МельникБуляндра.Теплотехніка_ДРУК

					21
манометра склали		р	= 1кГ см2 . Скільки вуглекислого газу було		використано?
		2 м
Барометричний тиск становить рбар = 101,325кПа . Відповідь: 11 кг.
Задача №2.7. 5 м3		азоту газу при температурі t1 = 270 C ізотермічно стискають до об’єму 1
м3 . Які покази манометра р2 м				будуть в кінці процесу, якщо на початку вони становили
р	= 5кГ см2 . Яка маса		цього азоту? Барометричний тиск становить р		= 101,325кПа .
1м				бар
Відповідь надати в системі СІ.
Відповідь: р2м = 2,856МПа , mN2				= 33,21кг .

Задача №2.8..В циліндрі з рухомим поршнем міститься 2 м3 СО при температурі t1 = 270 C . Манометр показує тиск р1 = 5кГсм2 . До якої температури необхідно нагріти цей циліндр

за постійного тиску, щоб об’єм газу збільшився в 2 рази? Яка маса цього газу? Барометричний тиск становить рбар = 101,325кПа .

Відповідь: mco = 13,28кг , t2 = 3270 C .

Задача №2.9. 5 м3 повітря адіабатно стискають до об’єму 2 м3 . До стискання цього повітря його манометричний тиск становив р1м = 0,5МПа , а температура t1 = 270 C . Які покази манометра стануть в кінці процесу, якщо показник адіабати повітря становить k=1,4. Яка

маса	цього повітря, якщо μпов = 29кг кмоль ? Барометричний тиск становить
рбар	= 101,325кПа .
Відповідь: р1м = 2,067МПа , m = 34,96кг .

Задача №2.10. Яку кількість теплоти потрібно підвести до 1 кг повітря при сталому тиску р = 5бар та температурі t1 =150 C , щоб його об’єм збільшився у три рази. Теплоємність

повітря прийняти незалежною від температури cp = 1,006кДж(кг × К ). μпов = 29кгкмоль.

Яку роботу при цьому виконає повітря?

Відповідь: Q = 577,8кДж; L = 165,312кДж .

Задача №2.11. Порівняти витрати теплоти для підігрівання 3 кг повітря від температури t1 = 20o C до t2 = 270o C в ізобарbxному та ізохорbxному процесах . Теплоємність повітря

прийняти незалежною від температури cp =1,006 кДж(кг × К ), cυ = 0,717 кДж(кг × К ).

Відповідь: Qp = 754,5кДж; Qυ = 537,75кДж .

Задача №2.12. Азот масою 5 кг ізотермічно при температурі t = 17o C стискають так, що зміна ентропії становить DS2−1 = -2,5кДжК . У скільки раз змінився тиск?

Відповідь : Тиск збільшився в 5,46раз.

Задача №2.13. У посудині об’ємом 200 л знаходиться кисень при тиску р1 = 0,5МПа та температурі t1 =170 C . Яку кількість теплоти необхідно підвести до цього резервуару для підвищення температури кисню до t1 =1800 C та яка маса цього кисню? Теплоємність кисню прийняти незалежною від температури: cυ = 0,66 кДж(кг × К ) .

Відповідь: Qυ = 142,76кДж, mO2 =1,327кг .

22

Задача №2.14. Питома газова стала ідеального газу R = 300 Дж(кг × К ) , а показник адіабати становить k =1,45. Знайти: молекулярну масу газу та її молярні теплоємності при ізобарному та ізохорному процесах.

Відповідь: μ = 27,71кгкмоль ; cμυ =18475,5кДж(кмоль× К ); cμ p = 26789,5кДж(кмоль× К )

.

Контрольне завдання: Методичні вказівки №6940 :Теоретичні основи теплотехніки: Методичні вказівки до самостійної роботи «Термодинаміка ідеальних газів» для студ. Спец. Напрямку 0902 «Інженерна механіка» денної форми навчання / Уклад.: Н.В.Іващенко, З.П. Мельник. Л.С.Гапонич. –

К.:НУХТ. 2007. – 25 с.

