Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Пример решения задач. Задача 1. Состояние водяного пара задано параметрами P0=16 бар

Читайте также:
  1. B. Принятия оптимального управленческого решения по наиболее важным вопросам деятельности на рынке.
  2. I. 1.1. Пример разработки модели задачи технического контроля.
  3. I. 3.1. Двойственная задача линейного программирования.
  4. I.2. Структура оптимизационных задач
  5. I.5.3. Подготовка данных для задачи линейного программирования.
  6. I.5.4. Решение задачи линейного программирования.
  7. I.5.5. Просмотр и анализ результатов решения задачи.

Задача 1. Состояние водяного пара задано параметрами P 0=16 бар, X 0 = 0,96. Пользуясь таблицами термодинамических свойств воды, определить остальные термодинамические параметры и сравнить их со значениями, определенными по (h, s)-диаграмме состояния.

Решение

Естественно, предполагается термодинамически равновесное состояние воды, поэтому P н= P 0=16 бар. Поскольку 0< X 0<1, это область парожидкостного состояния, т.е. – влажный пар и T 0= T н(P 0). Значения параметров определяются по формулам (7.3) и по h-s -диаграмме.

а). По таблице термодинамических свойств воды и пара на линии насыщения в строке для P н=16 бар находим

T н=201,36ºC =474,51 К; v ¢=0,0011586 м3/кг; v ¢¢=0,1238 м3/кг;

h ¢=858,3 кДж/кг; h ¢¢=2793 кДж/кг; r =1935 кДж/кг;

s ¢=2,344 кДж/(кг·K); s ¢¢=6,422 кДж/(кг·K).

Отсюда

v= 0,96 v ¢¢+0,04 v ¢@0,96 v ¢¢=0,119 м3/кг;

h= 0,96 h ¢¢+0,04 h ¢= h ¢ + 0,96 r =2715,9 кДж/кг;

s= 0,96 s ¢¢+0,04 s ¢= s ¢ + 0,96(r/ T н)=6,259 кДж/(кг·K);

u = h– P н v= 2715,9·103–(16·105)·0,119=2525,5 кДж/кг;

ρ=1/ v =8,4 кг/м3 – плотность смеси.

б). На h-s -диаграмме находим точку пересечения изобары P 0=16 бар и линии постоянной сухости X 0 = 0,96. Эта изобара совпадает в двухфазной области с изотермой T н@201ºC. Координаты точки на оси ординат: h@ 2716 кДж/кг; на оси абсцисс s@ 6,26 кДж/(кг·K). Изохора, проходящая через точку, дает v@ 0,12 м3/кг.

 

Задача 2. В теплообменник поступает 2700 кг/ч водяного пара при P 0=16 бар и X= 0,98. После теплообменника температура потока 400 0С. Определить тепловую мощность теплообменника. Процесс считать равновесным и изобарным.

Решение

а). Поскольку 0< X <1, термодинамическое состояние воды на входе в теплообменник – «влажный насыщенный пар». Из таблицы свойств воды и пара на линии насыщения для P н = P 0 = = 16 бар находим (см. задачу 1)

T н(P 0)=201,36ºC < T 2=400ºC.

Поскольку давление на выходе также 16 бар, это значит, что термодинамическое состояние воды на выходе теплообменника – «перегретый пар».

б). В изобарном процессе (dP =0) в соответствии с (7.1) для перевода 1 кг вещества из состояния 1 в состояние 2 расходуется D q = h 2h 1 джоулей тепла.

Пользуясь результатами задачи 1, имеем

h ¢ = 858,3 кДж/кг, r =1935 кДж/кг и

h 1= h ¢ +rX= 858,3+1935·0,98=2754,6 кДж/кг.

Из таблиц для перегретого водяного пара находим для P =16 бар и T =4000С

h 2=3254,5 кДж/кг и

D q = h 2h 1=3254,5–2754,6=500 кДж/кг.

