2015-05-13
9615
Параметры водяного пара в начальном состоянии находим по h–s диаграмме (прил. 3) путем пересечения изобары 
и изотермы 
. Определяем по оси ординат значение энтальпии 
, а по оси абсцисс – значение энтропии 
. Удельный объем в начальном состоянии определяем по изохоре, проходящей через точку 1. Получаем 
.
Значение внутренней энергии рассчитываем по формуле (8.2):
Процесс 1–2 является процессом адиабатического расширения, поэтому 
. Из точки 1 опускаем вниз линию s = const до пересечения с изобарой 
. Точка 2 находится в области влажного пара, степень сухости которого в данном случае x 2 = 0,865. Так как влажный пар имеет температуру насыщения при заданном давлении, то значение температуры t 2 определяем путем пересечения изобары с пограничной кривой x = 1. Получаем t 2 = 80 оС. Значения остальных параметров в т. 2 (табл. 8.4) определяем аналогично т.1.
Процесс 2–3 является изотермическим, т. е. t 3 = t 2 = 80 оС. Так как в области влажного пара изотермы совпадают с изобарами, то 
. Пар в состоянии 3 – сухой насыщенный, поэтому точку 3 определяем путем пересечения изобары–изотермы с пограничной кривой x = 1. Параметры пара в точке 3 сведем в табл. 8.4.
Таблица 8.4
Параметры и функции пара (к задаче 8.21)
| Состояние | Параметры и функции | ||||||
| p, бар | t, оС | v, м3/кг | h,  | u, | s,  | x | |
| 0,045 | 6,72 | ||||||
| 0,5 | 3,0 | 6,72 | 0,865 | ||||
| 0,5 | 3,5 | 7,59 |
Количества удельной теплоты, работы изменения объёма и полезной внешней работы для каждого из процессов рассчитываем с использованием формул табл. 8.1.
Для адиабатного процесса (1–2):
Для изотермического процесса (2–3):
Изобразим процессы в диаграммах T–s и h–s (рис. 8.6)
Рис. 8.6. К задаче 8.21
8.22. Некоторое количество водяного пара при давлении p 1 = 30 бар и температуре t 1 = 300оС занимает объем V 1 = 200 л. В результате адиабатического расширения давление пара падает до p 2 = 1 бар, далее пар изобарно нагревается до начальной температуры t 3 = t 1. После этого путем изотермического сжатия пар возвращается в исходное состояние, совершив цикл.
Найти все параметры пара в состояниях 1, 2 и 3, работы 
и количества теплоты для каждого из процессов и суммарные для цикла. Результаты расчетов свести в таблицы. Задачу решить с использованием h–s диаграммы для воды и водяного пара.
Ответ:
| Состояние | Параметры и функции | ||||||
| p, бар | t, оС | v, м3/кг | h, | u, | s, | x | |
| 0,08 | 6,53 | ||||||
| 1,6 | 6,53 | 0,865 | |||||
| 2,7 | 8,22 |
| Процесс | Работа изменения объема  | Полезная внешняя работа  | Теплота Q, кДж |
| 1–2 | |||
| 2–3 | |||
| 3–1 | –2073 | –2198 | |
| Сумма |
8.23. Водяной пар с давлением 
и степенью сухости 
получает в изотермическом процессе удельное количество теплоты 
. Затем пар расширяется адиабатически таким образом, что его удельная энтальпия 
становится равной начальной энтальпии 
.
Найти параметры водяного пара в состояниях 1, 2 и 3, а также количества удельной теплоты, работы изменения объема и полезной внешней работы для каждого из процессов.
Представить процессы в диаграммах T–s и h–s.
Ответ:
| Состояние | Параметры и функции | ||||||
| p, бар | t, оС | v, м3/кг | h, | u, | s, | x | |
| 0,25 | 6,2 | 0,9 | |||||
| 1,8 | 1,15 | 7,44 | – | ||||
| 0,45 | 4,0 | 7,44 | 0,97 |
| Процесс | Работа изменения объема  | Полезная внешняя работа  | Теплота q, кДж/кг |
| 1–2 | |||
| 2–3 |
8.24. Водяной пар с начальными параметрами 
расширяется изотермически до давления 
, после чего в изобарном процессе пар отдает количество теплоты 
, численно равное по модулю теплоте изотермического расширения 
.
