Определение характеристик термодинамического состояния водяного пара

 

Неизвестные величины в состояния 1, 2, 3, 4 определяются с помощью таблицы «Теплофизические свойства воды и водяного пара» или с помощью масштабной диаграммы h – s.

Состояние 1

В соответствии с исходными данными табл.1 известны:

V₁ = 2,6 м³; Р₁ = 4000 кПа = 40 бар

Т₁ = 573 К; t₁ = 300 °С

При заданных Р₁ и t₁, предварительно убедившись, что в состоянии 1 рабочее тело – перегретый пар (t₁ > t_s при р₁), по таблице «Вода и перегретый пар» [1] определяются:

v₁ = 0,058 ;

h₁ = 3000 ;

s₁ = 6,3 .

Масса водяного пара

 

Удельная внутренняя энергия

 

 

Состояние 2

Известны: Т₂ = 723 К; t₂ = 450 °С

V₂ = V₁ = 2,6 м³

 v₂ = v₁ = 0,058

По t₂ и v₂ по таблице «Вода и водяной пар» [1] определяются:

Р₂ = 54 бар = 5500 кПа;

h₂ = 3310 ;

s₂ = 6,76 .

При этом внутренняя энергия пара составит

Состояние 3

Известны: Т₃ = Т₂ = 723 К

t₃ = t₂ = 450 °С

Р₃ = 100 кПа = 1 бар.

По t₃ и Р₃ по таблице «Вода и водяной пар» [1] выбираются:

v₃ = 3,334 ;

h₃ = 3382 ;

s₃ = 8,7 .

При этом объем и внутренняя энергия водяного пара состовит:

 

 

Состояние 4

Известны: Р₄ = Р₃ = 100 кПа = 1 бар

s₄ = s₁ = 6,3 .

В таблице «Состояние насыщения по давлениям» [1] по давлению Р₄ находим температуру насыщения  = 100 °С и удельные характеристики состояния насыщенной жидкости и сухого насыщенного пара

v'=0,001  v''=1,7

h'=417,44     h''=2675

s'=1,3  s''=7,35

Сравнивая s₄ с s' и s'' (s' < s₄ < s''), убеждаемся, что в данном состоянии рабочее тело – влажный насыщенный пар со степенью сухости

 

Вычисляем экстенсивные характеристики влажного насыщенного пара по формулам смещения

 

Результаты вычислений сводим в табл.5

 

Таблица 5

Характеристики термодинамического состояния водяного пара в переходных точках цикла

Номер точки	Р, бар	t, °C	T, K	V, м3	v,	h,	u,	s,	Состояние рабочего тела
1	40	300	573	2,6	0,058	3000	2768	6,3	Перегретый пар
2	55	450	723	2,6	0,058	3310	2991	6,76	Перегретый пар
3	1	450	723	149,43	3,334	3382	3048	8,7	Перегретый пар
4	1	100	373	63,5	1,416	2300	2159	6,3	Влажный насыщенный пар х4 = 0,933

 

Рис. 3 Тепломеханический цикл с водяным паром в диаграмме Т – s

Вычисление характеристик термодинамических процессов с водяным паром

В соответствии с 1.3 и 1.4 определяем изменение калорических характеристик состояния и характеристики термодинамических процессов с водяным паром

Процесс 1-2 (V = const)

Процесс 2-3 (Т = const)

;

Процесс 3-4 (Р = const)

;

Процесс 4-1 (S = const)

;

Результаты вычислений 2.2 сводим в табл.6

 

Таблица 6

Некруговые процессы	ΔН, кДж	ΔU, кДж	ΔS, кДж	Q, кДж	L, кДж	Lп, кДж
1-2	13894	9994	20,6	9994	0	-3899
2-3	3227	2554	87	62865	60310	59638
3-4	-48495	-39845	-107,5	-48495	-8650	0
4-1	31374	27295	0	0	-27295	-31374
цикл	0	0	0	24365	24365	24365