Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Основы теплоэнергоснабжения. Практикум

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 112 3 4 5 6 7 8 9 10 11 > Следующая >>>

Пример 1.6

Вычислить, какой высоте ртутного и водяного столбов

соответствуют давления 0,5 ат; 1,2 ат; 4 кПа; 300 Па.

Решение

1 1 ат = 735,56 мм рт. ст.;

0,5 ат = х мм рт. ст.;

х = 0,5 ∙ 735,56 = 367,78 мм рт. ст.;

1 ат = 10 м вод. ст.;

0,5 ат = 5 м вод. ст.

2 1 ат = 735,56 мм рт. ст.;

1,2 ат = х мм рт. ст.;

х = 1,2 ∙ 735,56 = 882,67 мм рт. ст.;

1 ат = 10 м вод. ст.;

1,2 ат = 12 м вод. ст.

3 1 Па = 7,5006 ∙ 10

р = 4000 ∙ 7,5006 ∙ 10

1 Па = 1,0197 ∙ 10

р = 4000 ∙ 1,0197 ∙ 10

4 р = 300 ∙ 7,5006 ∙ 10

р = 300 ∙ 1,0197 ∙ 10

–3

мм рт. ст.;

–3

= 30 мм рт. ст.;

–4

м вод. ст.;

–4

= 0,408 м вод. ст.

–3

= 2,25 мм рт. ст.;

–4

= 0,03 м вод. ст.

Ответ: 367,78 мм рт. ст., 5 м вод. ст.; 882,67 мм рт. ст., 12 м вод. ст.; 30 мм рт. ст., 0,408 м вод. ст.; 2,25 мм рт. ст., 0,03 м вод. ст.

Задача 1.6

В соответствии с исходными данными, приведенными в табл. 1.6, определить, какой высоте ртутного и водяного столбов соответствуют давления р1 и р2 технических атмосфер (ат), р3, кПа; р4, Па.

Таблица 1.6 – Исходные данные (варианты заданий) к задаче 1.6

Показатель

, ат 0,1 0,2 0,3 0,37 0,42 0,48 0,55 0,7 0,9 1,1

, ат 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,7 1,9 2,1 2,7 3,0

, кПа 1 1,5 2,1 2,4 2,8 3,2 3,7 4,1 4,5 4,8

, Па 100 120 150 180 200 280 310 350 380 400

Показатель

, ат 1,2 1,5 1,7 1,9 2,1 2,5 2,7 2,9 3,1 3,5

, ат 3,5 4,1 4,5 4,8 5,1 5,5 5,8 6,1 6,5 6,7

, кПа 5,1 5,5 5,8 6,1 6,5 7,1 7,3 7,5 8,1 8,5

, Па 430 450 470 490 510 560 590 610 650 700

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Варианты

Пример 1.7

Манометр, установленный на паровом котле, показывает давление р барометр показывает р

= 8 ати. Найти абсолютное давление в котле, если

изб

= 740 мм рт. ст.

окр

Решение

Абсолютное давление равно сумме избыточного давления и давления окружающей среды, т.е. барометрического давления

= р

+ р

абс

изб

окр

В данном случае давление окружающей среды равно отношению барометрического давления 740 мм рт. ст. к нормальному давлению в 1 ат, которому соответствует 735,5 мм рт. ст.

Решение

= 8 ати;

изб

= 740 : 735,56 = 1,006 ат;

окр

= р

абс

Ответ: р

+ р

изб

окр

= 9,006 ата.

абс

= 8 ати + 1,006 ат = 9,006 ата.

Пример 1.8

Манометр, установленный на паровом котле, показывает давление р

= 4 ати. Вычислить, чему будет равно абсолютное

изб

давление в котле, если барометр показывает атмосферное давление p

= 710 мм рт. ст.

окр

Решение

= 710 : 735,56 = 0,96 ат;

окр

абс

Ответ: р

= р

+ р

изб

= 4,96 ата.

абс

= 4 ати + 0,96 ат = 4,96 ата.