ЗАНЯТТЯ №3. Рівняння стану реальних газів. Процеси пароутворення. р-υ , T-s i h-s діаграми. Визначення термодинамічних параметрів води і

водяної пари. Таблиці термодинамічних властивостей води і водяної пари. Основні термодинамічні процеси водяної пари, їх дослідження. (На заняттях при собі мати таблиці термодинамічних властивостей води і водяної пари[9], або методичні вказівки № 662 чи 6693 ).

Процеси пароутворення.

Досліджуючи термодинамічні процеси водяної пари необхідно пам’ятати, що це є типовий представник реального газу, до якого застосування законів ідеальних газів не завжди є можливим. Лише в області низьких тисків та високих температур поведінка багатьох реальних газів достатньо добре описується рівняннями стану ідеальних газів. Крім того, дуже часто приходиться мати справу з процесами, що проходять в області як одно – так і двофазних станів пари, де її поведінка і властивості будуть різними. В загальному випадку для здійснення таких розрахунків необхідно знати початкові параметри стану (не менше двох), характер процесу і хоча б один кінцевий параметр. Усі ці параметри можуть бути визначені за таблицями або відповідними діаграмами. Значення внутрішньої енергії в таблицях не наводять, тому її завжди розраховують через значення ентальпії, тиску та питомого об’єму.

Формули для розрахунків основних стадій пароутворення:

Підігрів води: q' = òt						dt =			×tн (3.1); q' » u' ; h' = u' + pυ' (3.2);	h' » u' ;
					cвp			cвp
		0
s' =		Tò dT T =		lnT						(3.3)
	cвp		cвp				273,16 .
		273,16

Пароутворення(волога насичена пара (ВНП)): q = r = u'' -u' + p(υ'' -υ') = h'' -h'

(3.4); lдис = u'' -u' (3.5);lрозш = p(υ'' −υ' )(3.6); r = lдис + lрозш ;

(3.7)

(q = r = Tн (s'' − s ')) (3.8);

x =

υ

−υ'

=

s

x

− s'

=

h − h'

=

u

x

−u'

.;

x

x

−υ'

s'' − s'

h'' − h'

u''

−u'

υ''

υx =υ' + x(υ'' −υ' ) =υ' (1− x)+ xυ'' ≈ xυ''

;

æ

ö

,

( r – теплота пароутворення, кДж кг );

sx = s' + x(s'' − s' )= s' + xç

rT ÷

è

н ø

hx = h' + x(h'' − h' )= h' + xr ;

ux = u' + x(u'' −u' )= u' (1− x)+ xu'' .

Суха насичена пара (СНП): h'' = h' + r (3.14);

u'' = h'' − pυ'' ;

T

s" =

òн dT

=

lnTн

cвp

T

cвp

273,16;

або − s

''

'

+

r

T .

273,16

= s

н

t'''

(t''' −tн )

Перегріта пара(ПП): qn = ò cnpdt =

cnp

;

tн

h''' = h'' + qn = h''

+

(t''' −tн ) ;

cnp

qn = un +ln = u''' −u'' + p (υ''' −υ'' )= h''' − h'' ;u'''

= h''' − pυ''' .

ІЗОПРОЦЕСИ ПРИ ПАРОУТВОРЕННІ: Ізохоричний процес:

q1−2 = u2 −u1 (l1−2 = 0); q1−2 = (h2 − p2υ)−(h1 − p1υ)= (h2 − h1 )−υ ( p2 − p1 );

(3.20)

h''' = h'' + qn = h'' + cnp (t''' −tн ).

Ізобаричний процес: q1−2 = h2 − h1 (3.22); l1−2 = p(υ2 −υ1 );

(3.23) u2 −u1 = q1−2 −l1−2 = (h2 − pυ2 )−(h1 − pυ1 )= (h2 − h1 )− p(υ2 −υ1 ).

(3.24)

Ізотермічний процес :

q1−2 = ò2 Tds = T (s2 − s1 );

1

u2 −u1 = (h2 − p2υ2 )−(h1 − p1υ1 ) = (h2 − h1 )− ( p2υ2 − p1υ1 );

(3.26)

l1−2 = q1−2 − (u2 −u1) = T (s2 − s1 )−[(h2 − p2υ2 )−(h1 − p1υ1 )] = T (s2 − s1 )−(h2 − h1 )+ ( p2υ2 − p1υ1 ).

