Контрольная работа 2.

Задание 3: Выполнить расчет процесса воды и водяного пара.

Исходные данные задания 3.

№	N4	N5	P1, МПа	x1	Процесс 1-2	P2, МПа
2	0	0	0.7	0.215	T=const	0.1

Выполнение задания 3:

По таблицам водяного пара находим параметры кипящей воды и сухого насыщенного пара при P₁=0.7 МПа:

P, МПа	t, °C	V’, м3/кг	V’’, м3/кг	h’, кДж/кг	h’’, кДж/кг	r, кДж/кг	s’, кДж/(кг∙К)	s’’, кДж/(кг∙К)	s’’-s’, кДж/(кг∙К)
0.7	164.95	0.001108	0.27276	697.1	2726.7	2065.6	1.9921	6.7070	4.7149

где V’ – удельный объем кипящей воды;

V’’ – удельный объем сухого насыщенного пара;

h’ – удельная энтальпия кипящей воды;

h’’ – удельная энтальпия сухого насыщенного пара;

r – удельная теплота испарения;

s’ – удельная энтропия кипящей воды;

s’’ – удельная энтропия сухого насыщенного пара.

Рассчитаем удельный объем, энтальпию, энтропию и внутреннюю энергию влажного насыщенного водяного пара:

По H,s-диаграмме определяем конечные параметры перегретого пара:

P, МПа	t, °C	V, м3/кг	h, кДж/кг	s, кДж/(кг∙К)
0.1	164.95	2.0075	2806.225	7.6834

Определим удельную внутреннюю энергию:

Рассчитаем теплоту, изменение внутренней энергии, работу расширения, изменение энтальпии и энтропии процесса:

Таблица: «Параметры начального и конечного состояния изотермического процесса водяного пара»

Точка	P, МПа	t, °C	V, м3/кг	h, кДж/кг	U, кДж/кг	s, кДж/(кг∙К)
1	0.7	164.95	0.0595	1141.204	1099.544	3.0058
2	0.1	164.95	2.0075	2806.225	2605.475	7.6834

Таблица: «Результаты расчета изотермического процесса водяного пара»

q, кДж/кг	l, кДж/кг	ΔU, кДж/кг	Δh, кДж/кг	Δs, кДж/(кг∙К)
2049.256	543.325	1505.931	1665.021	4.6776

Качественный и количественный анализ процесса:

Работа изменения объема данного процесса положительная (l>0), т.к. объем газа увеличивается (V₂>V₁). Первый закон термодинамики в данном процессе выполняется:

Схематичное изображение изотермического процесса 1-2 воды и водяного пара в P,V-, T,s- и h,s-диаграммах.

Задание 4: Выполнить расчет процесса влажного атмосферного воздуха.

Исходные данные задания 4.

№	N4	N5	B, мм.рт.ст.	tросы1, °C	1, %	Процесс 1-2	2, %
2	0	0	722	13.3	5	Идеальная сушка	45

Выполнение задания 4.

По h,d-диаграмме определяем параметры начального состояния процесса при t_росы1=13.3°C и =5%:

t, °C	tм, °C	Pп, мм.рт.ст.	d, г/(кг с.в.)	h, кДж/(кг с.в.)
70	29.1	12	9.7	94.1

Определим по h,d-диаграмме параметры конечного состояния процесса при =45% и h=71.8 кДж/(кг с.в.), т.к. процесс идеальной сушки, то h₁=h₂:

t, °C	tросы, °C	tм, °C	Pп, мм.рт.ст.	d, г/(кг с.в.)
40	25	28.8	25	21.25

Выведем расчетную формулу для абсолютной влажности процесса:

По таблице состояния воды и водяного пара найдем удельный объем сухого насыщенного водяного пара при t₁ и t₂:

V’’₁=5.0397 м³/кг;

V’’₂=19.517 м³/кг.

Рассчитаем абсолютную влажность процесса в его начальном и конечном состояниях:

Определим влагосодержание водяного пара в воздухе:

Удельная теплота процесса будет равна нулю (q=0), т.к. процесс идеальной сушки. Определим изменение влагосодержания и относительной влажности воздуха в процессе:

Переведем парциальное давление водяных паров из мм.рт.ст в кПа при атмосферном давлении 722 мм.рт.ст:

Таблица: «Параметры начального и конечного состояния изобарного процесса идеальной сушки влажного атмосферного воздуха»

Точка	t, °C	tросы, °C	tм, °C	Pп, кПа	, кг/м3	, %	dп, г/(кг с.в.)	h, кДж/(кг с.в.)
1	70	13.3	29.1	1.662	0.0099	5	32.7	94.1
2	40	25	28.8	3.463	0.0231	45	508.9	94.1

Таблица: «Результаты расчета изобарного процесса идеальной сушки влажного атмосферного воздуха»

Процесс	q, кДж/(кг с.в.)	Δd, г/(кг с.в.)	Δ, %
Идеальная сушка	0	11.55	40

Качественный и количественный анализ процесса:

Энтальпия в данном процессе остается неизменной (h₁=h₂), т.к. это процесс идеальной сушки и нет внешнего подвода (отвода) теплоты (q=0). Влагосодержание процесса увеличивается (d₂>d₁), т.к. воздух контактирует с материалами содержащими воду. За счет увеличения влагосодержание увеличивается и парциальное давление процесса (P_п2>P_п1). Полученные параметры точек 1 и 2 процесса соответствуют данным с h,d-диаграммы.