окр

Задача 1.7

В соответствии с исходными данными, приведенными в табл. 1.7, найти абсолютное давление в котле, если манометр, установленный на паровом котле, показывает давление р (ати), а барометр показывает р

(мм рт. ст.).

окр

изб

Таблица 1.7 – Исходные данные (варианты заданий) к задаче 1.7

Показатель

, ати 5 7 9 11 13 15 20 25 30 35

изб

, мм рт. ст. 650 680 690 700 715 720 735 740 745 750

окр

Показатель

, ати 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85

изб

, мм рт. ст. 755 760 765 770 775 780 785 790 795 800

окр

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Варианты

Пример 1.9

Вакуумметр показывает разрежение h ст. Вычислить, каким будет абсолютное давление p атмосферное давление по барометру p

= 745 мм рт. ст.

окр

= 650 мм рт.

раз

, если

абс

Решение

Абсолютное давление равно разности давления окружающей среды и разрежения в сосуде:

абс

= p

окр

– h

, мм рт. ст.

разр

Чтобы полученное значение в миллиметрах ртутного столба перевести в абсолютные атмосферы, необходимо эту величину поделить на 735,5 мм рт. ст.:

= 650 : 735,56 = 0,88368 ат;

разр

= 745 : 735,56 = 1,01283 ат;

окр

= p

абс

Ответ: р

– h

окр

≈ 0,13 ата.

абс

= 1,01283 – 0,88368 = 0,12915 ата.

разр

Пример 1.10

Ртутный вакуумметр, присоединенный к конденсатору, показывает h составляет p

= 620 мм рт. ст. Показание ртутного барометра

разр

= 770 мм рт. ст. Найти абсолютное давление в

окр

конденсаторе.

Решение

= 620 : 735,56 = 0,84289 ат;

разр

= 770 : 735,56 = 1,04682 ат;

окр

= p

абс

Ответ: р

– h

окр

≈ 0,204 ата.

абс

= 1,04682 – 0,84289 = 0,20393 ата.

разр

Задача 1.8

В соответствии с исходными данными, приведенными в табл. 1.7, найти абсолютное давление в конденсаторе, если ртутный вакуумметр, присоединенный к конденсатору, показывает h составляет p

, мм рт. ст., а показание ртутного барометра

разр

, мм рт. ст.

окр

Таблица 1.8 – Исходные данные (варианты заданий) к задаче 1.8

Показатель

, мм рт. ст. 450 470 480 490 500 520 540 560 570 580

разр

, мм рт. ст. 680 690 695 700 705 710 725 730 735 740

окр

Показатель

, мм рт. ст. 590 600 610 615 630 640 660 670 680 690

разр

, мм рт. ст. 745 750 755 760 765 770 775 780 785 790

окр

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Варианты

Пример 1.11

Абсолютное давление в конденсаторе паровой машины 0,12 ата. Давление атмосферного воздуха 740 мм рт. ст. Чему равно разрежение в конденсаторе?

Решение

= p

разр

= 740 мм рт. ст.;

окр

= 0,12 ∙ 735,56 = 88,2672 мм рт. ст.;

абс

= p

разр

Ответ: h

– p

окр

разр

;

абс

– p

= 740 – 88,2672 = 651,73 мм рт. ст.

абс

= 651,7 мм рт. ст.

Задача 1.9

В соответствии с исходными данными, представленными в табл. 1.8, найти разрежение в конденсаторе паровой машины,

если абсолютное давление в конденсаторе p атмосферного воздуха p

, мм рт. ст.

окр

, ата, а давление

абс

Таблица 1.9 – Исходные данные (варианты заданий) к задаче 1.9

Показатель

, ата 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19

абс

, мм рт. ст. 715 720 725 727 730 733 735 738 740 743

окр

Показатель

, ата 0,20 0,21 0,22 0,23 0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29

абс

, мм рт. ст. 745 748 750 752 755 758 760 765 768 770

окр

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Варианты

1.4 Контрольные вопросы

1 Какие основные единицы измерения применяются для

характеристики параметров газообразных веществ?

