Основные термодинамические процессы изменения состояния водяного пара

 

Как и для идеальных газов основными процессами изменения состояния водяного пара являются: изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный процессы.

При расчете термодинамических процессов водяного пара используют основные уравнения термодинамики:

 

; (7.6)

 

; (7.7)

 

; (7.8)

 

; (7.9)

 

U = h – P ·υ. (7.10)

 

Решение системы уравнений (6 – 10) позволит получить выражения для вычисления теплоты, работы и изменения внутренней энергии в отдельных термодинамических процессах водяного пара (таблица 14).

Наряду с основными термодинамическими процессами Р = const, υ = const, Т = const и S = const, на практике довольно часто применяется процесс дросселирования рабочего тела. Из опыта известно, что если на пути движения газа или пара встречается местное сопротивление, частично закрывающее поперечное сечение канала (клапан, вентиль, кран, задвижка, диафрагма и т.п.), то давление за препятствием всегда оказывается меньше, чем перед ним. Этот процесс уменьшения давления, в итоге которого нет ни увеличения кинетической энергии, ни совершения технической работы, называется дросселированием (мятием).

 

Таблица 14

Основные расчетные уравнения термодинамических

Процессов водяного пара

Термодина-мический процесс	Изменение внутренней энергии в процессе	Работа процесса	Теплота процесса
Изобарный процесс Р = const
Изохорный процесс υ = const
Изотерми-ческий процесс Т = const
Адиабатный процесс q = const			q = 0

 

В большинстве случаев процесс дросселирования является нежелательным, т.к. сопровождается уменьшением работоспособности системы. Однако, несмотря на это, он нашел практическое применение в холодильной технике, при измерении расходов газа или жидкости и т.д.

В большинстве практических случаев процесс дросселирования можно считать изоэнтальпийным, т.е. протекающим при постоянной энтальпии (h=const). Определение значений параметров водяного пара после осуществления процесса дросселирования удобно проводить с использованием

h – S диаграммы. Процесс дросселирования на этой диаграмме изобразится горизонтальной прямой, направленной слева направо. Из диаграммы видно, то при мятии перегретого пара, давление и температура уменьшаются, а объем и энтропия увеличиваются. При дросселировании влажного пара возрастает его степень сухости.

 

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ ЦИКЛ

ПАРОСИЛОВОЙ УСТАНОВКИ

 

Паросиловые установки (ПСУ) предназначаются для получения электрической энергии и водяного пара, идущего на производственные нужды промышленных предприятий. В настоящее время все крупные химические заводы и комбинаты имеют свои собственные ПСУ.

На рис.20 представлена принципиальная схема паросиловой установки. ПСУ состоит из парового котла (1,1'), паровой турбины (2), конденсатора (3) и питательного насоса (4). Паровой котел является сложным инженерным сооружением. На схеме условно изображены лишь два его элемента – барабан котла (1) и пароперегреватель (1').

 

Рис. 20. Принципиальная схема паросиловой установки

 

Работа установки состоит в следующем. Питательная вода (конденсат и вода, возвращающаяся с предприятия) насосом (4) нагнетается в барабан парового котла (1). В барабане за счет химической теплоты топлива, которое сжигается в топке котла (топка на рис. 3 не показана), а в некоторых случаях за счет энергетического потенциала горючих или высокотемпературных вторичных энергоресурсов вода при постоянном давлении превращается во влажный насыщенный пар (Х = 0,9 – 0,95). Затем влажный насыщенный пар поступает в пароперегреватель котла (1'), где перегревается до заданной температуры. Перегретый пар направляется в паровую турбину (2). Здесь он адиабатно расширяется с получением полезной работы, которая с помощью генератора трансформируется в электрическую энергию. Современные турбины имеют ряд отборов, через которые пар направляется на технологические нужды цехов промышленного предприятия. После турбины отработанный пар направляется в конденсатор (3). Конденсатор представляет из себя обычный кожухотрубный теплообменник, основное назначение которого состоит в создании вакуума за турбиной. Это приводит к повышению теплопадения в турбине, что повышает экономичность цикла ПСУ. В конденсаторе за счет отвода теплоты от отработанного пара к охлаждающей воде он конденсируется. Полученный конденсат насосом (4) вновь подается в барабан котла.