в). Для 2700 кг водяного пара потребуется энергия

D Q =2700D q= 1350 МДж=1350·106Дж,

которую надо передать потоку в течение Dt = 1 ч = 3600 с. Следовательно, мощность теплообменника (N =D Q/ Dt) равна

N= 1350·106/3600=375·103 Дж/c = 375 кВт.

Замечание. На h-s -диаграмме оба состояния лежат на одной изобаре P =16 бар (рис. 7.2). Первое состояние – это точка пересечения кривых P =16 бар и X= 0,98. Второе состояние – точка пересечения той же кривой P =16 бар и изотермы T =400ºC. Ординаты этих точек h 1 и h 2. Отсюда D q = h 2h 1 (отрезок на оси h).

Рис. 7.2. Качественный вид h-s -диаграммы (к задаче 2):

A – тройная точка (h@s@u@ 0 условно); K– критическая точка;

BKX =0, нижняя пограничная кривая; KLMX =1, верхняя пограничная кривая; K 1 M ¢– X =0,98; O 2 O ¢ – T = T 2=400ºC – изотерма;

B 1 L 2 – P = P 0 – изобара; B 1 LNT 0= T н(P 0)=201,36ºC – изотерма

Задачи

 

7.1. В закрытом сосуде содержится 1 м3 сухого насыщенного водяного пара при давлении 10 бар. Определить давление, степень сухости пара и количество отданного им тепла, если он охладился до температуры 60ºC.

 

7.2. Определить количество тепла, которое нужно сообщить 6 кг водяного пара, занимающего объем 0,6 м3 при давлении 6 бар, чтобы при V= const повысить его давление до 9 бар; найти также конечную степень сухости.

 

7.3. 1 м3 пара при давлении P =1,0 МПа и температуре t =300ºC охлаждается при постоянном объеме до 100ºC. Определить количество тепла, отданного паром.

7.4. В баллоне емкостью 1 м3 находится пар при P =100 кПа и X =0,78. Сколько тепла нужно сообщить баллону, чтобы пар сделался сухим насыщенным?

 

7.5. В паровом котле находится 8000 кг влажного пара со степенью сухости X =0,002 при давлении 0,4 МПа. Сколько времени необходимо для поднятия давления до 12 бар при закрытых вентилях, если влажному пару сообщается 20 МДж/мин?

 

7.6. При давлении P =15 бар влажный пар имеет степень сухости

X 1=0,80. Какое количество тепла нужно сообщить 1 кг данного пара, чтобы довести его степень сухости при постоянном давлении до X 2=0,95?

 

7.7. При давлении 0,9 МПа влажный пар имеет степень сухости X =0,94. Какое количество тепла нужно сообщить 1 кг этого пара, чтобы перевести его при постоянном давлении в сухой насыщенный пар?

 

7.8. 1 кг водяного пара при давлении 12 бар и температуре t 1=225ºC нагревается при постоянном давлении до температуры t 2=300ºC. Определить затраченное количество тепла, работу расширения и изменение внутренней энергии пара.

 

7.9. 1 кг водяного пара при давлении 1,5 МПа и температуре t 1=298ºC нагревается при постоянном давлении до температуры t 2=387ºC. Определить затраченное количество тепла, работу расширения и изменение внутренней энергии пара.

 

7.10. Энтальпия влажного насыщенного пара при давлении 2,6 МПа составляет h =2615 кДж/кг. Как изменится степень сухости пара, если к 1 кг его будет подведено 25 кДж тепла при постоянном давлении?

 

7.11. К 1 кг пара при давлении 9,2 бар и степени влажности 63% при постоянном давлении подводится 715 кДж тепла. Определить степень сухости, объем и энтальпию пара в конечном состоянии.

 

7.12. 1 кг пара при давлении 15 бар и степени влажности 5% перегревается при постоянном давлении до температуры 350ºC. Определить работу расширения, количество сообщаемого тепла и изменение внутренней энергии.

 

7.13. От 1 кг водяного пара с начальными параметрами P 1=16 бар и v 1=0,15 м3/кг отводится тепло при P= const. При этом в одном случае конечный объем v 2=0,13 м3/кг, а в другом – v 2=0,10 м3/кг. Определить конечные параметры, количество тепла, участвующего в процессе, работу и изменение внутренней энергии.