2 Какие производные единицы измерения системы СИ и зарубежные единицы применяются для характеристики параметров веществ?

3 Какие стандартные множители и приставки применяются для обозначения единиц измерения параметров газообразных веществ?

4 Какие существуют соотношения между основными, производными единицами измерения системы СИ и зарубежными единицами измерения?

5 Как определить массу газообразного вещества, имеющуюся в емкости?

6 Как определяется плотность газообразного вещества?

7 Как изменяется плотность газообразного вещества при повышении давления?

8 Какова разница между технической атмосферой, давлением в метрах водяного столба, паскалях, миллиметрах ртутного столба?

9 Какое давление показывает манометр, установленный на паровом котле?

10 Что такое абсолютное давление в котле?

11 Какое давление показывает вакуумметр, присоединенный к конденсатору тепловой системы?

2 Удельный объем и масса водяного пара

2.1 Цель занятия

Изучение параметров процесса парообразования при

нагревании воды и поддержании определенного давления.

2.2 Теоретические сведения

2.2.1 Процессы образования пара

Удельный объем жидкости зависит от температуры и давления. Однако последняя зависимость настолько незначительна, что чаще всего ею пренебрегают.

Если воду нагревать в открытом сосуде (рис. 2.1), то при определенной температуре она закипает. Над поверхностью воды образуется пар (сухой насыщенный). Если кипячение производить при нормальном атмосферном давлении Р = 760 мм рт. ст., то температура кипящей воды и пара Т = 100 °С.

Рисунок 2.1 – Образование сухого насыщенного

пара

Если воду нагревать в закрытом сосуде, то при закипании воды давление в нем будет повышаться. В практических условиях образование пара осуществляют при постоянном давлении. Все свойства получаемого при постоянном давлении пара целесообразно рассмотреть, нагревая 1 кг воды, взятой при температуре 0 °С, в цилиндре с подвижным поршнем, нагруженным постоянным грузом с общей массой Р. Выделим пять стадий (рис. 2.2) изменения удельного объема воды и пара:

1) вода при температуре t0 = 0 °C имеет объем v0;

2) вода нагрета до температуры закипания ts, и ее объем

увеличился до величины v′ (этот объем называется удельным объемом жидкости);

3) кипящая вода постепенно переходит в насыщенный,

или влажный, пар, объем которого vx, температура ts;

4) последняя капля воды испарилась – в цилиндре сухой

насыщенный пар температурой ts объемом v″;

5) перегретый пар с температурой t объемом v.

Рисунок 2.2 – Стадии получения пара

На рис. 2.3 представлены графики изменения удельного объема пара и воды в зависимости от давления P для пяти стадий парообразования: кривая EF – изменение удельного (v0) объема воды при температуре 0 °С в зависимости от давления; кривая GK – изменение удельного (v′) объема воды при температуре парообразования (закипания) ts; кривая JK – изменение удельного объема v″ сухого насыщенного пара. Каждому значению давления на рассматриваемых кривых соответствует

определенный объем воды и пара. Так, при давлении Р1 точки на графиках:

a1 – удельный объем (v0) воды при температуре 0 °С; b1 – удельный объем (v′) воды при температуре ts начала

парообразования;

c1 – удельный объем (v″) сухого насыщенного пара; d1 – удельный объем v перегретого пара.

Рисунок 2.3 – Изображение в осях (P–V) изобар-

ных процессов парообразования

Так как процесс парообразования происходит при постоянном давлении, то линия такого процесса будет являться изобарой, идущей из точки a1 вправо. В момент начала кипения, когда температура подогреваемой воды станет равной ts, состояние воды (жидкости) определяется точкой b1; в этот момент удельный объем воды увеличится до v′. При дальнейшем подводе теплоты будет получаться влажный пар, а когда вся вода перейдет в пар, он станет сухим (точка c1). Так как в процессе получения насыщенного пара температура его остается постоянной, то участок изобары b1 – c1 является одновременно