 

Рис. 21. Цикл П.С.У. в Р – υ и Т – S диаграммах

 

На рис. 21 представлен цикл ПСУ в диаграммах Р – υ и Т – S. В этих диаграммах линия 1–2–3–4 соответствует изобарному процессу получения перегретого пара в паровом котле. Участок 1-2 характеризует процесс нагревания питательной воды до температуры кипения, участок 2-3 соответствует процессу парообразования, т.е. превращение воды в пар, участок 3-4 характеризует процесс перегрева пара. Линия 4-5 отражает адиабатный процесс расширения пара в турбине. Отрезок 5-6 – изобарный процесс конденсации пара в конденсаторе. Линия 6-1 характеризует процесс повышения давления питательной воды в насосе. Процесс повышения давления воды в насосе практически протекает при постоянной температуре и без теплообмена с окружающей средой. Кроме того, учитывая, что жидкости практически не сжимаются, это можно считать и изохорным. При этих условиях процесс 6-1 протекает при q = 0, Т = const, υ = Р – υ и Т – S и S = Р – υ и Т – S. Поэтому линия 6-1 в Т - S диаграмме трансформируется в точку.

При анализе циклов паросиловых установок вводятся следующие понятия:

1. Техническая работа турбины. Под технической работой турбины понимают работу всех термодинамических процессов цикла.

 

(7.11)

 

Для изобарного процесса 1-4 имеем:

 

(7.12)

 

В процессе адиабатного расширения пара в турбине:

 

(7.13)

 

При изобарном процессе конденсации в конденсаторе:

 

(7.14)

 

Для процесса 6-1, характеризующего техническую работу насоса при q = 0,

Т = const, υ = const и S = const, получаем

 

(7.15)

Следовательно:

 

(7.16)

 

2. Работа цикла. Работа цикла определяется как разность между технической работой Трубины и работой затрачиваемой насосом.

 

(7.17)

 

Оценка эффективности цикла ПСУ осуществляется с помощью коэффициентов полезного действия цикла. Различают термический и внутренний относительный КПД цикла. Под термическим коэффициентом полезного действия цикла понимают отношение работы цикла к теплоте, подведенной от верхнего источника. Работа цикла определяется по формуле (7.17). Верхним источником теплоты в данном случае являются дымовые газы, получаемые в процессе горения топлива, или высокотемпературные В.Э.Р.

Теплота от верхнего источника к рабочему телу (q₁) подводится в паровом котле в процессе 1-2-3-4. Эта теплота численно равна:

 

(7.18)

 

В этом случае термический КПД цикла ПСУ можно записать следующим образом:

(7.19)

 

На практике при анализе работы ПСУ часто используют формулу, не учитывающую работу насоса, ввиду ее малости по сранению с технической работой цикла:

(7.20)

 

где Δh – теплопадение в турбине.

 

В действительном цикле ПСУ адиабатный процесс расширения в соплах паровой турбины является необратимым. Необратимость связана с возрастанием энтропии, поэтому действительное теплопадение Δh_д меньше теоретического Δh. На рис. 22 представлено теоретическое и действительное теплопадение в паровой турбине в h - S диаграмме.

 

Рис. 22. Графическое представление теплопадения в турбине на h – S диаграмме.

 

Термический КПД реального цикла ПСУ определится по выражению:

 

. (7.21)

 

Отношение и и называют внутренним относительным КПД цикла:

. (7.22)

 

При расчетах паросиловых установок и ее отдельных элементов требуется знание массового удельного расхода пара. Теоретический массовый удельный расход пара в килограммах на 1 МДж составляет:

 

, (7.23)

 

где h₄ и h₅ - энтальпия, кДж/кг.

 

Потери от необратимости, уменьшая полезную работу, увеличивают удельный расход пара:

. (7.24)

 

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

 

Пример 7.1. С помощью теоретических таблиц и h - S диаграммы определить параметры влажного насыщенного пара при: Р = 1,5 МПа и Х = 0,95.