Найти параметры водяного пара в состояниях 1, 2 и 3, а также количества удельной теплоты, работы изменения объема и полезной внешней работы для каждого из процессов.
Представить процессы в диаграммах T–s и h–s.
Ответ:
| Состояние | Параметры и функции | ||||||
| p, бар | t, оС | v, м3/кг | h, | u, | s, | x | |
| 0,044 | 6,72 | – | |||||
| 0,35 | 7,73 | – | |||||
| 0,18 | 6,40 | – |
| Процесс | Работа изменения объема | Полезная внешняя работа | Теплота q, кДж/кг |
| 1–2 | |||
| 2–3 | –170 | –781 |
8.25. Водяной пар с давлением 
и степенью сухости 
сжимается адиабатически до давления 
и затем в изотермическом процессе отдает теплоту в количестве 
.
Найти параметры водяного пара в состояниях 1, 2 и 3, а также количества удельной теплоты, работы изменения объема и полезной внешней работы для каждого из процессов.
Представить процессы в диаграммах T–s и h–s.
Ответ:
| Состояние | Параметры и функции | ||||||
| p, бар | t, оС | v, м3/кг | h, | u, | s, | x | |
| 0,08 | 7,62 | 0,92 | |||||
| 0,4 | 7,62 | – | |||||
| 0,08 | 6,89 | – |
| Процесс | Работа изменения объема | Полезная внешняя работа | Теплота q, кДж/кг |
| 1–2 | –744 | –920 | |
| 2–3 | –466 | –450 | –500 |
8.26. К водяному пару с начальными параметрами 
в изотермическом процессе подводится количество теплоты 
. Затем пар расширяется адиабатически до давления 
.
Найти параметры водяного пара в состояниях 1, 2 и 3, а также количества удельной теплоты, работы изменения объема и полезной внешней работы для каждого из процессов.
Представить процессы в диаграммах T–s и h–s.
Ответ:
| Состояние | Параметры и функции | ||||||
| p, бар | t, оС | v, м3/кг | h, | u, | s, | x | |
| 0,18 | 5,98 | 0,862 | |||||
| 0,6 | 3,5 | 7,97 | – | ||||
| 0,03 | 24,1 | 7,97 | 0,93 |
| Процесс | Работа изменения объема | Полезная внешняя работа | Теплота q, кДж/кг |
| 1–2 | |||
| 2–3 |
8.27. Водяной пар с начальными параметрами 
изотермически переходит в состояние влажного пара со степенью сухости 
. Затем к пару изобарно подводится теплота в количестве 
.
Найти параметры водяного пара в состояниях 1, 2 и 3, а также количества удельной теплоты, работы изменения объема и полезной внешней работы для каждого из процессов.
Представить процессы в диаграммах T–s и h–s.
Ответ:
| Состояние | Параметры и функции | ||||||
| p, бар | t, оС | v, м3/кг | h, | u, | s, | x | |
| 0,5 | 3,9 | 7,94 | – | ||||
| 4,75 | 0,35 | 5,59 | 0,75 | ||||
| 4,75 | 0,43 | 7,0 | – |
| Процесс | Работа изменения объема | Полезная внешняя работа | Теплота q, кДж/кг |
| 1–2 | –463 | –434 | –994 |
| 2–3 |
8.28. Водяной пар с начальными параметрами 
изотермически переходит в состояние влажного пара со степенью сухости 
. Затем пар адиабатически сжимается до состояния сухого насыщенного.
Найти параметры водяного пара в состояниях 1, 2 и 3, а также количества удельной теплоты, работы изменения объема и полезной внешней работы для каждого из процессов.
Представить процессы в диаграммах T–s и h–s.
Ответ:
| Состояние | Параметры и функции | ||||||
| p, бар | t, оС | v, м3/кг | h, | u, | s, | x | |
| 0,5 | 4,8 | 8,36 | – | ||||
| 0,045 | 5,58 | 0,85 | |||||
| 0,017 | 5,58 |
| Процесс | Работа изменения объема | Полезная внешняя работа | Теплота q, кДж/кг |
| 1–2 | –1079 | –1019 | –1454 |
| 2–3 | –173 | –180 |
