості х=1. За таблицею 1 знаходимо і виписуємо параметри сухої насиченої пари при тиску р1, які позначені двома штрихами :
р6= 10 МПа
t6= 310,96C
6 0,01803 м3 /кг
h6= 2725 кДж/кг
s6= 5,615 кДж /кг К
Стан речовини: газ (суха насичена пара)
Точка 1 розташована за межами граничних кривих і характеризує перегріту пару, тому її параметри знаходимо за таблицею 2.
р1 = 10 МПа
t1 = 420 C
0.02783 м3 /кг
h1 = 3157.451 кДж/кг
s1 = 6.302 кДж /кг К
Стан речовини: газ (перегріта пара)
Точка 4 розташована за межами граничних кривих і характеризує нагріту воду (рис.1).Оскільки процес 3-4 ізохорний, то питомий обєм 4=3.
р4= 10 МПа
40,0010041 м3 /кг
t4 = 41.27 C
h4= 181.65 кДж/кг
s4= 0.59 кДж /кг К
Стан речовини: рідина
Точка 2 розташована між граничними кривими і характеризує бінарну суміш вода-пара, або вологу насичену пару (рис.1). Для точки 2 відомими є величини абсолютного тиску р2=р2S=0,004 МПа та температури t2=t2S=28,98 С. Оскільки процес 1-2 - це процес адіабатного розширення пари, то величина ентропії на вході і на виході з турбіни не змінюється (так як адіабатний процес є ізоентропійним) і s1=s2х=6.302 кДж/(кгК). Тому, для розрахунку решти параметрів визначаємо ступінь сухості х2 за допомогою значення ентропії для пари на виході з турбіни, а саме:
Величини s’, s” знаходимо за таблицею 1 для тиску р2=0,004 МПа. Тоді за формулами для обрахунку параметрів вологої насиченої пари (див лекційний матеріал) знаходимо питомий обєм 2х=’+(” - ’)x2=25.412 м3/кг, ентальпію h2х=h’+(h” - h’)x2 = 1894.77 кДж/кг
Стан речовини: бінарна суміш рідина-газ (волога насичена пара)
Внутрішню енергію в кожній характерній точці циклу визначаємо за формулою u=h-p, а саме :
u1=h1-p11= 3157.451 ·103 – 10·106 ·0.02783 =2879.15·103 [Дж/кг]
u2х=h2х-p22х= 1894.77 ·103 -0,004·106 ·25.412=1793.12·103 [Дж/кг]
u3=h3-p33= 151,50 ·103 -0,006·106 ·0,0010064 =112.416·103 [Дж/кг]
u4=h4-p44= 155.34 ·103 -1.5·106 ·0,0010064 =171.609·103 [Дж/кг]
u5=h5-p55= 844,7 ·103 -1.5·106 ·0,0011538 =1393.18·103 [Дж/кг]
u6=h6-p66= 2790·103 -1.5·106 ·0,13165 =2544.7·103 [Дж/кг]
Результати розрахунків представимо у вигляді зведеної таблиці
№ точки |
Р, МПа |
t, C |
м3/кг |
h, кДж/кг |
s, кДж/(кгК) |
u, кДж/кг |
X |
1 |
10 |
420 |
0.02783 |
3157.451 |
6.302 |
2879,15 |
– |
2 |
0.004 |
28,98 |
25.412 |
1894.77 |
6.302 |
1793,12 |
0.73 |
3 |
0.004 |
28,98 |
0,0010041 |
112,42 |
0,4225 |
112,416 |
0 |
4 |
10 |
41,27 |
0,0010041 |
181.65 |
0.59 |
171,609 |
-- |
5 |
10 |
310,96 |
0,0014521 |
1407,7 |
3,360 |
1393,18 |
0 |
6 |
10 |
310,96 |
0,01803 |
2725 |
5,615 |
2544,7 |
1 |
Процес |
Δu |
l |
q |
1-2 |
-1086,03 |
1086,03 |
0,00 |
2-3 |
-1680,70 |
-95,67 |
-1776,37 |
3-4 |
59,19 |
0,0 |
59,19 |
4-5 |
1221,57 |
4,4790 |
1226,05 |
5-6 |
1151,52 |
165,65 |
1317,17 |
6-1 |
334,45 |
98,00 |
432,45 |
процес 1-2 (адіабатний)
u1-2=u2-u1=-1086,03 кДж/кг
q1-2=0 кДж/кг
l1-2 = -u1-2= 1086,03 кДж/кг
процес 2-3 (ізотермічний)
u2-3=u3-u2= -1680,70 кДж/кг
q2-3=Ts(s3-s2)= -1776,37 кДж/кг
l2-3 =q2-3 -u2-3= -95,67 кДж/кг
процес 3-4 (ізохорний)
u3-4=u3-u2= 59,19 кДж/кг
q3-4=u3-4= 59,19 кДж/кг
l3-4 = 0 кДж/кг
процес 4-5 (ізобарний)
u4-5=u5-u4= 1221,57 кДж/кг
q4-5= h5 -h4= 1226,05 кДж/кг
l4-5 = q4-5-u4-5 = 4,4790 кДж/кг
процес 5-6 (ізотермічний)
u5-6=u6-u5= 1151,52кДж/кг
q5-6=Ts(s6-s5) = 1317,17 кДж/кг
l5-6 =q5-6 -u5-6= 165,65 кДж/кг
процес 6-1 (ізобарний)
u6-1=u1-u6= 334,45кДж/кг
q6-1= h1 - h6= 432,45 кДж/кг
l6-1 = q6-1-u6-1 = 98,00 кДж/кг
ККД =
ККД = 0,415
Диаграмма HS Энтропия S, кДж/кг*К
№ |
Тип |
Состояние |
Режим |
p [МПа] |
t [C] |
h [кДж/кг] |
s [кДж/кг*К] |
v [м3/кг] |
x [-] |
1. |
График |
Перегрeт.пар |
Pconst |
10.000 |
420.00 |
3157.5 |
6.3019 |
0.0278 |
--- |
2. |
График |
Паровод.смесь |
--- |
0.0040 |
28.980 |
1897.8 |
6.3020 |
25.384 |
0.7303 |
3. |
График |
Вода |
Pconst |
0.0040 |
28.980 |
121.48 |
0.4227 |
0.0010 |
--- |
4. |
График |
Вода |
--- |
10.000 |
41.272 |
181.65 |
0.5854 |
0.0010 |
--- |
5. |
График |
Вода |
Pconst |
10.000 |
310.96 |
1407.6 |
3.3599 |
0.0015 |
--- |
6. |
График |
Паровод.смесь |
Pconst |
10.000 |
311.00 |
2725.2 |
5.6154 |
0.0180 |
0.9998 |