Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Самарский Государственный Архитектурно-Строительный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

тт.docx

Скачиваний:

Добавлен:

24.12.2018

Размер:

559.12 Кб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 42 3 4 > Следующая >>>

Результаты расчета примера задания к разделу 2

Процессы	u, кДж/кг	i, кДж/кг	s, кДж/(кгК)	q, кДж/кг	l, кДж/кг
1-2	402,8	563,81	0	0	-402,8
2-3	613,17	858,27	0,498	613,17	-17,94
3-4	-823,54	-1127,61	0	0	823,54
4-1	-192,43	-294,47	-0,498	-210,37	0
Сумма	0	0	0	402.8	402,8

Для построения диаграммы цикла в p-v координатах определяем координаты трех промежуточных точек для каждого из процессов 1-2 и 3-4, используя зависимости между параметрами состояния:

Результаты расчета представлены в табл. 6.

Таблица 6

Результаты расчета координат промежуточных точек процессов 1-2 и 3-4

Точка	v, м³/кг	р, МПа
1^/	0,500	0,168
1^//	0,300	0,280
1^///	0,100	0,841
4^/	0,160	1,051
4^//	0,430	0,391
4^///	0,600	0,280

Для построения диаграммы цикла в T-s координатах определяем координаты трех промежуточных точек для каждого из процессов 2-3 и 4-1, используя зависимости между параметрами и функциями состояния:

Результаты расчета представлены в табл. 7.

Таблица 7

Результаты расчета координат промежуточных точек процессов 2-3, 4-1

Точка	Т, К	s, кДж/(кгК)
2^/	1000	0,233
2^//	1200	0,415
2^///	1400	0,569
4^/	500	0,670
4^//	420	0,494
4^///	380	0,367

III. Водяной пар. Паросиловые установки

В технике большое применение имеет водяной пар, являющийся рабочим телом паровых двигателей, отопительных и других устройств. Процесс парообразования протекает обычно в паровых котлах при постоянном давлении (р=const). В начале процесса парообразования имеется только жидкость, в конце – только пар, а в течение процесса рабочее тело находится в двух фазах – часть в жидком состоянии, часть в состоянии сухого насыщенного пара.

Пар, находящийся в равновесии с жидкостью, из которой он образуется, называют влажным насыщенным или просто насыщенным паром; если он не содержит жидкой фазы, его называют сухим насыщенным. Повышение температуры пара сверх температуры насыщения называют перегревом пара, а пар в этом состоянии – перегретым. Чтобы судить о содержании во влажном паре воды и сухого насыщенного пара, используют понятие «степень сухости пара». Степень сухости пара «х» - это массовая доля сухого пара в смеси сухого пара с кипящей жидкостью. Все состояния сухого пара могут быть представлены на р-v диаграмме (рис. 14). Кривой I соответствует вода при 0 ⁰С, кривой II – вода при температуре кипения (насыщения), кривая III характеризует состояние сухого насыщенного пара. II – нижняя пограничная кривая, III – верхняя пограничная кривая. Между кривыми II и III находится область влажного насыщенного пара. Область правее кривой III определяет состояние перегретого пара, К – критическая точка, она характеризует состояние, при котором исчезает различие в свойствах пара и жидкости. Критические параметры водяного пара следующие: t_кр=374,15 ⁰С, р_кр=22,129 МПа, v_кр=0,00326 м³/кг.

Рис. 14

В табл. 9 приведены формулы, необходимые для выполнения практических расчетов, связанных с изменением состояния водяного пара.

Таблица 9

Основные параметры и термодинамические величины водяного пара

Определяемая величина	Состояние пара
Определяемая величина	Вода на линии насыщения	Влажный насыщенный	Сухой насыщенный	Перегретый
Параметры, характеризующие состояние вещества	или	; р или Т, х	или	или
Степень сухости пара	x=0	x=0÷1	x=1	x=1
Энтальпия, кДж/кг				или по табл.
Внутренняя энергия, кДж/кг
Энтропия, кДж/(кгК)				или по табл.
Удельный объем, м³/кг	v^/	(при х0,5)	v^//	по табл.

Здесь r – теплота парообразования; она определяет количество тепла, необходимое для перевода 1 кг кипящей жидкости в пар при постоянном давлении;

Т_н – температура насыщения (кипения).

Основным циклом паросиловых установок ПСУ является цикл Ренкина. Схема ПСУ приведена на рис. 16. Пар из парового котла ПК поступает в пароперегреватель ПП, откуда он направляется в турбину Т, где совершает полезную работу, и далее в конденсатор К. В конденсаторе с помощью охлаждающей воды, подаваемой циркуляционным насосом ЦН, от пара отводится теплота и он конденсируется. Образовавшийся конденсат питательным насосом ПН подается в котел, и весь цикл повторяется вновь.

