ЗАДАЧА № 4 Водяной пар. Таблицы и диаграммы водяного пара

 

Определить состояние водяного пара и дать его краткую характеристику (вид пара и его исходные параметры см. таблицу заданий). Указать заданное состояние пара в диаграмме h-s.

Параметры пара определить с помощью таблиц воды и водяного пара и диаграммы h-s для пара. Полученные данные сравнить.

Таблица 4. Исходные данные к задаче № 4

Последн. цифра шифра	Заданное состояние	Состояние рабочего тела задано параметрами
Р, бар	t, ^оС	х
	Перегретый пар			-
	Влажный пар		-	0,9
	Сухой насыщенный пар	-		-
	Сухой насыщенный пар		-	-
	Перегретый пар			-
	Влажный пар		-	0,8
	Влажный пар			0,85
	Перегретый пар			-
	Сухой насыщенный пар		-	-
	Перегретый пар			-

 

Исходные данные: …состояние пара, Р =…,бар; t=…,^оС; х=….

Решение

Состояние влажного пара — в h-s диаграмме (рис. 3) находим изобару Р₁ и на пересечении ее с линией сухости х₁ определяем точку, соответствующую состоянию влажного пара – точку 1.

Точка 4 – тожесостояние влажного пара, определяется аналогично, давлением Р₂ и линией сухости х₄ .

Состояние сухого насыщенного пара можно задать двумя способами:

1) если пар задан давлением, то его состояние находится путём пересечения изобары Р₁ с верхней пограничной кривой (х=1) – точка 2. Процесс 1-2 – процесс подсушки пара. В данном процессе пар в пароперегревателе из влажного насыщенного переходит в сухой насыщенный.

2) если пар задан температурой, то его состояние находится путём пересечении изотермы t₁ с верхней пограничной кривой (х=1) – точка 2. Температуры в т.т. 1 и 2 одинаковые и равняются температуре насыщения при давлении Р₁, т.е t₁=t₂=t_н1.

Состояние перегретого пара находится путём пересечения изобары Р₁ с изотермой t₃.- точка 3. Процесс 2-3 – процесс перегрева пара относительно температуры насыщения t_н1, осуществляется также в пароперегревателе.

Процесс 3-4 — адиабатное расширение пара от давления Р₁ до давления Р₂. Адиабатный процесс изображается вертикальной линией (s=Const). Температура в т.4 определяется изотермой, проходящей через эту точку.

Через точки 1,2,3,4 проводим основные линии: линии объема v₁, v₂, v₃, v₄; линии энтальпии h₁, h₂, h₃, h₄ и линии энтропии s₁, s₂, s₃, s₄. По h-s диаграмме снимаем показания всех перечисленных параметров.

Параметры состояний пара в т.т. 1, 2, 3 и 4 можно определить и по таблицам воды и водяного пара, (см. таблицы П 5, П 6. П 7).

Задача № 5. Передача тепла теплопроводностью

Обмуровка печи состоит из слоёв шамотного, δ₁, [λ=1,14 Вт/(м×К)] и красного, δ₃, [λ=0,76 Вт/(м×К)] кирпича, между которыми расположена засыпка из изоляционного материала, δ₂ =250мм, (рис.4).

Определить тепловые потери через 1 м² поверхности стенки, если на внутренней стороне шамотного кирпича температура равна t_w1, а на наружной стороне красного кирпича t_w2. Какой толщины потребуется слой из красного кирпича, если отказаться от применения засыпки из изоляционного материала при тех же температурных условиях и неизменном тепловом потоке?

Таблица 5. Исходные данные к задаче № 5

Последн. цифра шифра	d1, мм	tw1, ^оС	Предпосл цифра шифра	δ 3, мм	tw2, ^оС	Изоляционный материал
Название	λ2=…, Вт/(м×К)
						Совелит	0,0901+0,000087×t
						Новоасбозурит	0,144+0,00014×t
						Диатомит молот.	0,091+0,00028×t
						Вермикулит	0,072+0,000362×t
						Асбослюда	0,120+0,000148×t
						Асботермит	0.109+0,000145×t
						Асбозонолит	0,143+0,00019×t
						Асбозурит	0,1622+0,000169×t
						Диатомит молот.	0,091+0,00028×t
						Шлаковая вата	0,05+0,000145×t

Примечание: 1 Расчетное значение толщины красного кирпича округлить (в сторону увеличения) до величины, кратной 60 мм.

Решение

1) Находим тепловой поток через 3-х слойную плоскую стенку по формуле

q=(t_w1-t_w2)/(d₁/l₁+d₂/l₂+d₃/l₃), Вт/м²,

где t_w1, t_w2 – температуры поверхностей стенки, °С;

d₁, d₂, d₃ – толщины слоев, м;

(d₁/l₁+d₂/l₂+d₃/l₃) – сумма термических сопротивлений слоев стенки, м²×К/Вт.

Предварительно определяем коэффициент теплопроводности заданного материала засыпки (см. табл. исходных данных) по формуле l₂,.Вт/(м×К), (формула приводится в таблице), где t=0,5(t_w1+t_w2) – средняя температура слоя засыпки (приблизительно).

2) Если отказаться от слоя засыпки, то стенка станет 2-х слойной (см. рис 5). Обозначения на рисунке оставляем теми же.

Тепловой поток через 2-х слойную стенку:

q=(t_w1- t_w2)/(d₁/l₁+d₃^'/l₃), Вт/м².

Т.к. q и (t_w1- t_w2) по условию задачи остались такими же, то термические сопротивления 3-х слойной и 2-х слойной стенок должны быть одинаковые, т.е.

(d₁/l₁+d₂/l₂+d₃/l₃)=(d₁/l₁+d₃^'/l₃),

отсюда

d₃^'=l₃(d₂/l₂+d₃/l₃),мм.

Округляем эту величину до значения кратного 60.