23

(3.9)

(3.10)

(3.11)

(3.12)

(3.13)

(3.15)

(3.16)

(3.17)

(3.18)

(3.19)

(3.21)

(3.25)

(3.27).

						24
u2 −u1 = l1−2 = (h2 − pυ2 )−(h1						− pυ1 ) =
Адіабатичний процес:(h − h )− ( p υ			2	− pυ ).		(3.28)
2	1	2		1	1

Задача №3.1. Визначити температуру, питомий об’єм, густину, ентальпію , ентропію та внутрішню енергію сухої насиченої пари при тиску 1МПа. Як зміняться ці параметри, якщо пара при такому тиску матиме ступінь сухості – х=0,8? Задачу розв’язати за допомогою таблиць вода – водяна пара та діаграми h – s .

Розв’язування: З таблиць (Додаток 1) знаходимо параметри сухої насиченої пари для тиску

1МПа:

t'' = 179,88o C;υ'' = 0,19430 м3кг; ρ'' = 5,14668кг м3 ; h'' = 2777 кДжкг ; s'' = 6,5847 кДжкг × K.

Значення внутрішньої енергії в таблицях не наводяться, тому знаходимо її значення з

виразу: u'' = h'' - pυ''

= 2777 ×103 -106 ×0,19430 = 2582700 Дж

кг = 2582кДж

кг .

При

зволоженні

пари

до степені

сухості 0,8 її

параметри стануть

наступними:

t''

= t

x

=179,88o C;υ

х

= 0,15566 м3

кг; ρ

х

= 6,42426кг м3

;h

= 2374,12кДж кг ;

х

;

sх

= 5,66524кДж (кг × K);ux = 2218,46 кДж кг (див.формули 3-10¼3 -13).

Задача №3.2. В закритій посудині міститься 1

м3 сухої насиченої пари при

тиску 1 МПа. Визначити тиск, ступінь сухості та кількість відданої паром теплоти, якщо її охолодити до 60o C .

Розв’язування: Початкові параметри пари з таблиць становлять: υ"1 = υ2 = 0,1946 м3кг (процес ізохоричний). Після охолодження до 60o C пара перейде у

вологу насичену пару за тиску			р2 = 0,019917МПа (процес		ізохоричний, бо	посудина
закрита). Для цього стану матимемо υ2'' = 7,678 м3 кг і				υ2' = 0,0010171м3 кг . Користуючись
формулою	(3.9)	для	визначення	степені	сухості	знайдемо:

x= υ2 -υ '2 = 0,1946 - 0,0010171 = 0,0253 .

υ"2 -υ '2 7,678 - 0,0010171

Так як це ізохоричний процес, то робота в ньому не виконується і

відведення теплоти

відбувається тільки за рахунок зміни внутрішньої енергії:

qυ = u2 - u1 .

Значеня внутрішньої

енергії

знайдемо

із

загального співвідношення:

u = h − pυ .

Тоді

для

СНП

u = 2778000 -106 ×0,1946 = 2583400 Дж кг . Для ВНП знайдемо значення ентальпії

через

1

ступінь

сухості: h

= h'

+ rx = 310008 Дж кг і

звідси u

2

= 306900 Дж кг . Таким чином

2

2

q

= u

2

- u = 306900 - 2583400 = -2276500 Дж кг . Так як в процесі бере участь 1 м3

пари

υ

1

1

густиною ρ = 1 υ =

0,1946

= 5,136кг м3

то

загальна

кількість теплоти

становитиме

Qυ = ρqυ = 5,136×(-2276500) = -11692164 Дж = -11,692МДж.

Завдання для самостійної роботи:

Задача №3.3. Волога насичена пара при тиску 1,5 МПа має ступінь сухості х=0,8.

Яку

кількість теплоти необхідно підвести до 5 кг цієї пари, щоб за постійного тиску перевести її у стан СНП? Визначити, як при цьому зміниться внутрішня енергія пари та оцінити величину роботи розширення. Скільки потрібно затратити теплоти, щоб перегріти її за цього

ж тиску до температури 400o C .?