Цикл Ренкина в р-v, T-s, i-s диаграммах представлен на рис. 15, а,б,в.

Точка 3 характеризует состояние воды на выходе из конденсатора; 3-4 – процесс повышения давления в питательном насосе; 4-5 – подогрев воды в паровом котле до температуры кипения; точка 5 характеризует состояние воды при температуре насыщения; 5-6 – процесс парообразования в котле; 6-1 – перегрев пара; точка 1 характеризует состояние пара, поступившего в турбину; 1-2 – адиабатное расширение пара в турбине; точка 2 характеризует состояние отработавшего пара; 2-3 – процесс в конденсаторе.

Рис. 15

Рис. 16

В T-s и i-s диаграммах в связи с тем, что в процессе адиабатического сжатия жидкости в насосе 3-4 температура ее (и, следовательно, энтальпия) повышается незначительно, точки 3 и 4 совмещаются, а изобара 4-5 совпадает с нижней пограничной кривой. Термический к.п.д. цикла Ренкина находится из выражения

где i₁и i₂ – начальное и конечное значения энтальпии пара в процессе адиабатного расширения его в турбине; i₃ - энтальпия кипящей жидкости (конденсата) при давлении р₂.

Все величины, входящие в формулу (_t), легко могут быть определены по i-s диаграмме (рис. 15,г). При решении задач, связанных с изменением состояния водяного пара, необходимые величины целесообразно находить с помощью таблиц термодинамических свойств воды и пара и i-s диаграммы, так как они значительно упрощают расчеты. В таблицах для насыщенного пара приведены температура насыщения, давление, значения удельных объемов, энтальпия и энтропия жидкости и сухого пара, теплота парообразования. В таблицах перегретого пара приведены для различных давлений и температур величины основных параметров: удельный объем, энтальпия и энтропия.

На i-s диаграмме по оси абсцисс откладывается удельная энтропия, по оси ординат – удельная энтальпия, наносятся сетки изотерм, изобар и изохор. Кроме того, наносятся пограничные кривые, а в области двухфазного состояния «жидкость - насыщенный пар» - линии постоянного паросодержания. Такая диаграмма удобна для определения изменения энтальпии в процессе s=const. Следует отметить, что на i-s диаграмме изохора и изобара пересекаются под острым углом, это затрудняет точное определение удельных объемов. Поэтому целесообразно определять объемы перегретого пара в зависимости от p и t по таблице перегретого пара, а в области влажных паров – по расчетным формулам (табл. 9).

Для перегретого пара начальное состояние определяется точкой 1, которая находится в пересечении изотермы t₁ и изобары p₁. Для влажного пара начальное состояние определяется точкой в пересечении изобары p₁ и линии постоянной степени сухости х₁ , для сухого насыщенного – в пересечении изобары p₁ и верхней пограничной кривой.

Энтальпия, соответствующая точке 1, – i₁. Точка 2 находится на пересечении адиабаты, проведенной из точки 1, и изобары p₂ (p₂ – давление в конденсаторе); этой точке соответствует энтальпия i₂. Энтальпию конденсата i₂^/ находят при температуре насыщения, соответствующей конечному давлению p₂. Поскольку в области влажного пара изотермы и изобары совпадают, то для нахождения t_н необходимо по изобаре p₂ подняться до верхней пограничной кривой (точка 3), определить значение проходящей через эту точку изотермы t₃ и соответствующее ей значение энтальпии i₂^/. Величина i₁-i₂=h₀ называется располагаемым теплоперепадом. Удельный расход пара при осуществлении рассмотренного цикла находят по формуле:

, кг/(кВтч).

Расчет третьего раздела задания

Рассчитать три цикла Ренкина паросиловой установки, имеющей следующие параметры (табл. 10):

Таблица 10

Заданные параметры циклов Ренкина

№ цикла	р₁, МПа	t₁, ⁰С	p₂, МПа
1	2,5	360	0,30
2	4,0	470	0,30
3	2,5	360	0,03

Определить:

Значения основных параметров и функций состояния воздуха (р, v, t, х, u, i, s) для характерных точек рассматриваемых циклов.
Значения термического к.п.д циклов (_t) и удельные расходы пара (v).
Влияние основных параметров (р₁, t₁, и р₂) на термический к.п.д. цикла Ренкина _t.
Значения термического к.п.д циклов (_t) и удельные расходы пара (v), используя i-s диаграмму.
Построить графические изображения циклов Ренкина в T-s и i-s диаграммах.