Методика расчета семестровой работы

В термодинамическом цикле (рис. 3.1) 1 кг пара с начальным давлением р₁ и начальной температурой t₁ сначала адиабатно расширяется (процесс 1-2) до давления р₂. Затем в процессе 2-3 осуществляется изобарный отвод теплоты (конденсация пара). В процессе 3-4 происходит повышение давления конденсата до р₁. Принимая воду несжимаемой, процесс 3-4 можно рассматривать как изохорно-адиабатный, т.е. dv = 0 и dq = 0. В изобарном процессе 4-5 осуществляется подогрев конденсата до кипения, а в процессе 5-6 - парообразование при р = сonst. Цикл замыкается процессом перегрева пара при постоянном давлении (6-1).

1. Расчет адиабатного процесса 1-2

1.1. Определяем параметры в точке 1. Точка 1 определяется в hs- диаграмме пересечением линий p₁ и t₁ (рис. 3.2). Используя hs-диаграмму, получим

h_{1 ,} ; s₁ = s₂ , ; v₁ , .

1.2. Определяем параметры в точке 2. Эта точка в hs-диаграмме (рис. 3.2) определяется пересечением изоэнтропы s₁ (процесс 1-2 адиабатный, т. e. s₁ = s₂) c изобарой р₂. Используя hs-диаграмму, получим

h_2, ; s₁ = s₂, ; v_2, ; x; t₂, ⁰С.

1.3. Констатируем, что q_1-2 = 0 и s_1-2 = 0, т. к. процесс 1-2 адиабатный.

1.4. Находим изменение внутренней энергии, имея в ви­ду, что u = h - pv

U_1-2 = (h₂ - p₂v₂) - (h₁ - p₁v₁) .

1.5. Вычисляем работу расширения, имея в виду, что про­цесс адиабатный

l_1-2 = - u_1-2 .

Рис. 3.2. Схема определения основных параметров в hs- диаграмме

2. Расчет изобарного процесса 2-3

2.1. Находим параметры состояния пара в точке 3 (все параметры состояния в точке 2 определены), которая рас­полагается на нижней пограничной кривой (рис. 3.1), т.e. отвечает состоянию кипящей воды.

р₃ = р₂ = сonst.

Пользуясь таблицей П. 3.2, находим

h_{3 ,} ; s₃, ; v₃, ; t₃ = t₂, ⁰С.

2.2 Определяем теплоту, отводимую в процессе 2-3, учи­тывая, что р = сonst

q_2-3 = h₃ - h₂ .

2.3. Вычисляем работу в процессе

l_2-3 = p₃(v₃ - v₂) .

Обратите внимание здесь, а также при определении l_4-5, l_5-6, l_6-1 на переход от к .

2.4. Находим изменение внутренней энергии, используя уравнение первого закона термодинамики

u_2-3 = q_2-3 - l_2-3 .

2.5. Определяем изменение энтропии

s_2-3 = s₃ - s₂ .

3. Расчет процесса 3-4

3.1. Констатируем, что l_3-4 = 0; q_3-4 = 0; s_3-4 = 0, так как процесс 3-4 изохорно-адиабатный, тогда в соответствии с первым законом термодинамики (q = u + l) устанавливаем, что

u_3-4 = 0 и h_3-4 = 0.

3.2. Находим параметры состояния конденсата в точке 4 (все параметры состояния в точке 3 определены). На осно­вании результатов, полученных в пункте 3.1, устанав­ливаем, что параметры воды в точке 4 имеют практически те же значения, что и в точке 3

h₄ = h₃ ; s₄ = s₃ ; t₄ = t₃ ⁰С; v₄ = v₃ .

4. Расчет изобарного процесса 4-5

4.1. Находим параметры состояния воды в точке 5 (все параметры состояния в точке 4 определены). Точка 5 распо­ложена на нижней пограничной кривой (рис. 3.1), т.е. от­вечает состоянию кипения воды при p₁=сonst. Пользуясь таблицей П.3.2, находим

h₅, ; s₅, ; t₅, ⁰С; v₅, .

4.2. Определяем теплоту, подводимую в процессе (p = сonst)

q_4-5 = h₅ - h₄ .

4.3. Вычисляем работу в процессе l_4-5 = p₁(v₅ - v₄) .

4.4. Находим изменение внутренней энергии, используя уравнение первого закона термодинамики

u_4-5 = q_4-5 - l_4-5 .

4.5. Определяем изменение энтропии

s_4-5 = s₅ - s₄ .