Процессы воды и водяного пара


Для анализа работы паровых двигателей, теплообменного оборудования, паровых теплотрансформаторов (холодильных машин, тепловых насосов) существенное значение имеют изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный процессы. Расчет этих процессов можно выполнить либо с помощью таблиц воды и водяного пара, либо с применением hs- диаграммы. Первый способ более точен, второй – отличается простотой и наглядностью.

Порядок расчета процессов с помощью таблиц воды и водяного пара:

1. Определяется состояние (одно из пяти) воды или водяного пара в начальной точке путем сравнения исходных данных с табличными.

2. Определяются параметры в начальной точке.

3. Определяется состояние в конечной точке.

4. Определяются параметры конечной точки.

5. Рассчитывается теплота и работа процесса.

6. Дается иллюстрация процесса в p- v-, T-s-, h-s- диаграммах.

При определении состояния в начальной и конечной точках сравнивают исходные параметры с табличными (ps, ts, , v¢¢, , h¢¢ , , s¢¢).

Для перегретого пара:

при данном p:

при данной t:

Для недогретой воды:

при данном p:

при данной t:

Для мокрого пара:

.

Для кипящей жидкости:

.

Для сухого насыщенного пара:

.

При использовании h-s- диаграммы параметры в начальной и конечной точках определяются из диаграммы, рассчитываются теплота и работа процесса. Затем дается изображение процесса во всех диаграммах.

Формулы для расчета теплоты и работы в процессах изменения состояния воды и водяного пара получены на основании соотношений:

,

и приведены в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Процесс Работа, w Работа, l Теплота, q
Изохорный w = 0 l = v(p1 – p2) q = u2 - u1
Изобарный w = p(v2 -v1) l = 0 q = h2 - h1
Изотермический w = q-(u2 - u1) l = q-(h2 - h1) q = T(s2 - s1)
Адиабатный w = u1 – u2 l = h1 – h2 q = 0

Особенности расчета изменения параметров, теплоты и работы процессов водяного пара по сравнению с процессами идеального газа состоят в следующем. Для воды и водяного пара:

- не выполняются связи между параметрами, полученные на основе уравнения состояния идеального газа;

- не применима молекулярно-кинетическая теория теплоемкости;

- для изотермического процесса , т.к.

;

- изменение параметров Dh, Du, Ds не рассчитывается по формулам через теплоемкости, а определяется через параметры начальной и конечной точек

.

Изохорный процесс

Дано: p1 =20 бар, v = 0,12 м3/кг, p2 = 3 бар.

Определить: q, w, l.

Расчет процесса с помощью таблиц.

1. При p1 = 20 бар из табл. II [8] находят v¢¢ = 0,09953 м3/кг. Поскольку
v > v¢¢, то начальное состояние – перегретый пар.

Из табл. III определяют параметры h1 = 2976,9 кДж/кг, s1 = 6,6842 кДж/(кг.К), t1 = 280 0С. Внутренняя энергия рассчитывается по формуле

u1 = h1-p1.v = 2976,9-20.102.0,12 = 2736,9 кДж/кг.

2. При p2 = 3 бар из табл.II находят = 0,001073 м3/кг и v¢¢ = 0,6059 м3/кг. Поскольку < v < v¢¢, конечное состояние - мокрый пар. Рассчитывают степень сухости

,

энтальпию, энтропию и внутреннюю энергию мокрого пара:

.

3. Рассчитывают теплоту и работу изохорного процесса:

, , w = 0.

4. Представляют (строят по исходным данным p1, v, p2) изохорный

процесс в диаграммах p - v, T - s, h - s (рис.5.6-5.8).

           
     

Изобарный процесс

Дано: p = 5 бар, x1 = 0, t2 = 180 0С.

Определить: q, w, l.

Расчет процесса с помощью таблиц.

1. В начальном состоянии рабочее тело – кипящая вода, т.к. x1 = 0. Из табл. II при p = 5 бар находят: h1 = = 640,1 кДж/кг, v1 = = 0,001093 м3/кг.

2. В конечном состоянии известны давление p и температура t2. Сравнивают t2 с температурой насыщения при давлении p: ts = 151,8 0С, взятой из табл. II. Поскольку t2 > ts, то конечное состояние – перегретый пар. Из табл.III находят h2 = 2812,1 кДж/кг, v2 = 0,4046 м3/кг.

3. Рассчитывают теплоту и работу изобарного процесса:

q = h2 - h1 = 2172 кДж/кг, w = p(v2 - v1) = 201,8 кДж/кг, l = 0.

4. Строят изобарный процесс по исходным данным (p, x1, t2) в диаграммах p - v, T - s, h - s (рис. 5.9 - 5.11).

       
   

5.5.3. Изотермический процесс

Дано: p1 = 10 бар, x1 = 0,9, p2 = 1 бар. Определить: q, w, l.



Дата добавления: 2021-07-22; просмотров: 326;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.011 сек.