 

Решение:

1. Из таблицы 1 приложения при Р = 1,5 Па имеем:

t_н = 196,12ºС; υ' = 0,0011520 м³/кг; υ" = 0,14692 м³/кг;

h' = 840,6 кДж/кг; h" = 2787,2 кДж/кг; r = 1951,6 кДж/кг;

S' = 2,2930 кДж/кг; S" = 6,4610 кДж/кг.

По уравнению (2-5) получаем:

= 0,001152 (1 – 0,95) + 0,14692·0,95 = 0,1396 м³/кг;

= 840,6 + 0,95 · 1951,6 = 2694,62 кДж/кг;

кДж/кг;

= 2694,62 – 1,5 · 10⁶ · 0,1396 · 10^-3 = 2485,22 кДж/кг.

2. Используя h - S диаграмму водяного пара, имеем: (см. рис. 23)

 

Рис. 23. Схема к решению примера 1.

 

t_н = 196,12ºС; υ_х = 0,14 м³/кг; h_х = 2700 кДж/кг;

S_х = 6,25 кДж/кг;

= 2700 – 1,5 · 10⁶ · 0,14 · 10^-3 = 2490,6 кДж/кг.

Как видно из полученных результатов, совпадение значений вполне удовлетворительное.

 

Пример 7.2. Используя термодинамические таблицы, определить состояние пара, если известно:

1. Р₁ = 10⁶ Н/м² и υ₁ = 0,17 м³/кг;

2. Р₂ = 12 ·10⁵ Н/м² и t₂ = 200 ºС.

 

Решение

1. При Р₁ объем сухого насыщенного пара равен υ" = 0,1943 м³/кг, а объем жидкости при кипении υ' = 0,0011274. Поэтому пар с объемом

υ₁ = 0,17 будет влажным со степенью сухости:

 

;

 

.

 

2. При Р₂ температура насыщенного пара равна t_н = 187,95ºС.

Так как t₂ > t_н, то пар будет перегретым.

 

Пример 7.3. Определить массу и энтальпию 0,5 м³ влажного пара с влажностью 10 % и давлением 10⁶ Н/м².

Решение

1. Определить удельный объем пара:

 

0,1945 (1 – 0,1) = 0,175 м³/кг.

 

2. Найдем массу пара: = 0,5: 0,175 = 2,9 кг.

 

3. Вычислим энтальпию влажного пара:

 

= 2,9 (762,4 + 2015,3 · 0,9 = 7520 кДж.

Пример 7.4. Влажный насыщенный водяной пар с давлением Р₁ = 1 МПа и степенью сухости Х₁ = 0,9 изотермически расширяется до давления Р = 0,1 МПа, а затем путем изобарного охлаждения превращается в сухой насыщенный. Изобразить процессы изменения состояния водяного пара на h – S диаграмме. Определить состояние пара в конце расширения. Для данного сложного процесса найти изменение внутренней энергии¸ работу и теплоту.

 

Решение

1. Изобразим процессы на h – S диаграмме (рис. 24).

В конце расширения (т. 2) пар перегретый. Степень перегрева:

 

= 180 – 100 = 80 ºС.

 

 

Рис. 24. Схема протекания процессов.

1 – 2 – изотермическое расширение пара;

2 – 3 – изобарное охлаждение.

 

 

2. Определим, используя формулы, представленные в таблице 1, изменение внутренней энергии, теплоту и работу в процессе 1-2-3:

 

=

 

= 2650 – 100 · 1,7) – (2575 – 1000 · 0,18) = 90 кДж/кг

 

=

= ( 180 + 273,15) · (7,70 – 6,15) + (2650 – 2840) = 512,15 кДж/кг.

= 512,15 – 90 = 422,15 кДж/кг.

 

Пример 7.5. 1 кг водяного пара с давлением Р₁ = 100 бар и t₁ = 530 ºC дросселируется в вентиле до давления Р₂ = 80 бар, а затем адиабатно расширяется в паровой турбине до давления Р₃ = 0,05 бар. Определить значения термодинамических параметров пара в начальном, конечном состоянии и после дросселирования. Найти изменение теплопадения в турбине, если пар будет подвергнут сразу адиабатному расширению до давления Р₃.