Відповідь: Qснп =1947,4кДж; Du =1850,25кДж; Lрозш = 97,15кДж, Qпп = 4259,9кДж.

25

Залача №3.4. СНП адіабатно розширюється від тиску 1 МПа до тиску 0,004МПа. Знайти ступінь сухості пари в кінці процесу розширення та кількість теплоти, яку потрібно відвести від 1 кг цієї пари, щоб її повністю перевести у рідкий киплячий стан?

Відповідь: x = 0,94; q = 2008,55кДжкг.

Задача №3.5. Волога насичена пара, яка знаходиться при температурі 373К, і має ступінь сухості х=0,9 адіабатно стискається. Що відбувається з парою? Що буде з нею відбуватися при адіабатному розширенні в даних умовах? Що зміниться, якщо ступінь сухості пари становитиме х=0,1 за цих же умов?

Задача №3.6. Визначити стан водяної пари, якщо її тиск становить р=0,5 МПа, а температура

165o C .

Відповідь: Перегріта пара.

Задача №3.7 Визначити кількість теплоти, затраченої на перегрів 1 кг вологої насиченої пари за тиску р=10МПа та ступені сухості х=0,98, до температури t = 4800 C.

Відповідь: qп = 621,6 кДжкг.

ЗАНЯТТЯ №4. Цикли паросилових установок. Цикл Ренкіна. Парогазові суміші. Вологе повітря, його основні характеристики. Діаграма ентальпіявологовміст вологого повітря та її практичне застосування.

Цикл Ренкіна: З властивостями водяної пари і її поведінкою при різноманітних процесах (ізобаричному, ізотермічному, адіабатичному, ізохоричному) зручно знайомитися на прикладі паросилової установки, яка працює за ідеальним циклом Ренкіна, так як пара, як робоче тіло у цьому циклі проходить усі процеси які можуть нас цікавити. Слід відмітити, що з термодинамічної точки зору поведінка парів різних речовин, в принципі, однакова. Тому, усі закономірності отримані для водяної пари справедливі для парів інших речовин.

Термічний ККД циклу Ренкіна та питомі витрати пари і теплоти в ідеальному циклі Ренкіна визначаються (відповідно) за формулами:

η =	h1	− h2	(4.1);	d =	D	=	3600 (4.2); q = (h − h )(4.3), де величини, які входять у
t	h1	− h3					1 2
					N h1 − h2

ці формули можуть бути визначені за допомогою h − s діаграми чи таблиць термодинамічних властивостей води та водяної пари (Додатки 1,2, або [9]). При розрахунку енергетичних характеристик циклу необхідно використовувати формули для розрахунку процесів пароутворення

(3.1…3.28)(див. заняття № 3).

Значення внутрішньої енергії в таблицях і на діаграмі не наводяться, тому їх розраховують через відповідні значення ентальпії, тиску та питомого об’єму. Вологе повітря. Парогазові суміші являють собою ідеально газові суміші з тією особливістю, що в даному температурному діапазоні (який ми розглядаємо за кожного конкретного випадку) один з компонентів може конденсуватися, в зв’язку з чим він і називається «парою». Інші компоненти, що не конденсуються, відносять до поняття «газ». Найбільш характерним

26

прикладом парогазових сумішей є атмосферне повітря, в якому завжди знаходяться пари води. Вміст водяної пари в атмосферному повітрі залежить від метеорологічних умов, а також від наявності джерел випаровування вологи і може коливатися

( по масі ) від долей % до 4% (наприклад, у тропіках цей показник може складати до 4%, в нашій зоні – до 1%, а на крайній Півночі – 0,01%).

