Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Термодинамический анализ процессов в реальном газеСодержание книги
Похожие статьи вашей тематики
Поиск на нашем сайте
Цель исследования термодинамических процессов в реальном газе и необходимые исходные данные такие же, как и для идеального газа (см. пара-граф 1.1 настоящего пособия). При этом следует иметь в виду, что для воды и водяного пара, а также для хладагентов имеющиеся таблицы термодинамических свойств и диаграммы состояния заменяют уравнения состояния и уравнения для внутренней энергии, то есть позволяют определять данные, необходимые для расчета термодинамических процессов. При расчете и исследовании процессов в реальном газе используют табличный, графический (с помощью диаграмм) либо аналитический (с помощью уравнений состояния и термодинамических соотношений) методы определения свойств в зависимости от рассматриваемого процесса и требуемой точности расчета. Все термодинамические процессы можно рассчитать с помощью таблиц, но при этом приходится много интерполировать. Поэтому иногда сочетают два метода: часть свойств определяют по таблицам, а часть – по диаграммам. В последнее время всё чаще применяют аналитический метод расчёта термодинамических свойств рабочих тел непосредственно по их уравнениям состояния на ЭВМ с использованием термодинамических соотношений. Такой метод особенно эффективен при оптимизационных расчетах циклов паротурбинных и холодильных установок, когда приходится многократно определять с высокой точностью и, главное, с внутренней согласованностью, термодинамические свойства рабочих тел. Важной особенностью процессов в реальном газе является возможность их протекания, как в однофазной так и в двухфазной области (влажный пар) либо последовательно в двух областях состояния. В связи с этим необходимо определять с помощью таблиц либо диаграмм к какой области относятся начальное и конечное состояния рабочего тела, совершающего термодинамический процесс. Это обстоятельство обуславливает необходимость использования таблиц для однофазной области либо для состояния насыщения и известных аддитивных формул для расчета свойств влажного пара. При расчетах термодинамических процессов в реальном газе встречаются следующие случаи: – начальное и конечное состояния находятся в однофазной области (пар либо жидкость), причем процесс может проходить через двухфазную область, то есть начинаться в жидкости и оканчиваться в паре (либо наоборот). В этом случае задача решается с помощью таблиц термодинамических свойств жидкости и перегретого пара; – начальное и конечное состояния находятся в двухфазной области. Тогда используют только таблицы свойств насыщенных жидкости и пара и аддитивные формулы для расчета свойств влажного пара; – процесс начинается в однофазной области (жидкости либо паре), а заканчивается в двухфазной области (либо наоборот). В таком случае термодинамические свойства в однофазной области определяют по таблицам для жидкости либо перегретого пара, а в двухфазной области рассчитывают по аддитивным формулам, используя таблицы для состояния насыщения. В большинстве перечисленных случаев можно определять свойства и рассчитывать процессы с помощью диаграмм состояния, но при этом надо учитывать, что на диаграмме h,s для воды и водяного пара отсутствуют пограничная кривая насыщенной жидкости и область жидкости. Ниже приводятся примеры расчета и анализа процессов, протекающих в воде и водяном паре при постоянных значениях термических параметров (удельного объёма, давления и температуры), а затем более сложных процессов, совершающиеся при постоянных значениях калорических свойств (адиабатного (изоэнтропного) и процесса дросселирования). В конце раздела подробно рассмотрен процесс течения пара – основной рабочий процесс паротурбинных установок.
Изохорный процесс На рис. 3.1 изображены в координатах T,s и h,s две изохоры: v 1 = idem и v 2 = idem (v 2 >v 1 ) . На этих изохорах указаны восемь точек. Точки 1, 2, 5 и 6 соответствуют состоянию перегретого пара, точки 3, 4 – состоянию обычной и кипящей (насыщенной) жидкости, наконец, точки 7, 8 – влажному пару. В соответствии с указанным расположением точек могут быть идентифицированы следующие варианты изохорного процесса: - 1-2 и 5-6 – процессы, протекающие в области перегретого пара; - 3-4 – процесс, протекающий в области жидкости; - 3 - 4-7 – процесс с фазовым переходом жидкость – влажный пар; - 7-8 – процесс в области влажного пара; - 8-5 – процесс с фазовым переходом влажный пар – перегретый пар. Рассмотрим примеры решения задач, в которых рабочее тело совершает изохорный процесс.
Задача 1 Определить фазовое состояние и термодинамические свойства воды либо водяного пара, если температура вещества 200 °С, а удельный объём 0,12 м3/кг. Задачу решить с помощью диаграммы h,s, а затем уточнить по таблицам свойств воды и водяного пара (табл. 1 Приложения).
Рис. 3.1. Изображение изохорных процессов на энтропийных диаграммах Решение задачи с помощью диаграммы h,s Находим точку пересечения изотермы 200 °С (на цветной диаграмме h,s обычно красная линия) с пограничной кривой х = 1 (рис. 3.2) и определяем давление насыщения p s= р 8= 1,55 МПа. Далее в пересечении изобары р 8 (чёрная линия) с изохорой v = 0,12 м3/кг (зелёная линия) находим искомую точку 8. Она находится ниже и слева от пограничной кривой х = 1 и соответствует состоянию влажного пара, которое характеризируется в данном случае: степенью сухости х 8 = 0,94, энтальпией h 8 = 2680 кДж/кг, энтропией s 8 = 6,2 кДж/(кг·К) (определение значений х 8, h 8 и s 8 показано стрелками, исходящими из точки 8).