Решение:

1. Из h – S диаграммы определяем (рис. 25): начальные параметры т. 1:

h₁ = 3452 кДж/кг; S₁ = 6,72 кДж/кг; υ₁ = 0,035 м³/кг;

 

параметры пара после дросселирования т. 2:

h₂ = 3452 кДж/кг; S₂ = 6,82 кДж/кг; υ₂ = 0,035 м³/кг; t₂ = 520 ºС;

 

параметры пара после адиабатного расширения в процессе 2 - 3' – т. 3':

 

h_3' = 2080 кДж/кг; S_3' = 6,82 кДж/кг; υ_3' = 22 м³/кг; t_3' = 35 ºС;

 

параметры пара после расширения в процессе 2-3 – т. 3:

 

h₃ = 2050 кДж/кг; S₃ = 6,82 кДж/кг; υ₃ = 21 м³/кг; t₃ = 35 ºС.

 

2.Определим изменение теплопадения в турбине:

 

= 2080 – 2050 = 25 кДж/кг.

 

Рис. 25. Изменение состояния пара в процессе дросселирования

и адиабатического расширения.

2 – 2 – дросселирование;

2 - 3' и 1 – 3 адиабатическое расширение.

 

Пример 7.6. Определить, как изменится термический КПД паросиловой установки, если начальные параметры пара Р₁ = 3 МПа, t₁ = 600 ºС, а конечное давление составляет Р₂ = 0,2 МПа, Р_2’ = 0,04 МПа; Р_2” = 0,006 МПа.

 

Рис. 26. К примеру 6.

Решение

1. Определим термический КПД по уравнению (18), (рис. 26):

 

;

 

;

 

.

 

При уменьшении давления в конце расширения КПД цикла возрастает.

Пример 7.7. В паросиловой установке получают перегретый пар с Р₁ = 20 бар и t₁ = 400 ºC, давление в конденсаторе Р₂ = 0,05 бар. Определить термический КПД цикла, удельные расходы пара и теплоты, а также значение внутреннего относительного КПД, если потери вследствии необратимости процесса расширения составляют 200 кДж/кг.

 

 

Рис. 27. К примеру 7.

 

Решение

1. По h – S диаграмме (рис.27) находим h₁ = 3250, h₂ = 2180 кДж/кг,

h_2’ = 138 кДж/кг или h_2’ = с_в · t₂.

 

2. Определим термический КПД цикла по формуле (18):

 

.

 

3. Расход пара на 1 МДж по выражению (21):

 

кг/МДж.

 

4. Удельный расход теплоты:

5.

кг/МДж.

 

6. Найдем значение внутреннего относительного КПД, по

 

 

.

 

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ

 

Задача 7.1. Определить состояние системы (жидкость, влажный насыщенный пар, перегретый пар и т.д.), если ее параметры имеют значения, представленные в таблице 15.

 

Таблица 15

 

Вариант	Р, МПа	υ, м3/кг	T, ºС
	6,0 0,4 - - 4,0 2,0 1,0 2,0 4,0 6,0 8,0 4,0 1,0 2,0 4,0 6,0 8,0 4,0 0,4 0,6 0,8 0,2 0,1 0,2	- 0,015 0,000105 0,001080 0,06 - 0,002 0,08 - - - 0,0001 - - 0,06 0,0324 0,036 - - 0,25 0,62 0,00106 1,694 -	- - - - - - - - 250,33 - - - -

 

 

Задача 7.2. Для сложного термодинамического процесса изменения состояния водяного паранайти удельную теплоту, работу и изменение внутренней энергии. Изобразить процессы в h – S диаграмме. Исходные данные для решения задачи взять из таблицы 16 (типы процессов Р = С – изобарный; υ = С – изохорный; t = С - изотермичеcкий; S = С – адиабатный).