Таким чином – вологе повітря це суміш ідеального (сухе повітря) і реального

(водяна пара) газів. (Насправді сухе повітря реальний газ, так як ідеальних газів в природі не існує. Однак в умовах коли ми розглядаємо поведінку вологого повітря (порядка мінус 200 С і до +2000 С і вище) сухе повітря можна розглядати як ідеальний газ, бо для нього tкр ≈ −1420 C ). Особливістю такої суміші є те, що за певних умов водяна пара

може конденсуватися. Слід відмітити різницю між поняттям волога пара і вологе повітря. Так, під вологою парою розуміють суміш сухої насиченої пари і дрібнодисперсних краплинок води. Вологе повітря - це суміш сухого повітря та перегрітої, або, що значно рідше, сухої насиченої пари. Відповідно розрізняють три характерні стани вологого повітря:

1. Насичене повітря – суміш сухого повітря і сухої насиченої пари, парціальний тиск якої досягнув максимального значення при даній температурі. Насичене повітря при даній температурі не здатне більше «приймати» водяну пару. Парціальний тиск в такому стані називають тиском насичення рн .

2. Вологе повітря, яке не містить при даному тиску і температурі максимально можливу кількість пари називають ненасиченим (суміш сухого повітря і перегрітої пари – тобто обидва компоненти газоподібні, а при відсутності конденсату суміш поводить себе як ідеальний газ і такий стан зберігається до тих пір, поки парціальний тиск пари менший тиску насичення). Таким чином, в ненасиченому вологому повітрі, водяна пара не є в стані насичення (вона перебуває у перегрітому стані). Парціальний тиск цієї пари не перевищує парціального тиску насиченої водяної пари при тій же температурі: рп ≤ рн . І чим більша різниця між цими тисками, тим більше пари може

«прийняти» повітря до свого повного насичення.

3. Перенасичене водою повітря –	стан, коли у суміші з сухим повітрям
знаходиться суха насичена пара	і рівноважна волога у вигляді

дрібнодисперсних частинок води або льодяного туману.

Згідно з законом Дальтона, барометричний тиск повітря – це сума парціальних тисків сухого повітря рпов та рп водяної пари: р = рпов + рп (4.4).

Розрахунки з вологим повітрям виконують за тисків, близьких до атмосферного, а парціальний тиск пари за таких умов невеликий, тому з достатньою ступенею точності до вологого повітря можна застосовувати усі формули, отримані для ідеальних газів – (1.1…1.9). Масу водяної пари в кг,

що знаходиться				в 1	м3 вологого повітря, називають абсолютною вологістю.
За означенням				– це	густина пари ρп при даному парціальному тиску:
ρп = mn	V	= mn	.		(4.5)
			Vn

27

Відношення дійсної абсолютної вологості ненасиченого вологого повітря до максимально можливої абсолютної вологості при ті й же температурі

називають

відносною

вологістю:ϕ =

m

=

ρ

n ρmax =

ρ

n ρн

=

υ''

;

n mmax

n υ

n

n

n

p V = m RT; pmaxV = mmax RT ,

звідки: ϕ = pn

pmax

= pn

(4.6). (При нагріванні

n

n

п

п

pн

n

вологого повітря його відносна вологість зменшується, а при охолоджені – збільшується).

Відношення маси пари, що міститься у вологому повітрі за даного тиску та температури, до маси сухого повітря за тих самих умов називають

вологовмістом повітря і визначають так:

d = mn

,

(4.7)

mс.пов

d = Rпов рп

R р

= μп рп

μ

р

=18,016рп

28,96

р = 0,622

рп р

,

(4.8)

пов

пов

пов

п

пов

пов

рп

рп

так як р

= р - р ;

то

d = 0,622

p - pп

= 0,622

p

.

(4.9)

пов

п

-ϕ pн

Звідки відносна вологість:ϕ = d

(0,622

+

×çæ p p

÷ö .

(4.10)

d) è

н ø

( При нагріванні та охолоджені вологого повітря його вологовміст не змінюється).

ρ = ρ	n	+ ρ	пов	= ρ	п	1+ d	= ρ	пов	(1+ d )(4.11), H = h	+ h ×d .	(4.12)
						d			с.пов	n

Температура, до якої необхідно охолодити вологе повітря за постійного

тиску, щоб воно стало насиченим, називають точкою роси.
Ентальпія сухого повітря, кДж\кг, h	= спов ×t .	(4.13)
с.пов	р

Ентальпія водяної пари, що міститься у вологому повітрі у перегрітому

стані,кДж\кг: h	= cв t	н	+ r + cn	(t -t	н	) (4.14),	де	cв	= 4,19кДж (кг × К)	–
n	р		p					р
теплоємність води;			cnp =1,97кДж (кг × К)				– теплоємність перегрітої пари;

r –теплота пароутворення, яка для практичних цілей може бути визначена за формулою: r = 2500 − 2,3tн .