Решение задачи с помощью таблицы свойств воды и водяного пара в состоянии насыщения (табл. 1 Приложения) Из табл.1 видно, что при t 1 = 200 °С удельный объём насыщенной жидкости v' = 0,00116 м3/кг, а удельный объём насыщенного пара v ''= 0,12714 м3/кг, то есть v’< v8< v’’, что соответствует состоянию влажного пара. Тогда степень сухости влажного пара х 8 рассчитывается из тождества
.
Рис. 3.2. Определение состояния пара по заданным значениям температуры и удельного объема с помощью диаграммы h,s
Из первого равенства этого тождества рассчитываем степень сухости
.
Зная величину х 8, вычисляем из уравнений, полученных из указанного тождества, значения энтальпии h 8 и энтропии s 8
, .
Сопоставляя значения параметров х, h и s, определённых по диаграмме и по таблицам, можно сделать вывод, что они хорошо согласуются между собой. Задача 2. Определить количество теплоты, которое необходимо подвести к 1 кгвлажного пара, находящемуся в состоянии, характеризуемому точкой 8 (см. предыдущую задачу), чтобы его изохорно перевести в состояние перегретого пара с температурой t 5 = 300 °С (точка 5, рис.3.3). Задачу решить с помощью диаграммы h,s, а затем уточнить по таблицам свойств воды и водяного пара ([3], табл. III).
Решение задачи с помощью диаграммы h,s Рис. 3.3. Определение состояния перегретого пара с помощью диаграммы h,s при заданных значениях t и v На пересечении изохоры v 8 = 0,12 м3/кг (зелёная линия) с изотермой t 5 = 300 °С (красная линия) находим точку 5, в которой давление равно 2,1 МПа (ри.3.3). Определяем калорические свойства перегретого пара в этой точке(показано стрелками): энтальпия h 5 = 3020 кДж/кг; энтропия s 5 = 6, 75 кДж/(кг·К). Теплота в изохорном процессе расходуется только на изменение внутренней энергии и рассчитывается из соотношения , , . Тогда . Решение задачи с помощью таблиц термодинамических свойств воды и водяного пара [3]. Поскольку на диаграмме h,s изохора круче изобары, искомая точка 5 на изотерме 300 °Св области перегретого пара находится при более высоком давлении, чем давление в точке 8 р 8 = 15,5 бар. Поэтому в таблицах свойств воды и водяного пара ([3], стр.110) при р > р 8 ищем две смежные изобары, на которых удельные объёмы при t = 300 °С образуют интервал для заданного удельного объёма v 5 = v 8 = 0,12 м3/кг. Такими являются изобары 20 бар и 21 бар, термодинамические свойства на которых при t = 300 °C равны
p б = 20 бар p м = 21 бар v б= 0,1255 м3/кг v м= 0,1192 м3/кг h б= 3024 кДж/кг h м= 3021,1 кДж/кг s б = 6,7679 кДж/(кг·К) s м= 6,7416 кДж/(кг·К)
(свойствам приписаны символы «б» и «м» (большее и меньшее) в зависимости от значения v на соответствующей изобаре по сравнению с v 5 = v 8 = 0,12 м3/кг). Интерполируем по v (определяем коэффициент интерполяции kv) . Используя найденное значение kv, рассчитываем свойства в точке 5 - давление
- энтальпию
- энтропию
.
Тогда – внутренняя энергия перегретого пара в точке 5 – внутренняя энергия влажного пара в точке 8 . Теплота, подводимая в изохорном процессе 8-5 . Таким образом, результаты определения параметров пара в точке 5 и расчета теплоты, подводимой в процессе 8-5,по диаграмме и таблицам согласуются вполне удовлетворительно, учитывая возможную точность определения энтальпии h по диаграмме h,s (1мм = 4 кДж/кг).
Изобарный процесс На рис. 3.4. изображены в координатах T,s и h,s две изобары: одна (р 1 = idem) – докритическая, а вторая (р 2 = idem) – сверхкритическая, то есть р 2 >р 1. На изобарах отмечены восемь точек, из них точки 1, 2, 5 и 6 находятся в состоянии перегретого пара, 3 и 4 – в состоянии жидкости), 7 и 8 – в двухфазной области (влажный пар). Рис. 3.4. Изображение изобарных процессов на энтропийных диаграммах Используя принятые обозначения точек, выделим возможные варианты изобарного процесса: – 1-2 и 5-6 – процессы, протекающие в области перегретого пара; – 3-4 – процесс в области жидкости; – 4-7 – процесс с фазовым переходом жидкость – влажный пар; – 7-8 – процесс в области влажного пара; – 8-5 – процесс с фазовым переходом влажный пар – перегретый пар. Рассмотрим примеры решения задач. Задача 1 Определить фазовое состояние и термодинамические свойства водяного пара, если его давление 10 бар, а удельный объём 0,12 м3/кг. Задачу решить с помощью диаграммы h,s, а затем уточнить по таблицам свойств воды и водяного пара (табл. 1 Приложения). Решение задачи с помощью диаграммы h,s Находим точку пересечения изобары р = 1,0 МПа на диаграмме h,s (черная линия) с изохорой v = 0,12 м3/кг (зелёная линия). Это и есть искомая точка, которую обозначим цифрой 8 (рис. 3.5). Поскольку данная точка находится левее и ниже пограничной кривой насыщенного пара (х = 1), она соответствует состоянию влажного пара со степенью сухости х 8 = 0,6, которое характеризируется следующими калорическими свойствами: энтальпия h 8 = 2000 кДж/кг; энтропия s 8 = 4,87 кДж/(кг·К). Определение значений h 8 и s 8 показано стрелками, исходящими из точки 8.
Рис. 3.5. Определение состояния пара с помощью диаграммы h,s
|
||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-04-26; просмотров: 465; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.15.138.214 (0.008 с.) |