ΣLп
В данном т/д цикле суммарное количество теплоты равно суммарному количеству работы перемещения
Рис.1 Тепломеханический цикл с идеальным газом в диаграмме P – V
Рис. 2 Тепломеханический цикл с идеальным газом в диаграмме Т – s
1.7 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 > 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
1.8 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 |
1.9 Характеристики термодинамических процессов и изменения калоричесикх свойств водяного пара
Оценка эффективности тепломеханического цикла с водяным паром
Тепломеханический коэффициент цикла
Среднетермодинамическая температура идеального газа в процессе подвода теплоты
Среднетермодинамическая температура идеального газа в процессе отвода теплоты
Тепломеханический коэффициент эквивалентного цикла Карно
Таблица 7
|
Процессы |
Схемы энергобалансов |
Пояснение к схеме |
|||
|
1-2 |
ΔH Q Lп |
В данном т/д процессе 1-2 энтальпия водяного пара увеличивается за счет подвода теплоты и затрачивания работы перемещения |
|||
|
2-3 |
ΔH Q
Lп |
В данном т/д процессе 2-3 работа перемещения совершается, энтальпия увеличивается за счет подвода теплоты к водяному пару |
|||
|
3-4 |
ΔН Q Lп |
В данном изобарном процессе 3-4 теплота водяного пара отводиться за счет уменьшения энтальпии |
|||
|
4-1 |
ΔН Q Lп |
В данном адиабатном процессе 4-1 энтальпия водяного пара увеличивается за счет затрачивания работы перемещения |
|||
|
Цикл |
ΣΔН ΣQ
ΣLп |
В данном т/д цикле суммарное количество теплоты равно суммарному количеству работы перемещения |
Список литературы
1. Вукалович М.П., Ривкин С.Л., Александров С.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. – М.: Изд-во стандартов,1969. – 408 с.
2. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. – М.: Энергия, 1974. – 496 с.
Страницы: 1, 2
