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 > ts 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 |
|
|