 

7.14. 2,5 кг пара, занимающие при P =7,8 бар объем V 1=0,14 м3, изотермически расширяются до V 2=0,39 м3. Определить работу расширения, количество подведенного тепла и степень сухости пара.

 

7.15. 1 кг пара при давлении P 1=7,4 бар и температуре t =200ºC сжимают изотермически до конечного объема v 2=0,14 м3/кг. Определить конечные параметры и количество тепла, участвующего в процессе.

 

7.16. 5,7 кгпара при давлении P 1=9,8 бар и степени сухости X 1=0,63 изотермически расширяются так, что в конце расширения пар оказывается сухим насыщенным. Определить количество тепла, сообщенного пару, произведенную им работу и изменение внутренней энергии.

 

7.17. 1 кгпара при давлении P 1=1,75 МПа и X 1=0,88 изотермически расширяют до P 2=7,4 бар. Определить конечные параметры, количество подведенного тепла, изменение внутренней энергии и работу расширения.

 

7.18. Сухой насыщенный водяной пар расширяется изоэнтропно от давления 1,5 МПа до 45 кПа. Определить степень сухости в конце расширения. Задачу решить при помощи h-s -диаграммы и аналитически.

 

7.19. 1 кг пара расширяется адиабатно от начальных параметров P 1=32 бар и t 1=315ºC до P 2=48 кПа. Определить h 1, u 1, h 2, v 2, X 2 и работу расширения.

 

7.20. 2,2 м3 влажного пара со степенью сухости X =0,82 расширяются адиабатно от 5 до 0,5 бар. Определить степень сухости, объем пара в конце расширения и произведенную им работу.

 

7.21. 1 кг пара расширяется адиабатно от начальных параметров P 1=95 бар и t 1=470ºC до P 2=0,035 бар. Найти значения h 1, u 1, h 2, v 2, X 2 и работу расширения.

 

7.22. Влажный пар при P 1=9,2 бар и X 1=0,98 изоэнтропно расширяется до P 2=0,46 бар. Определить степень сухости в конце расширения аналитическим и графическим методами.

 

7.23. Пар при давлении P 1=2,1 МПа и температуре t 1=380ºC расширяется адиабатно до конечного давления P 2=0,09 бар. Определить степень сухости в конце процесса и давление, при котором пар в процессе расширения окажется сухим насыщенным.

 

7.24. Пар с начальным давлением 70 бар и температурой 390ºC расширяется адиабатно до P 2=0,04 бар. Определить начальные и конечные параметры и работу расширения 1 кг пара.

 

7.25. Определить количество тепла, затрачиваемого на перегрев 1 кг влажного пара при давлении P =97 бар и степени сухости X =0,96 до температуры t =450ºC.

 

7.26. Паровые котлы высокого давления имеют паропроизводительность 640 т/ч при давлении пара P =14 МПа и температуре t =570ºC. Температура питательной воды t в=230ºC. Теплота сгорания топлива составляет 6000 ккал/кг. Чему равен часовой расход топлива, если к.п.д. парового котла составляет 88,2 %?

 

7.27. Одна из паровых машин, созданных русским изобретателем И.И.Ползуновым, имела следующие размеры: диаметр цилиндра 0,81 м и ход поршня 2,56 м. Давление пара, поступающего в машину, составляло 1,2 ат. Считая пар, поступающий в машину, влажным насыщенным со степенью сухости Х =0,975, определить массу пара в цилиндре машины.

 

7.28. В парогенераторе при давлении P =15 бар и температуре t =280ºC протекает пар. Расход пара равен 380 кг/ч, скорость пара w =53 м/c. Определить диаметр паропровода, по которому протекает пар.

 

7.29. Паровая турбина расходует 54000 кг/ч пара. Отработавший в турбине пар поступает в конденсатор при давлении P к=4,6 кПа и влажности 12%. Определить часовой расход охлаждающей воды, если ее начальная температура t 1=15ºC, конечная t 2=25ºC, а температура конденсата на выходе из конденсатора на 2ºC ниже температуры насыщения.