 

 

Таблица 16

 

Вариант	Параметры в угловых точках Р, МПа; tºС; υ, м3/кг	Тип процесса
1 - 2	2 - 3	3 - 4
	Р1 = 10; Х1 = 1; t2 = 500; Р3 = 1; Р4 = 0,05 Р1 = 9; Х1 = 1; t2 = 500; Р3 = 1; Р4 = 0,04 t1 = 200; Х1 = 0,95; P2 = 1; T3 = 500; X4 = 0,9 Р1 = 5; Х1 = 0,9; t2 = 600; Р3 = 1; Х4 = 0,85 υ1 = 0,5; Х1 = 0,82; t2 = 350; Р3 = 600; Р4 = 0,95 Р1 = 5; Х1 = 0,9; t2 = 600; Р3 = 1; Х4 = 0,85 Р1 = 5; Х1 = 0,9; t2 = 500; Х3 = 1; Х4 = 0,8 Х1 = 0,8; Р1 = 300; Х2 = 1; t3 = 3; Р4 = 200 Х1 = 0,8; Р1 = 1; t2 = 500; Р3 = 0,5; Р4 = 0,01 Х1 = 0,9; Р1 = 5; t2 = 600; P3 = 0,5; X4 = 1 Р1 = 5; Х1 = 0,85; t2 = 400; P3 = 0,1; X4 = 1 Р1 = 0,9; t1 = 600; Р2 = 1; Х3 = 1; X4 = 0,8 Х1 = 0,8; t1 = 180; Р2 = 0,5; t3 = 450; X4 = 0,97 Р1 = 2; Х1 = 0,85; Р2 = 1,5; t3 = 450; X4 = 1 υ1 = 0,2; Р1 = 0,8; Х2 = 1; Р3 = 0,1; Х4 = 0,9 υ1 = 0,2; Р1 = 0,8; t2 = 400; Р3 = 500; Х4 = 1 Х1 = 0,9; Р1 = 0,8; t2 = 600; P3 = 0,3; X4 = 0,9 Х1 = 0,8; Р1 = 0,1; t2 = 300; Х3 = 1; X4 = 0,9 Х1 = 0,8; Р1 = 0,1; Х2 = 1; t3 = 400; Р4 = 0,1 Х1 = 0,9; Р1 = 0,1; Х2 = 1; t3 = 400; Р4 = 0,1 Р1 = 0,3; υ1 = 0,5; t2 = 300; Х3 = 1; X4 = 0,8 Р1 = 5; Х1 = 0,85; t2 = 600; Х3 = 1; Х4 = 0,85 υ1 = 0,5; Х1 = 0,82; t2 = 400; t3 = 500; Х4 = 0,3 Р1 = 2; Х1 = 0,8; Р2 = 1,5; t3 = 500; X4 = 1	Р = С Р = С T = C P = C S = C P = C P = C S = C P = C P = C P = C t = C t = C t = C υ = C P = C P = C S = C S = C S = C P = C P = C Υ = C T = C	t = C t = C P = C t = C P = C h = C S = C P = C t = C h = C t = C S = C P = C P = C t = C P = C P = c T = C P = C S = C P = C S = C P = C P = C	S = C S = C S = C S = C S = C S = C P = C T = C S = C S = C S = C P = C S = C S = C P= C S = C S = C S = C t = C S = C P = C P = C S = C S = C

 

Задача 7.3. В паровом котле получают перегретый пар с давлением Р и температурой t. Пар на выходе из барабана котла имеет степень сухости Х. Температура питательной воды t_пв.

Определить:

1. Температуру пара в барабане и степень перегрева на выходе из пароперегревателя.

2. Энтальпию питательной воды, пара на выходе из барабана котла и пароперегревателя.

3. Удельную теплоту, расходуемую в барабане и пароперегревателе котла.

4. Изобразить процессы получения пара в Р – υ и Т – S диаграммах (без масштаба).

 

Таблица 17

Данные для решения задачи выбрать из таблиц 3.1 и 3.2.

Первая цифра варианта
Р, МПа	0,5	1,0	2,0	3,0	4,0	5,0	6,0	7,0	8,0	9,0
t, ºС
Х, º	0,95	0,96	0,96	0,97	0,97	0,98	0,98	0,99	0,99	0,99

 

Таблица 18.

Вторая цифра варианта
tпв, ºС

 

Задача 7.4. Для теплоснабжения цеха подается влажный насыщенный пар при давлении Р и степени сухости Х. Цех потребляет Q кДж теплоты в час. Определить часовой расход пара G кг/ч, если возвращающийся конденсат имеет температуру t_к. Данные для решения задачи выбрать из таблиц 19 и 20.