Таким чином, hn = 4,19tн +(2500- 2,3tн )+1,97(t -tн ), або після спрощень –

hn = (2500+1,97t )

(4.15)

Тоді ентальпія вологого повітря, кДжкгсп : H = cповр t +(2500 +1,97t). (4.16)

Для знаходження вологовмісту та ентальпії суміші використовують рівняння матеріального та енергетичного балансів:

	m1d1 + m2d2	= mсумdсум;	(4.17)
	m1H1 + m2H2 = mсумHсум.

28

dсум =	m1d1 + m2d2	=	m1d1	+ m2d2	, або після
	mсум		m1
				+ m2

Ентальпія суміші: Hсум = H1m1 + H2m2 . m1 + m2

Задача №4.1. (Розрахункова робота)

	перетворення:	dсум − d1				=	m2	. (4.18)
		d	2	− d	сум		m
						1
								(4.19)

На промисловому підприємстві працює паросилова установка за циклом Ренкіна. Котельний агрегат виробляє Д т/год перегрітої пари, що має тиск р1 і

температуру t1 . Із котельного агрегату пара надходить у парову турбіну, де адіабатно розширюється до тиску р2 , а потім повністю конденсується у

конденсаторі. Конденсат перекачується насосом у збірник живильної води (деаератор), звідки живильним насосом подається через водяний економайзер у паровий котел. Під час кипіння води у котлі утворюється насичена пара, яка з метою підвищення економічності паросилової установки перегрівається у пароперегрівнику.

Температура охолодної води, що проходить через конденсатор, збільшується на 10 К.

1.Зобразити на діаграмах h−s і T−s водяної пари цикл Ренкіна.

2.За таблицями термодинамічних властивостей води та водяної пари

визначити для всіх характерних точок циклу параметри стану ( p, υ, t, h, s,

u ). Результати подати у вигляді табл. 4.1.

Таблиця 4.1

Параметр	Одиниці			Характерні точки циклу
	вимірювання	1	2	3	4	5	6

pМПа

υм3/кг

t	°C
h	кДж/кг
s	кДж/(кг·К)
u	кДж/кг

3.Для кожного процесу визначити енергетичні характеристики: теплоту Q, роботу L, зміну внутрішньої енергії U та зміну ентропії S. Результати розрахунків подати у вигляді табл. 4.2.

				Таблиця 4.2
Процес	Q, кВт	U, кВт	L , кВт	S, кДж/К
1−2
2−3
3−4	−	−	−	−
4−5
5−6
6−1
Сума

4. Визначити витрату охолодної води через конденсатор .

29

5. Визначити корисну роботу циклу, термічний коефіцієнт корисної дії та питому витрату пари.

Вихідні дані для розв’язання задачі вибрати згідно зі своїм шифром з залікової книжки із табл. 4.3

					Таблиця 4.3
Передостання	D, т/год	p1, МПа	t, ºC	Остання		p2, МПа
цифра шифру				цифра шифру
1	2	3	4	5		6
0	10	1,0	250	0		0,007
1	20	2,0	300	1		0,006
2	35	3,5	350	2		0,005
3	50	10,0	450	3		0,004
4	15	1,5	320	4		0,003
5	25	2,5	375	5		0,007
6	45	6,0	480	6		0,004
7	75	4,0	440	7		0,003
8	30	4,5	420	8		0,006
9	40	5,0	475	9		0,005

До виконання роботи необхідно засвоїти основні поняття, що стосуються води і водяної пари – основного робочого тіла у паросилових установках і теплоносія у багатьох теплообмінних апаратах; навчитись визначати термодинамічні параметри води і водяної пари за таблицями та розраховувати термодинамічні процеси водяної пари; вивчити схему паросилової установки, що працює за циклом Ренкіна, назви та призначення основних елементів; звернути увагу на умови перетворення теплоти на роботу в теплових двигунах та на визначення економічності прямих циклів, зокрема циклу Ренкіна; проаналізувати вплив різних факторів на термічний ККД та на питому витрату пари; навчитись графічно зображати термодинамічні цикли паросилових установок на діаграмах T−s та h−s та їх аналізувати.