и изотермой. Итак, точка b1 показывает начало кипения, а

( )

v xv x v

′′

= +−

′

точка c1 – конец его; поэтому в точке b1 степень сухости х = 0, а в точке c1 степень сухости х = 1. Все промежуточные точки относятся к влажному пару. Понятно, что чем правее на линии b1 – c1 располагается точка, определяющая состояние влажного пара, тем этот пар суше. Линия GK представляет собой геометрическое место точек, обозначающих состояния воды в моменты начала кипения, а линия JK – геометрическое место точек, соответствующих состояниям сухого пара. Таким образом, линии GK и JK делят всю диаграмму на три области: область воды, лежащую левее GK, область влажного пара, расположенную между линиями GK и JK, и область перегретого пара, находящуюся правее линии JK. Кривая GK называется линией жидкости и начала парообразования, а кривая JK – линией сухого насыщенного пара. Очевидно, что в точке K вода и насыщенный пар обладают одними и теми же значениями параметров р, v и t, которые называются критическими, а сама точка K – критической точкой.

Удельный объем влажного пара vx находится в пределах

между v′ и v″. Величина vx зависит от степени сухости пара х. Если в 1 кг влажного пара содержится х кг сухого пара и (1 – х) кг воды, то эти х кг сухого пара будут занимать удельный объем xv″ м3/кг, а (1 – х) кг воды (1 – х)v′ м3/кг.

Следовательно

Так как влажный пар, применяемый в теплотехнике, имеет обычно высокую степень сухости (порядка 0,9 и больше), то объемом воды, содержащейся в нем, можно пренебрегать, считая, что

2.2.2 Таблицы и диаграммы термодинамических

свойств воды и водяных паров

Для нахождения параметров сухого пара ts, v″, i″ и прочих характеристик пользуются специальными таблицами (табл. Б.1 – Б.3), в которых приводятся значения этих параметров, вычисленные на основании опытов и теоретических исследований.

, м3/кг.

≈ xv″, м3/кг.

Таких таблиц было предложено несколько. В настоящее время широкой известностью пользуются таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара, приведенные в [2].

В издании А.А. Александрова и Б.А. Григорьева [2] приведены девять таблиц (табл. I – IX). В табл. I приведены термодинамические свойства воды и водяного пара в состоянии насыщения (по температурам). В первом столбце таблицы указаны температуры пара, расположенные в порядке возрастания от 0 °С до 374 °С; в остальных столбцах приведены соответствующие им значения параметров кипящей воды и сухого насыщенного пара. В табл. II приведены термодинамические свойства воды и водяного пара в состоянии насыщения (по давлениям). В первом столбце таблицы указаны абсолютные показатели давления пара, расположенные также в порядке их возрастания, начиная от 1,00 ∙ 103 Па и до 2,21 ∙ 107 Па, а в остальных столбцах приведены соответствующие им значения параметров кипящей воды и сухого насыщенного пара.

В тех случаях, когда требуется найти значение какого-либо из приведенных в таблицах параметров для промежуточных значений температур и давлений, прибегают к интерполированию. Из таблиц I и II видно, что с увеличением температуры и, следовательно, давления удельный объем жидкости v′ увеличивается (весьма незначительно), а удельный объем сухого пара v″ уменьшается. При критическом значении температуры tk = 374,15 °С оба эти объема становятся одинаковыми.

2.2.3 Таблицы перегретого пара

В [2, табл. III] приведены термодинамические свойства воды и перегретого пара. По этим таблицам для заданных давлений и температур можно найти удельный объем v, энтальпию h и энтропию s перегретого пара.

В первом столбце указаны температуры перегретого пара, расположенные в порядке их возрастания, начиная от 0 до 800 °С. Для каждой температуры даются значения v, i и s, расположенные в последующих столбцах при различных давлениях перегретого пара. В строках по горизонтали указаны давления начиная от 1 кПа до 100 МПа. Таким образом, эта

<<< < Предыдущая 12 / 112 3 4 5 6 7 8 9 10 11 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]