Техническая термодинамика

Особое значение для технических расчетов процессов с водяным паром имеет h,s -диаграмма водяного пара.

В диаграмме h,S нанесена (рисунок 5.1 а), верхняя пограничная кривая (степень сухости пара X=1) соответствующая сухому насыщенному пару. Выше этой кривой располагается область перегретого пара.

пара нанесены кривые сухости ( X=0,95; Х=0,90; X=0.85 и т.д.)

Вкоординатных, осях hS (рисунок 5.1 а) нанесены кривые простейших процессов р=сonst (изобары); v= сonst (изохоры); t =сonst (изотермы); любая вертикальная линия (рисунок 5.1 б) изображает адиабатный процесс (S=const ).

Вобласти влажного насыщенного пара изотермы (t =сonst )совпадают с кривыми изобары (р=сonst), так как парообразование происходит при постоянном давлении и при постоянной температуре. На верхней пограничной кривой направление изотермы меняется и в пограничной кривой направление изотермы меняется, и области перегретого пара изотермы отклоняются вправо и не совпадают с изобарами.

Практически применяется часть диаграммы hS, когда X 0,5, которая заключена в рамку. Эта часть диаграммы приведена на рисунке 5.1.

Состояние перегретого пара на диаграмме hS определяется двумя параметрами (р1 и t1 или р1 и v1 ), а влажного насыщенного пара - одним параметром

истепенью сухости пара Х. По двум заданным параметрам р1 и t1 в области перегретого пара находим точку I (рисунок 5.1 б), соответствующую заданному состоянию водяного пара. Для этого состояния из диаграммы можно найти все

другие параметры (h1,s1,v1).

Значение внутренней энергии подсчитывается по формуле

Зная вид термодинамического процесса, двигаются по нему до пересечения с заданным конечным параметром и находят на диаграмме конечное со-

21

стояние пара. Определив параметры конечного состояния, можно рассчитывать показатели процесса (работу, теплоту, изменение параметров).

Изменение внутренней энергии u и работу в любом процессе подсчиты-

Изохорный процесс (v= const). Количество теплоты, участвующей в процессе определяется по формуле (5.2) для определения изменения внутренней энергии. Работа изохорного процесса равна нулю.

Изобарный процесс (р=сonst). Количество теплоты, участвующая в про-

Адиабатный процесс (рvk=const). На рисунке 5.1б представлен адиабатный процесс, протекающий без теплообмена с внешней средой. В адиабатном процессе энтропия не изменяется и очень часто этот процесс называется изоэнтропным.

Работа процесса происходит за счет изменения внутренней энергии w u2 u1 .

Процесс при постоянной степени сухости (Х=сonst) решается также по

Теоретический паросиловой цикл (цикл Ренкина)

Для определения основных величин цикла - термического к.п.д, работы 1 кг пара, удельных расходов пара и теплоты - достаточно на диаграмме изобразить линию расширения пара в паровой турбине (линия 1-2 на рисунке 5.1 б).

Термический к.п.д цикла

где h21 Cрж tk -энтальпия конденсатора.

22

Рисунок 5.3 Схема сопла Лаваля Площадь выходного сечения сопла

Длина расширяющейся части сопла определяется по уравнению

где d u dmin - соответственно диаметры выходного и минимального сечений;

- угол конусности расширяющейся части сопла.

Действительная скорость истечения всегда меньше теоретической, так как процесс истечения связан с наличием трения

где 1 2 - коэффициент потери энергии в сопле;

коэффициента потери энергии, а следовательно, и скоростного коэффициента. Дросселирование - это необратимый процесс понижения давления в по-

Решение. На изобаре р =I60КПа при любом паросодержании берем точку I и рассматриваем изобарный процесс парообразования 1-2, для которого количество подведенной теплоты определяется по формуле

Задача 5.3. Определить внутрен-

ний диаметр паропровода, соединяю- Рисунок 5.7 Рисунок к задаче 5.2 щего котельную с кормоцехом, если в

него необходимо подавать влажный насыщенный пар при абсолютном давлении 160 кПа со степенью сухости У =0,95 в количестве 0,2кг/с. Скорость перемещения пара в паропроводе 30 м/с.

рость в минимальном сечении

uкр 44.76h1 hкр 44.763070 2930 529.6 м / с

Максимальная скорость на выходе из сопла

26

umax 44.76h1 hкр 44.763070 2710 849.3 м / с

Площадь минимального сечения

Amin mt max vкр 4 1.1 8.308 10 3 м2 uкр 529.6

Площадь максимального сечения

Задача 5.6. Для вулканизации покрышек требуется сухой насыщенный пар с температурой 145°С, а центральная котельная ремонтной мастерской вырабатывает влажный насыщенный пар с параметрами Х =0,95 и р1 =0,5 MПa. Что нужно делать с паром, чтобы его можно было использовать при вулканизации покрышек?

Задача 5.7. В паровых системах отопления низкого давления применяется пар с давлением 29 кПа, а котельная вырабатывает пар с давлением 0,7 МПа со степенью сухости 0,9. Что необходимо сделать, чтобы давление пара упало в системе до 29 кПа и какой должен быть диаметр трубы, чтобы скорость движения пара была 20 м/с?

Задача 5.8. Можно ли в результате дросселирования сухого насыщенного пара получить вновь сухой насыщенный пар меньшего давления?

Задача 5.9. Как изменяется термический кпд паросиловой установки (цикл Ренкина), если начальная температура перегретого пара повысилась от 300 до 500°С при неизменном начальном давлении p1 =3,0 МПа и при разряжении в конденсаторе p2 =0,0005 МПа.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Рудобашта, С.П. Теплотехника [Текст] / С.П. Рудобашта – М.: Ко-

лос, 2010. – 599 с.

2.Баскаков, А.П. Теплотехника [Текст] / А. П. Баскаков и др.- М. :

БАСТЕТ, 2010. - 325 с.

3.Тихомиров, К. В. Теплотехника, теплоснабжение и вентиляция [Текст]: учебник / К. В. Тихомиров, Э. С. Сергеенко. – 5-е изд. репр. – М.:

БАСТЕТ, 2009. – 480 с.

4.Быстрицкий, Г. Ф. Основы энергетики [Текст]: учебник / Г. Ф. Быстрицкий. - М.: ИНФРА-М, 2006. - 277 с.

5.Теплотехника/Под ред. В.И. Крутова. – М.: Машиностроение, 1986.

–432с.

6.Теплотехника/Под ред. Г.А. Матвеева. – М.: Высшая школа, 1981. –

479 с.

7.Захаров А.А. Практикум по применению теплоты и теплоснабжению в сельском хозяйстве. – М.: Колос, 1995. – 176с.

27

8.Сборник правил и руководящих материалов по котлонадзору. – М.:

Наука, 1977. – 576с.

9.Бугай И.П. Коммунальные и бытовые отопительные котельные. – Киев: Будивельник, 1973.-223с.

10.Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов. – С.-Петербург, 2000.-222 с.

№ ___ от «__» _______ 20__ года. Подписано в печать «__»_______ 20__ г. Формат 60х84. Бумага типографическая. Гарнитура Таймс.

Усл. печ. листов: ___. Усл. изд. л. ___ Тираж ___ экз. Заказ № ___

Издательство ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет» Типография ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет» Адрес издательства и типографии: 450001, г. Уфа, ул. 50 лет Октября, 34

28