Контрольні запитання для самопідготовки до розв’язання задачі №4.1

1.Для довільного тиску нанести на діаграмі T−s стан киплячої та не киплячої води, сухої насиченої, вологої насиченої та перегрітої пари. Показати теплоту нагрівання води від 0 ºС до температури насичення (кипіння), теплоту пароутворення та теплоту перегріву пари, а також площі, що відповідають ентальпії киплячої води, вологої насиченої та перегрітої пари.

2.Як аналітично визначають параметри вологої насиченої пари за відомими термодинамічним параметрами та ступенем сухості?

3.Накреслити схему паросилової установки, що працює за циклом Ренкіна, пояснити призначення кожного елемента та принцип дії установки. Назвати термодинамічні процеси, з яких складається цикл Ренкіна.

4.Що називається термічним коефіцієнтом корисної дії?

30

Методичні вказівки до задачі № 4.1

	Цикл Ренкіна – це теоретичний прямий
	цикл, що являє собою послідовність
	термодинамічних		процесів,		які
	відбуваються	в	елементах	паросилової
	установки. На рис. 2 цикл Ренкіна
	зображено на діаграмі T−s водяної пари. Він
	складається з процесів: адіабатичного
	розширення пари у паровій турбіні (1−2),
	ізобарично-ізотермічної конденсації пари у
	конденсаторі (2−3), ізохоричного стиснення
Рис.2	води у насосах (3−4). За стиснення води її
точки 3 і 4 збігаються.	температура	практично не змінюється і
В подальшому відбувається	ізобаричне	нагрівання води		у	водяному

економайзері (4−5), ізобарично-ізотермічне пароутворення у паровому котлі (5−6) та ізобаричний перегрів пари у пароперегрівнику (6−1). Заштрихована площа – це теплота, що перетворюється у циклі в корисну роботу. Щоб знайти параметри води і водяної пари у характерних точках циклу (1...6), треба визначити стан робочого тіла (кипляча чи не кипляча вода, суха насичена, волога насичена чи перегріта пара). За умовою завдання пара, що надходить у парову турбіну (точка 1) перегріта, бо її температура t1 більша за температуру насичення tн1 за початкового тиску p1. Параметри пари у точці 1

визначають за дод.2 та 3. У паровій турбіні пара адіабатно розширюється

до

тиску p2, а ентропія не змінюється,

тобто

s2 = s1.

Для визначення

стану

пари

після

турбіни (точка 2) треба з таблиць термодинамічних властивостей

води і водяної пари (дод. 1) за тиском p2 знайти ентропію киплячої води s'

та

. Оскільки s'

< s'' , відпрацьована пара −

2

сухої насиченої пари s''

< s

2

волога

2

2

2

x2

насичена. Для визначення її параметрів знаходимо ступінь сухості

та

розраховуємо:

питомий об’єм υ2 ,

ентальпію h2

та внутрішню

енергію

u2

згідно формул (3.9…3.13).

У цих рівняннях параметри киплячої води υ'

,h'

,s' ,

υ''

, h'' ,

s'' ,

насичення t

2

2

2

сухої

насиченої пари

температуру

та

теплоту

2

2

2

н2

пароутворення r2 знаходимо за дод. 1.

У конденсаторі відбувається ізобарично-ізотермічний процес конденсації пари, а тому конденсат, що виходить із конденсатора (точка 3), має температуру насичення, тобто це – кипляча вода за тиску p2 , її параметри

також знаходимо за дод. 1.

Оскільки у насосах температура води практично не змінюється (точки 3 і 4 збігаються), а тиск зростає, вода стає недогрітою і її параметри знаходять за дод.2 та 3. У водяному економайзері і частково у паровому котлі вода нагрівається за тиску p1 до температури кипіння (точка 5). У паровому котлі