Реферат: Реальные рабочие тела – вода и водяной пар. Параметры и функции состояния водяного пара. Термодинамические процессы с водяным паром

Задача № 1.1-2. Состояние водяного пара заданно параметрами t = 180 °C, v = 0, 1939 м3/кг. Определить давление, энтропию и энтальпию пара. Изобразить состояние пара в P – V и T – S координатах.

Задача № 1.1-3. Смесь воды и пара заключена в объеме V = 30 л. Известна температура пара t = 180 °C и масса воды m = 0,08 кг. Определить паросодержание Х.

Пример. Определить состояние пара Р = 13 бар и v = 0,140 м3/кг, а также все параметры и функции состояния. Изобразить состояние пара в P –V и T – S координатах.

Решение. По таблице № 4 (см. приложение) находим, что (v' = 0,00114 м3/кг) < (vX = 0,140 м3/кг) < (v" = 0,1633 м3/кг), то есть пар влажный и поэтому необходимо определить степень сухости пара – Х.

X = (vX – v') /(v" – v') = (0,140 – 0,00114) /(0,1633 – 0,00114) = 0,8563.

tH= 191,6 °C; r = 1973 кДж/кг; h' = 814,5 кДж/кг; h" = 2787 кДж/кг; S' = 2,25 кДж/(кг×К); S" = 6,50 кДж/(кг×К).

hX = h' + rX = 814,5 + 1973 × 0,8563 = 2504,0 кДж/кг.

UX = hX – PvX = 2504,0 – 13×105 × 0,140 = 2322,0 кДж/кг.

SX = S"X + S'(1 – X) = 6,50 × 0,8563 + 2,25 × (1 – 0,8563) = 5,89 кДж/(кг×К).

Состояние пара см. на рис. 1.3.

Задача № 1.1-4. Определить, какой объем занимает 150 кг влажного водяного пара при давлении Р = 200 бар и степени сухости Х = 0,8. На сколько больше объем 150 кг сухого насыщенного пара того же давления?

Задача № 1.1-5. Энтальпия водяного пара при давлении Р = 100 бар составляет 2500 кДж/кг. Определить состояние пара и изобразить в P – V и T – S координатах.

Задача № 1.1-6. Состояние водяного пара заданно следующими параметрами: давление Р = 8,5 МН/м2 и плотность ρ = 0,120 г/см3. Определить температуру t °C, внутреннюю энергию U, энтальпию h, энтропию S, для 1 кг пара и изобразить в P – V и T – S координатах.

Задача № 1.1-7. В сосуде объемом V = 0,035 м3 содержится 0,1 кг водяного пара при давлении Р = 0,6 МН/м2. Определить величину внутренней энергии пара.

Задача № 1.1-8. Определить объем влажного пара в резервуаре, если степень сухости пара Х = 0,65, его масса m = 160 кг, а температура t = 280 °C.

Рис. 1.3

Задача № 1.1-9. В пароперегреватель поступает водяной пар в количестве 16 т/ч. Определить сообщаемое пару в час количество тепла Q, необходимое для перегрева пара до t = 560 °C, если степень сухости пара перед входом в пароперегреватель Х = 0,96, а абсолютное давление пара в перегревателе Р = 130 бар. Выразить Q в МВт и в ккал/ч. Изобразить процесс в T – S и h – S координатах.

Задача № 1.1-10. В целях регулирования температуры перегретого пара в смеситель впрыскивается холодная вода. Какое количество воды на 1 кг пара следует подать в смеситель, если через него проходит перегретый пар с давлением Р = 30 бар и температурой t1 = 480 °C, которую нужно снизить до t2 = 460 °C? Вода на входе имеет давление такое же, как и давление пара, а температура ее t = 20 °C.

Задача № 1.1-11. Путем смешивания влажного пара, находящегося под давлением 1,2 ата с водой, имеющей температуру 10 °C, требуется получить для отопления здания 15 м3/ч воды при температуре 80 °C. Сколько пара и холодной воды необходимо израсходовать за час?

Термодинамические процессы с водяным паром.

Решение задач с помощью таблиц.

Задача № 1.2-1. При постоянном давлении Р = 10 бар 1 кг сухого насыщенного водяного пара сжимается до превращения его в кипящую жидкость. Определить работу сжатия, количество отведенного тепла и изменение внутренней энергии. Представить процесс в P – V и T – S координатах и указать площади, соответствующие количеству тепла и работе.

Задача № 1.2-2. Начальное состояние 1 кг водяного пара характеризуется давлением Р = 30 бар и объемом v = 0,6665 м3/кг. При постоянном давлении пар нагревается до температуры 400 °C. Определить конечный объем, количество подведенного тепла и работу, совершенную паром. Изобразить процесс в P – V и T – S координатах.

Пример. Энтальпия пара при Р = 14 бар равна h = 2705 кДж/кг. В процессе P = Const к пару подводится 160 кДж/кг тепла. Определить начальное и конечное состояние пара, его параметры и функции состояния, а также работу. Изобразить процесс в P – V и T – S координатах.

Решение. По таблице 6 (см. приложение), находим что (h' = 830 кДж/кг) < (hX = 2705 кДж/кг) < (h" = 2790 кДж/кг), то есть пар влажный.

X = (hX – h') /(h" – h') = (2705 – 830) /(2790 – 830) = 0,9566.

tH = 195,04 °C; r = 1960 кДж/кг; v' = 0,00115 м3/кг; v" = 0,141 м3/кг; S' = 2,28 кДж/(кг×К); S" = 6,47 кДж/(кг×К).

vX = v"X + v'(1 – X) = 0,141 × 0,9566 + 0,00115 × (1 – 0,9566) = 0,1349 м3/кг.