Практична

АК-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 обєм, 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:

1. 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= 310,96C 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)

2. 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= 310,96C 

₆ 0,01803 м³ /кг

h₆= 2725 кДж/кг

s₆= 5,615 кДж /кг  К

Стан речовини: газ (суха насичена пара)

3. 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)

4. Точка 4 розташована за межами граничних кривих і характеризує нагріту воду (рис.1).Оскільки процес 3-4 ізохорний, то питомий обєм ₄=₃.

р₄= 10 МПа 

₄0,0010041 м³ /кг

t₄ = 41.27 C

h₄= 181.65 кДж/кг

s₄= 0.59 кДж /кг  К

Стан речовини: рідина

5. 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=р_2S=0,004 МПа та температури t₂=t_2S=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=s_2х=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 обєм _2х=’+(” - ’)x₂=25.412 м³/кг, ентальпію h_2х=h’+(h” - h’)x₂ = 1894.77 кДж/кг

Стан речовини: бінарна суміш рідина-газ (волога насичена пара)

6. Внутрішню енергію в кожній характерній точці циклу визначаємо за формулою u=h-p, а саме :

u₁=h₁-p₁₁= 3157.451 ·10³ – 10·10⁶ ·0.02783 =2879.15·10³ [Дж/кг]

u_2х=h_2х-p₂_2х= 1894.77 ·10³ -0,004·10⁶ ·25.412=1793.12·10³ [Дж/кг]

u₃=h₃-p₃₃= 151,50 ·10³ -0,006·10⁶ ·0,0010064 =112.416·10³ [Дж/кг]

u₄=h₄-p₄₄= 155.34 ·10³ -1.5·10⁶ ·0,0010064 =171.609·10³ [Дж/кг]

u₅=h₅-p₅₅= 844,7 ·10³ -1.5·10⁶ ·0,0011538 =1393.18·10³ [Дж/кг]

u₆=h₆-p₆₆= 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)

u_1-2=u₂-u₁=-1086,03 кДж/кг

q_1-2=0 кДж/кг

l_1-2 = -u_1-2= 1086,03 кДж/кг

процес 2-3 (ізотермічний)

u_2-3=u₃-u₂= -1680,70 кДж/кг

q_2-3=T_s(s₃-s₂)= -1776,37 кДж/кг

l_2-3 =q_2-3 -u_2-3= -95,67 кДж/кг

процес 3-4 (ізохорний)

u_3-4=u₃-u₂= 59,19 кДж/кг

q_3-4=u_3-4= 59,19 кДж/кг

l_3-4 = 0 кДж/кг

процес 4-5 (ізобарний)

u_4-5=u₅-u₄= 1221,57 кДж/кг

q_4-5= h₅ -h₄= 1226,05 кДж/кг

l_4-5 = q_4-5-u_4-5 = 4,4790 кДж/кг

процес 5-6 (ізотермічний)

u_5-6=u₆-u₅= 1151,52кДж/кг

q_5-6=T_s(s₆-s₅) = 1317,17 кДж/кг

l_5-6 =q_5-6 -u_5-6= 165,65 кДж/кг

процес 6-1 (ізобарний)

u_6-1=u₁-u₆= 334,45кДж/кг

q_6-1= h₁ - h₆= 432,45 кДж/кг

l_6-1 = q_6-1-u_6-1 = 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