Задание 2. РАСЧЕТ ПАРОВОГО ЦИКЛА

Цикл отнесен к 1 кгводяного пара и задан в p-v- координатах.

Требуется:

1. Перенести его схематично в диаграммы Т-sиh-s .

Δ s , q, l ,используя для этого h-s – диаграмму и таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара.

5. Для цикла в целом найти: подведенную теплоту q₁ (или Sq₁) , отведенную теплоту q₂ (или Sq₂) , работу цикла l_ц, термический КПД и среднее индикаторное давление р_i .

6. Для отмеченной точки (на схеме вариантов задания она приведена в прямоугольнике) найти с помощью таблиц и по h-s – диаграмме v_x, h_x ,s_x, u_x, r_x ,Ψ_x.

Водяной пар.

Водяной пар имеет чрезвычайно широкое распространение в различных отраслях промышленности, главным образом в качестве теплоносителя в теплообменных аппаратах и как рабочее тело в паросиловых установках. Это объясняется тем, что вода имеется повсюду, она дешева, безвредна для здоровья и обладает достаточно благоприятными термодинамическими свойствами.

При испарении жидкости в ограниченное пространство (например, в котле) происходит одновременно и обратное ему явление – конденсация пара. Если скорость конденсации станет равной скорости испарения, то в системе наступит динамическое равновесие. Пар при этом состоянии имеет максимальную плотность и называется насыщенным.

Температуру насыщенного пара (равную температуре испаряемой жидкости) называют температурой насыщения t_н. Величина этой температуры зависит от давления насыщения p_н, под которым находится испаряемая жидкость, т.е. t_н = f(p_н) и, наоборот, p_н = f(t_н).

Ψ = p(v”- v’), (2.3.)

следовательно

r = ρ + Ψ .(2.4)

Внутренняя теплота парообразования всегда значительно большевнешней. Для воды при нормальном давлении из полной теплоты парообразования на долю внутренней приходится около 93 %, а на долювнешней – около 7 %.

Насыщенный пар, в котором отсутствуют взвешенные высокодисперсные

(мельчайшие) частицы жидкой фазы, называют сухим насыщенным паром. Состояние сухого насыщенного пара определяется одним из параметров – давлением,удельным объемом или температурой.

Насыщенный пар, в котором содержатся взвешенные частицы жидкой фазы, равномерно распределенные по всей массе пара, называют влажным насыщенным паром. Массовую долю сухого насыщенного пара во влажном насыщенном паре называют степенью сухости и обозначают буквой х:

x =

Массовая доля кипящей жидкости во влажном паре, равная y=1-x, называется степенью влажности. Степень сухости может меняться в пределах от 0 до 1, т.е.

0 ≤ x ≤ 1. (2.5.)

Состояние влажного пара полностью определяется одним из двух параметров: температурой или давлением и степенью сухости. В паровых котлах обычно получают влажный пар. Для получения сухого перегретого пара в котельных установках имеется устройство – пароперегреватель, представляющий собой змеевиковые трубы, включенные в систему газоходов котла. Проходя по этим трубам, влажный, а затем сухой пар нагревается при постоянном давлении, его температура повышается, и пар становится перегретым. Разность между температурой перегретого пара и температурой насыщенного пара того же давления называется степенью перегрева.

Для выполнения теплотехнических расчетов, связанных с применением жидкостей и паров в энергетических установках, необходимо располагать точными данными по их термодинамическим параметрам. Такие данные могут быть получены при помощи уравнения состояния соответствующего вещества. В теплотехнической практике применяются не сами уравнения, а составленные по ним таблицы термодинамических параметров жидкостей и паров.

Таблицы для водяных паров состоят из трех частей. В первых двух частях приведены значения основных параметров кипящей воды и сухого насыщенного пара в зависимости соответственно от температуры и давления, в третьей части даны значения параметров v, h, s для не кипящей жидкости и перегретого пара в зависимости от давления и температуры.

Аналитические расчеты процессов водяного пара с помощью табличных данных часто осложняются возможностью фазовых переходов при изменении его состояния. В связи с этим в паротехнике широко применяется графический метод расчета, в котором используют h-s – диаграмму для водяного пара.

В задачах, связанных с термодинамическими процессами в области насыщенных водяных паров, обычно определяют начальные и конечные параметры пара, изменения внутренней энергии, энтальпии и энтропии, степень сухости, работу и количество теплоты, участвующей в процессе.