Таблица 19.

Первая цифра варианта
Р, МПа	0,12	1,16	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,8	1,0	1,2
tк, ºС

 

Таблица 20

Вторая цифра варианта,
Q,кДж/ч	7·106	11·106	6·106	8·106	9·106	12·106	14·106	16·106	18·106	15·106
Х	0,97	0,98	0,96	0,92	0,94	0,96	0,98	0,91	0,93	0,95

Задача 7.5. Водяной пар, имея начальные параметры Р₁ = 5 МПа и Х₁ = 0,9, перегревается при постоянном давлении при температуре t₂, а затем дросселируется до давления Р₃ и подается в сопло, где адиабатно расширяется до давления Р₄ = 5 кПа. Используя h – S диаграмму водяного пара, определить количество теплоты, подведенной к пару, изменение внутренней энергии, температуру после дросселирования и колнечные параметры пара. Все процессы изобразить на h – S диаграмме. Данные для решения задачи выбрать из таблиц 21 и 22.

Таблица 21.

Первая цифра варианта
t2, ºС

 

Таблица 22

Вторая цифра варианта
Р3, МПа	1,4	1,3	1,2	1,1	1,0	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5

Задача 7.6. Конденсационная паровая турбина служит для привода компрессора мощностью N_э. Параметры пара на входе в турбину Р₁, t₁; давление в конденсаторе Р₂, внутренний КПД турбины η_oi. Определить секундный D и удельный d расходы пара на турбину. Найти, как изменится мощность турбины и термический КПД цикла ПСУ при дроссельном регулировании, сли начальное давление уменьшится на 20 % при постоянном массовом расходе пара. Изобразить цикл в Т – S и h – S диаграмме.

Данные для решения задачи взять из таблицы 6.1.

 

Таблица 23

Данные для задачи7.6

Первая цифра варианта	Nэ, кВт	ηoi	Вторая цифра варианта	Р1, МПа	t1, ºС	Р2, МПа
		0,74 0,78 0,80 0,75 0,79 0,80 0,76 0,81 0,77 0,82		3,0 10,0 3,6 11,0 4,0 11,5 4,5 12,0 4,2 11,0		0,003 0,0033 0,004 0,0045 0,005 0,0045 0,004 0,0035 0,003 0,004

 

Задача 7.7. Водяной пар с начальным давлением Р1 = 3 МПа и Х1 = 0,95 поступает в пароперегреватель, где его температура повышается на Δt. После перегревателя пар изоэнтропно расширяется в турбине до давления Р2. Определить количество теплоты, подведенной к 1 кг пара в пароперегревателе, степень сухости пара Х2 в конце расширения, термический КПД цикла и удельный расход пара. Определить также КПД цикла, если после пароперегревателя пар дросселируется до давления Р.

Данные для решения задачи выбрать из таблиц 24 и 25.

 

Таблица 24

Первая цифра варианта
Δt, ºС

 

Таблица 25

Вторая цифра варианта
Р2, МПа	3,0	3,5	4,0	4,5	4,0	3,5	3,0	3,5	4,0	4,5
Р, МПа	0,5	0,48	0,46	0,44	0,42	0,40	0,38	0,36	0,34	0,32

 

Задача 7.8. Водяной пар массой 1 кг с параметрами Р₁ = 13 МПа, t₁ = 560 ºС изоэнтропно расширяется до давления Р₂ = 0,004 МПа. Определить работу расширения и изменение внутренней энергии. Задачу решить с помощью термодинамических таблиц и проверить решение по h – S диаграмме.

Задача 7.9. Водяной пар с параметрами Р₁ = 3,4 МПа и Х₁ = 98 % изоэнтропно сжимается до Р₂ = 9,0 МПа. Найти температуру и энтальпию пара в конечном состоянии. Определить работу сжатия и изменение внутренней энергии 1 кг пара. Задачу решить, пользуясь таблицами. Проверить результат по h – S диаграмме.