 

7.30. В барабане-сепараторе находится вода и над ней водяной пар под давлением P =6,5 МПа. Масса воды m =4600 кг. Объем барабана V =8,3 м3. Считая пар сухим насыщенным, определить массу пара, находящегося над зеркалом испарения.

 

7.31. 100 кг влажного пара с параметрами t 1=234ºC, X 1=0,7 находится в сосуде. В сосуде отсепарировано и удалено 25 кг воды, причем давление все время поддерживалось постоянным. Определить параметры (P, v, h, s) оставшегося в сосуде пара.

 

7.32. При постоянном давлении смешиваются две порции водяного пара. Масса пара первой порции m 1=250 кг, его параметры P 1=1,3 МПа, X 1=0,88. Масса пара второй порции m 2=85 кг, его параметры P 1= P 2 и X 2=0,12. Определить степень сухости пара в образовавшейся смеси и его полную энтальпию.

Указание. Использовать свойство аддитивности энтальпии.

 

7.33. Влажный пар из турбины поступает в конденсатор со степенью сухости 0,88 при давлении P 2=0,004 МПа. Определить расход охлажденной воды на 1 кг поступающего пара, если вода нагревается на 12ºC, а температура конденсата на 3ºC меньше температуры насыщения.

 

7.34. При помощи h-s- диаграммы определить теплоту парообразования r при давлении P =1,8 МПа. Сравнить результат с табличным значением. Для этого состояния выразить энтальпию влажного пара hX через r и h ². Значения hX и h ² определить по h-s- диаграмме.

Указание. На изобаре 1,8 МПа выбрать точку, отвечающую некоторой произвольной степени сухости X.

 

7.35. В начале растопки парового котла состояние пароводяной смеси определяется давлением P 1=1 МПа и X 1=0,01. За какое время при закрытых вентилях на линии питательной воды и паровой магистрали давление пара в котле возрастет до P 2=4,8 МПа, если мощность Q теплового потока, направленного от топочных газов к рабочему телу, равна 350 кВт, а масса пароводяной смеси m =8т? Потери теплоты при теплопередаче от газов к воде и водяному пару не учитывать.

 

7.36. В пароперегреватель котельного агрегата поступает водяной пар в количестве 15 т/ч. Определить сообщаемое пару часовое количество теплоты Q, необходимое для перегрева пара до t =600ºC, если степень сухости пара перед входом в пароперегреватель X 1=0,96, а абсолютное давление пара в пароперегревателе P = 14,2 МПа. Изобразить процесс в T-s- и h-s- диаграммах.

 

7.37. Теплоэлектроцентраль отдает на производственные нужды заводу G =20 т/ч пара при P =0,7 МПа и X =0,95. Завод возвращает конденсат в количестве 60% G при температуре t в=70ºC. Потери конденсата покрываются химически очищенной водой, имеющей температуру t хим=90ºC. Сколько килограммов топлива в час нужно было бы сжечь в топке парового котла, работающего с к.п.д. 80%, если бы этот паровой котел специально вырабатывал пар, нужный заводу, и если теплота сгорания топлива Q РН=30 МДж/кг?

 

7.38. 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 параметрами P = 3 МПа и t 1=480ºC, температуру которого нужно снизить до t 2=460ºC? Вода на входе имеет давление такое же, как и давление пара, а ее температура t в=20ºC.


Дата добавления: 2015-10-29; просмотров: 2365 | Нарушение авторских прав


Читайте в этой же книге: Идеальные газы | Теплоемкость смеси идеальных газов | Первый закон термодинамики | Пример решения задач | Процессы изменения состояния идеальных газов | Пример решения задач | Второй закон термодинамики. | Пример решения задач | Цикл парокомпрессорной холодильной установки | Пример решения задач |
<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Равновесная парожидкостная смесь| Примеры решения задач

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.015 сек.)