Практическое занятие 3 Водяной пар. Параметры состояния. Исследованию процессов водяного пара

Рекомендуемая литература

1. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. – М.: Высшая школа, 1980. – с.162-178.

2. Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике – М.: Машиностроение, 1969. – с. 86-101.

3. Теплотехника/ М.М. Хазен, Г.А. Матвеев, М.Е. Грицевский, Ф.П.Казакевич/ Под ред. Г.А. Матвеева. – М.: Высшая школа, 1981. –с. 92-103.

4. Юдаев Б.Н. Техническая термодинамика. Теплопередача. – М.: Высшая школа, 1988. – с. 86-100.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. Чем отличается испарение от кипения?

2. Увеличится или уменьшится удельный объем сухого насыщенного пара при повышении его давления?

3. Что такое теплота парообразования?

4. Что такое степень сухости?

5. Как определить параметры кипящей воды?

6. Как определить параметры сухого насыщенного пара?

7. Как определить теплоту перегрева пара?

8. Как изображаются процессы водяного пара на идиаграммах?

Примеры решения задач

Задача 3.1. 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

Рис.4 . К задаче 3.1.

Решение. Пользуясь диаграммой (П. «М») 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= 6,7 кДж/кг·К, = 0,19 м³/кг.

Для определения параметров пара после адиабатного расширения нанесем на диаграмму адиабату 1-2 (=6,7 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, = 6,7 кДж/кг·К,= 7,5 м³/кг. Температуру пара можно определить из таблицы водяного пара (П. «Л») 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:

, (20)

тогда =870кДж/кг.

Ответ: Точка 1 –пар перегретый, = 2 МПа,= 550^оС, ₁= 3600 кДж/кг, ₁= 6,7 кДж/кг·К, = 0,19 м³/кг; точка 2 – пар влажный, = 0,02 МПа,= 60^оС, ₁= 3600 кДж/кг, = 6,7 кДж/кг·К,= 7,5 м³/кг. 870кДж/кг.

Задача 3.2. _{В цилиндре под поршнем при давлении p1=9 МПа и степени сухости х1 = 0,125 находится водяной пар, первоначальный объем которого V1 = 10,4 м}³_{. 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=9МПа определим из таблицы (П «Л»): 303,3}^о_{С (К),} м³/кг; кДж/кг; кДж/кг∙К; м³/кг; кДж/кг; кДж/кг∙К.

Параметры влажного пара определяют по формулам:

; (21)

; (22)

. (23)

Определим параметры пара в начале подвода теплоты (точка 1). Пар влажный.

=(0,0205-0,0014)∙0,125+0,0014=0,004 м³/кг;

(_{)∙0,125+1364=1536} кДж/кг;

= (5,68-3,29)∙0,125+3,29=3,59 кДж/кг∙К.

Масса пара: 2600 кг.

Изменение энтропии в процессе подвода теплоты:

кДж/кг∙К.

Энтропия пара в конце подвода теплоты:

кДж/кг∙К.

По ина-диаграмме ( П. «М») определим точку 2.

Параметры пара в конце изотермического подвода теплоты:

кДж/кг, 0,21 МПа,м³/кг.

Изменение внутренней энергии пара:

кДж/кг.

МДж.

Работу пара определим из первого закона термодинамики:

кДж/кг.

=2600·1067,1=2774,5 МДж.

_{Точка 3.} кДж/кг∙К.

Параметры пара в конце адиабатного расширения:

кДж/кг, 0,01 МПа,м³/кг.

- 467 кДж/кг.

МДж

кДж/кг

МДж

_{Суммарное изменение внутренней энергии и работа, произведенную в процессах:}

МДж

МДж

_{Рис.5. К задаче 3.2.}

задачи для самостоятельного решения

Задача 3.3. Определить, пользуясь -диаграммой, энтропию, энтальпию и удельный объем водяного пара при давлении=0,01 МПа и степени сухости0,8.

Ответ: =2108 кДж/кг;6,65 кДж/кг·К;= 13 м³/кг.

Задача 3.4. Определить количество теплоты, затраченной на получение 1 кг пара при давлении 1,6 МПа и степени сухости 80%, если начальная температура воды 60^оС.

Ответ: =2154 кДж/кг.

Задача 3.5. При давлении 0,8 МПа вода нагрета до 140 ^оС. На сколько градусов нужно нагреть воду, чтобы началось кипение?

Ответ: =30,41 ^оС