Задача 7.10. Водяной пар массой 1 кг с параметрами Р₁ = 3,0 МПа, t₁ = 560 ºС изотермически сжимается и становится кипящей жидкостью. Определить параметры в конце процесса сжатия и количество отведенной теплоты.

Задача 7.11. К 1 кг воды при Р₁ = 20,0 МПа и t = 320 ºС изотермически подводится q = 1700 кДж/кг теплоты. Определить параметры в конце процесса, работу расширения и изменение внутренней энергии.

Задача 7.12. Котельная производит пар с абсолютным давлением Р = 15 ата. Какова должна быть степень перегрева пара, если цех предприятия получает пар с давлением Р_абс = 2 ата и температурой 200 ºС. Снижение давления с 15 до 2 ата происходит в редукционном клапане.

Задача 7.13. Для подачи потребителю пара в сухом, насыщенном состоянии абсолютным давлением 6 ата используется пар, вырабатываемый котлами при Р_абс = 400 ата и t = 350 ºС. После дросселирования пар пропускается через поверхностный пароохладитель, где происходит его охлаждении е при

Р = const. Сколько тепла отводится от пара, если его расход составляет 5 т/ч.

Задача 7.14. В пароперегреватель котельного агрегата поступает водяной пар в количестве 16 т/ч. Определить сообщаемое пару часовое количство теплоты, необходимое для перегрева пара до t = 560 ºС, если степень сухости пара перед входом в пароперегреватель Х = 0,98, абсолютное давление пара Р = 13 МПа. Изобразить процесс в h – S диаграмме.

Задача 7.15. Определить количество теплоты, которое нужно сообщить 6 кг водяного пара, занимающего объем 0,6 м³ при давлении 0,6 МПа, чтобы в процессе при постоянном объеме повысить его давление до 1 МПа. Определить также конечную сухость пара.

Задача 7.16. В баллоне емкостью 1 м³ находится пар при Р = 0,981 МПа и Х = 0,78. Сколько теплоты нужно сообщить баллону, чтобы пар стал сухим, насыщенным.

Задача 7.17. 1 кг водяного пара при Р₁ = 1,6 МПа и t₁ = 300 ºС нагревается при постоянном давлении до 400 ºС. Определить затраченное количество теплоты, работу расширения и изменение внутренней энергии пара.

Задача 7.18. 1 м³ водяного пара при давлении Р₁ = 1 МПа и Х = 0,65 расширяется при постоянном давлении до тех пор, пока его удельный объем не станет равным υ₂ = 0,19 м³/кг. Определить параметры пара, количество теплоты, работу и изменение внутренней энергии в процессе.

Задача 7.19. Сравнить термический КПД циклов ПСУ при одинаковых начальных и конечных давлениях Р₁ = 2 МПа и Р₂ = 1,6 МПа, если в одном случае сухой, насыщенный, а в другом перегретый с температурой 300 ºС.

Задача 7.20. Найти термический КПД и мощность паровой машины, работающей по циклу Репкина, при следующих условиях: параметры пара

Р₁ = 1,5 МПа, t₁ = 300 ºС; давление в конденсаторе Р₂ = 1,01 МПа; часовой расход пара 940 кг/ч.

Задача 7.21. Параметры пара перед паровой турбиной:Р₁ = 9 МПа, t₁ = 5 00 ºС; давление в конденсаторе Р₂ = 0,004 МПа. Определить состояние пара после расширения в турбине, если ее относительный внутренний КПД η_oi = 0,84.

Задача 7.22. Определить, как изменится термический КПД паросиловой установки, работающей при Р₁ = 9 МПа и t₁ = 480 ºС и Р₂ = 0,004 МПа, сли давление в конденсаторе Р₂ остается прежним, а начальные параметры имеют следующие значения:

а) Р₁ = 14 МПа, t₁ = 480 ºС;

б) Р₁ = 9 МПа и t₁ = 600 ºС;

в) Р₁ = 5 МПа и t₁ = 400 ºС.

выбрать из таблицы

 

Таблица 26

Данные для задачи 7.22

1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 1,9 1,8 1,7 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 1,6 1,5 1,6 1,7 1,8

1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,4 2,3 2,2 2,1 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 1,5 1,6 1,7

 

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: