Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре

Работа 1. Газовые консистенции и процессы безупречного газа

Смесь безупречных газов задана надлежащими толиками компонент. Термодинамическая система совершит обратимый процесс 1-2-3. Заданы тепловые характеристики состояний 1 и 3 и процессы 1-2 и 2-3.

Отыскать тепловые характеристики p, v, T всех состояний, тепло, работу, средние теплоемкости процессов 1-2, 2-3, изменение удельных внутренней энергии, энтропии, энтальпии в процессе 1-3. Изобразить процессы в p,v Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре; p,T; v,T; Ts- диаграммах состояний безупречного газа.

Условие задания: смесь безупречных газов задана мольными толиками компонент: N2 = 65%; O2 = 6%; Н2 = 5 %; CO = 5%; CO2 = 19%; H2O = 0%. Сначало термодинамическая система (ТДС) находится в состоянии 1 с параметрами Р1 = 10,0 бар, t1 = 300 оС. Система совершает адиабатный процесс 1-2, потом изобарный процесс 2-3 и приходит в состояние Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре 3 с параметрами p3 = 4,0 бар, v3 = 0,3 м3/кг.

Найти: тепловые характеристики p, v, Т состояний 1,2,3, изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии; работу и тепло в процессах 1-2, 2-3.

Решение:

Молярные массы компонент консистенции равны:

МN2 = 28, МО2 = 32 ; МH2 = 2; МСО = 28, МCO2 = 44.

Газовые неизменные компонент газов, Дж/кг·К,

RN2 = 296,93; RO2 = 259,81; RH2 = 4124; RСО = 296,93; RCO2 = 188,95.

Переведем большие Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре толики в массовые:

;

Для азота:

= 0,607

= 0,064

= 0,0033

= 0,0467

= 0,279

Газовая неизменная консистенции по (3.8)

= 0,607·296,93 + 0,064·259,81 + 0,0033·4124 + 0,0467·296,93 +

+ 0,279·188,95 = 277,2 Дж/кг·К.

Молекулярная масса консистенции находится 2 методами:

а) = ;

б) По данным хі = φі , находим . Мольные толики компонент газа по N2 = 65 %; O2 = 6%; H2 = 5% ; CO = 5 %; CO2 = 19 % и большие толики

φN2 = 0,65; φO2 = 0,06; φH2 = 0,05; φСО = 0,05; φСO2 = 0,19 .

=0,65·28+0,06·32+ 0,05·2 + 0,05·28 + 0,19·44 = 29,98 кг/кмоль.

В границах ошибки счета Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре итог совпадает с предшествующим. Принимаем = 29,99 кг/кмоль.

Уравнение состояния для 1кг консистенции газов имеет вид

Находим значение ν1 , Т3 , Р2

м3/кг ; ν3 = 0,3 м3/кг

Процесс 2-3 изобарный потому Р2 = Р3 = 4,0 бар ;

Для нахождения характеристик в состоянии 2 за ранее находим показатель адиабаты к.

Представим зависимость теплоемкостей от температуры линейной функцией. Тогда по (13) получим, что Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре средняя теплоемкость в интервале температур t1 ÷ t3 будет настоящей теплоемкостью при средней температуре (t1 + t3)/2. В нашей задачке tср ≈ 250°С. Для температуры 250°С найдем значения средних теплоемкостей по данным [3],табл.9-12:

Составляющие консистенции
N2 1,06 0,763
О2 0,978 0,719
H2 14,516 10,39
СО 1,07 0,772
СO2 1,03 0,84

Средние теплоемкости консистенции газов , , равны

= 0,607·1,06 + 0,064·0,978 + 0,0033·14,516 + 0,0467·1,07+

+ 0,279·1,03 = 1,092 кДж/(кг·К)

= 0,607·0,763 + 0,064·0,719 + 0,0033·10,39 + 0,0467·0,772 +

+ 0,279·0,84 = 0,814 кДж/(м3·К) .

Показатель адиабаты

При адиабатном Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре процессе 1-2 из (4.24) находим характеристики в состоянии 2:

0,314 м3/кг

Т2 = Т1· = 454 К

Находим тепловые характеристики состояний:

1) p1 = 10,0 бар , v1= 0,1588 м3/кг, t1= 300 °С;

2) p2 = 4,0 бар , v2 = 0,314 м3/кг, t2= 181 °С;

3) p3 = 4,0 бар , v3= 0,3 м3/кг, t3= 160 °С.

1-2 адиабатный процесс

2-3 изобарный процесс

При построении термодинамических процессов в p,v; p,T; Ts Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре- диаграммах состояний принимаем значение энтропии в состоянии 1, равной sосм и рассчитанной для консистенции газов по sо компонент, взятых из таблиц 13-19 [3].

Набросок 1.1 – p,v–диаграмма Набросок 1.2 - p,Т–диаграмма

Набросок 1.3 - Т,s–диаграмма процессов

Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре

Вода находится в состоянии насыщения при давлении р1, бар. Насосом вода Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре подается в парогенератор при давлении р2, бар, где она греется изобарно до состояния пара со степенью сухости х4, потом дросселируется до состояния со степенью сухости х5. Дальше пар направляется в суживающееся сопло. Состояние пара за соплом характеризуется давлением р6, бар (рис. 2.1). Принять, что все процессы являются обратимыми.

Набросок 2.1 – h, s Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре–диаграмма процесса

Задание

Используя «Таблицы термодинамических параметров воды и водяного пара» (дальше таблицы), отыскать тепловые и калорические характеристики состояний 1,2,3,4,5,6, найти интегральный дроссель-эффект в процессе 4 – 5, отыскать характеристики пара на срезе сопла, подведенную воде и пару теплоту, скорость пара, выходящего из сопла.

Вода имеет характеристики в главной тройной точке: pтр = 610,8 Па Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре, Tтр = 273,16 К, vтр = 1,0002 см3/г, критичные характеристики: pкр = 22,115 МПа, tкр = 374,12 °С, vкр = 0,003147 м3/кг.

В тройной точке принимаются значения удельных внутренней энергии и энтропии, равной нулю. Энтальпия в тройной точке hтр = 0,611 Дж/кг, в критичной точке hкр = 2095,2 кДж/кг, sкр = 4,4237 кДж/кг×К .

Заданы характеристики пара:
р1, бар р Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре2, бар х4 х5 р6, бар
0,06 0,92 0,95 0,45
Решение:
По таблице II при р1 = 0,06 бар, последующие характеристики:
Температура, t1 = 36,18 ºС
Удельный объем, v1 = 0,0010064 м³/кг
Энтальпия воды, h1 = 151,5 кДж/кг
Энтропия воды, s1 = 0,5209 кДж/кгК
Внутренняя энергия:
u1 = h1 - p1·v1 = 145,4616 кДж/кг
Находим характеристики в состоянии 2:
Давление воды, р Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре2 = Па
По таблице III при v2 = v1 = 0,0010064 м³/кг
интерполяцией находим h2 = 185,2 кДж/кг
температура, t2 = ºС
энтропия s2 = 0,609 кДж/кгК
Состояние 3 находим на левой пограничной кривой по изобаре р2
р3 = р2 = бар
Используем таблицу II и находим:
t3 = 275,6 ºС
v3 = 0,0013187 м³/кг
h3 = 1213,9 кДж/кг Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре
s3 = 3,0277 кДж/кгК
характеристики на правой пограничной кривой по изобаре МПа
v"= 0,03241 м³/кг
h" = 2783,3 кДж/кг
s" = 5,8878 кДж/кгК
В состоянии 4 х4 = 0,92
t4 = 275,6 ºС
v4= v'(1 - x4) + v"·x4 = 0,0299227 м³/кг
h4 = h'(1 - x4) + h"·x4 = 2657,748 кДж/кг
s4 = s'(1 - x4) + s"·x4 = 5,66 кДж Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре/кгК
При адиабатном дросселировании h = const, h4 = h5 = 2657,748 кДж/кг
В состоянии 5 х5 = 0,95
По диаграмме и таблицам определяем характеристики состояния
Давление р5 = 8,0 бар
Объем v5 = 0,24 м³/кг
Температура t5 = ºС
Энтропии s' = 2,0457 кДж/кгК s" = 6,6618 кДж/кгК
Энтропия s5 = s'(1 - x5) + s"·x5 = 6,430995 кДж/кгК Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре
энтальпии h' = 720,9 кДж/кг h" = 2768,4 кДж/кг
Энтальпия расчетная h5расч = h'(1 - x5) + h"·x5 = 2666,025 кДж/кг
Интегральный дроссель-эффект
t5 - t4 = -105,6 ºС
Тепло подводится в парогенераторе по изобаре 2 - 3 - 4
q2-4 = h4 - h2 = 2472,548 кДж/кг
Работа насоса
ℓн = h2 - h1 = 33,7 кДж/кг
Состояние мокроватого пара в точке 6 по hs-диаграмме
при Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре р6 = 0,45 бар и s = s5 = 6,430995 кДж/кгК
v6 = м³/кг
h6 = 2220,0 кДж/кг
x6 = 0,82
По таблицам при р6 = 0,45 бар
s' = 1,06 кДж/кгК
s" = 7,6234 кДж/кгК
x =(s5 - s')/(s" - s') = 0,8183251
Находим характеристики: t6 = 78,7 ºС
h' = 329,65 кДж/кг
h" = 2641,5 кДж/кг
h6 = 2221,495 кДж/кг
v'= 0,0010287 м Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре³/кг
v"= 3,580 м³/кг
v6 = 0,0031165 м³/кг
По изоэнтропе 5-6 избираем два состояния:
v1 = 0,39 м³/кг р1 = 5,0 бар 0,585
v2 = 0,78 м³/кг р2 = 2,0 бар
По этим характеристикам находим скорость звука: а = 513,079 м/с
Использованный теплоперепад ∆h =a²/2 = 131,63 кДж/кг
Состояние пара на срезе сопла по значениеям s и h Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре
hc = h5 - ∆h = 2526,12 кДж/кг
vc = 0,42 м³/кг ; pc = 4,0 бар ;
t6 = 143,62 ºС

Работа 3. Расчет паросилового цикла

Паротурбинная установка, схема которой представлена на рис.3.1, работает по необратимому паросиловому циклу Ренкина 1-2-3-4-5-6-1, изображенному на рисунке 3.2 в h, s – диаграмме.

Набросок 3.1- Схема ПТУ

Набросок 3.2 – Цикл Ренкина

Набросок 3.3 – Цикл Ренкина

В парогенератор ПГ поступает вода в Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре состоянии (4) при исходном давлении Р1. За счет тепла, выделяющегося при горении горючего, вода при

Р1= const греется до кипения в точке (5), испаряется в точке (6) и приобретенный пар перегревается до t1 в точке (1) в пароперегревателе ПП. Перегретый пар с исходными параметрами р1, t1 направляется в паровую турбину ПТ, где Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре расширяется до давления Р2, совершая при всем этом работу вращения рабочего колеса турбины, соединенного с ротором электронного генератора ЭГ. Отработавший в турбине пар с давлением Р2 (2) поступает в конденсатор К, в каком конденсируется за счет отвода теплоты охлаждающей воды. Образующийся при Р2= const конденсат в состоянии (3) адиабатно сжимается питательным насосом ПН Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре от давления Р2 до давления Р1 и в состоянии (4) подается в паровой котел ПГ. Таким макаром, цикл замыкается.

Внутренний относительный кпд турбоустановки с учетом утрат с выходной скоростью принять равным , а расход острого пара D0 по таблице 6 в согласовании с вариантом. Кпд парогенератора во всех вариантах принять Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре равным 0,90.

Задание

Найти тепловой кпд цикла Ренкина, с перегревом пара, но без регенеративного обогрева питательной воды.

Найти также мощность установки на валу турбины с учетом технической работы насоса, отыскать расход условного горючего В, и удельный расход горючего в, .

Выстроить цикл в h, s- и T, s- диаграммах.

Условие задания: Даны Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре характеристики паросилового цикла Ренкина: исходные р1= 80 бар (8,0 МПа), t1= 340°С, давление пара в конденсаторе р2= 0,035 бар, внутренний относительный кпд турбины = 0,61 , расход острого пара Dо = 34 т/ч.

Найти: для работы установки с перегревом пара и без регенеративного обогрева питательной воды отыскать тепловой кпд цикла, мощность установки на валу турбины, секундный Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре, часовой и удельный расход условного горючего.

Решение: по таблицам и h, s – диаграмме воды и водяного пара находим характеристики состояний 1,2,2а,2р,3,4,5,6,7 и построим данный цикл Ренкина в h,s – диаграмме.

Характеристики состояний:

1 р1= 80 бар, t1= 340 °С. По таблице III находим

h1= 2988,3 кДж/кг, s1 = 6,0768 кДж/кг×К.

2а р Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре2а=0,035 бар, t2а= 26,7 °С,

= 111,84 кДж/кг, = 2549,9 кДж/кг,

= 0,3907 кДж/кг×К, = 8,5224 кДж/кг×К.

Процесс 1-2а изоэнтропный s2а = s1 = 6,0768 кДж/кг×К,

кДж/кг×К.

2 р2 = 0,035 бар, t2 = 26,7°С, располагаемый теплоперепад.

кДж/кг,

использованный в турбине теплоперепад.

кДж/кг,

h2 = 2988,3 – 693,7 = 2260,3 кДж/кг,

,

кДж/кг×К.

3 р3 = 0,035 бар, t Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре3 = 26,7°С, h3= 111,84 кДж/кг,

s3 = 0,3907 кДж/кг×К, v3 = 0,0010033 м3/кг.

4 р4 = 80 бар, s4 = s3 = 0,3907 кДж/кг·К,

,

°С,

.

5 р5 = 80 бар. По Таблице II по левой пограничной

кривой t5 = 295°С, h5 = 1317,5 кДж/кг,

s5 = 3,2083 кДж/кг×К, v5 = 0,0013843 м3/кг.

6 р6 = 80 бар, h6 = 2757,5 кДж/кг,

s6 = 5,743 кДж/кг Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре×К, v6 = 0,02349 м3/кг.

кДж/кг

По приобретенным данным характеристик состояний строится цикл Ренкина с перегревом пара и без регенеративного обогрева питательной воды в h, s- и T, s- диаграммах.

Рассчитаем технико-экономические характеристики цикла Ренкина с перегревом пара, но без регенерации

Выводы

В итоге проведенных расчетов данного варианта выясняется, что при изоэнтропном Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре сжатии воды в насосе ее температура увеличивается всего только на 0,18 °С, а энтальпия на 11,15 кДж/кг, а означает, и работа, затрачиваемая насосом на сжатие воды, очень мала по сопоставлению с работой водяного пара при его расширении в турбине. Это является принципиальным преимуществом цикла Ренкина. Не считая того, это Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре значит, что на h, s- и T, s- диаграммах точку 4 можно кооперировать с точкой 3, и это не занесет приметных погрешностей в расчетах.

Судить об эффективности этого цикла можно только после сравнительного анализа с другими циклами.

Работа 4. Анализ эффективности паросилового цикла Ренкина

Задание работы

Для сопоставления экономичности работы паротурбинной установки по циклу Ренкина в Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре критериях задачки РГР 3 найти тепловой кпд цикла, мощность установки на валу турбины, отыскать расход условного горючего и удельный расход горючего в последующем случае:

а) при работе цикла без перегрева пара и без регенеративного обогрева питательной воды;

б) при работе цикла без перегрева пара, но при осуществлении полной (предельной Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре) регенерации теплоты при условии, что цикл является внутренне обратимым;

Схема паротурбинной установки, работающей по циклу Ренкина без перегрева пара и без регенеративного обогрева питательной воды, представлена на рисунке 4.1. Цикл 6-2-3-4-5-6 изображен в h, s- и T, s- диаграммах на рисунке 4.2

Набросок 4.1 – Схема ПТУ Набросок 4.2 – Цикл Ренкина

Условие задания взяты из работы 3: р1=80 бар Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре (8,0 МПа), t1= 390°С, давление пара в конденсаторе р2= 0,04 бар, внутренний относительный кпд турбины = 0,79, расход острого пара Dо = 48 т/ч.

Решение: характеристики состояний 1, 2, 2а, 3, 4, 5, 6 найдены в работе 3.

Характеристики пара в состояниях 2, 2а для варианта без перегрева пара определим аналогично работе 3, но исходя из состояния 6 сухого насыщенного пара:

6Р Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре6 = 80 бар, h6 = 2757,5 кДж/кг, s6 = 5,743 кДж/кг×К.

2а р2а=0,035 бар, t2а= 26,7 °С,

= 111,84 кДж/кг, = 2549,9 кДж/кг,

= 0,3907 кДж/кг×К, = 8,5224 кДж/кг×К.

Процесс 6-2а изоэнтропный S2а = S6 = 5,743 кДж/кг·К,

кДж/кг.

2 р2 = 0,035 бар, t2 = 26,7°С, располагаемый теплоперепад.

кДж/кг,

использованный в турбине теплоперепад.

кДж Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре/кг,

h2 = 2757,5 – 613,4 = 2144,1 кДж/кг,

,

кДж/кг×К.

По отысканным характеристикам строится цикл Ренкина без перегрева пара и без регенерации в h, s- и T, s- диаграммах (рис.4.2 и 4.3).

Рис.4.3. Цикл Ренкина без перегрева пара и без регенерации в T, s- диаграмме

Технико-экономические характеристики цикла без прегрева пара и без регенерации

Тепловой кпд Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре этого цикла определяется по формуле

Выводы: Из расчета цикла следует, что КПД цикла без промперегрева миниатюризируется в 1,3 раза, во столько же возрастает удельный расход горючего на выработку 1 кВт·ч и в 1,4 раза миниатюризируется мощность турбины.

Перечень литературы

1. Кириллин В. А., Сычев В. В., Шейндлин А. Е. Техно термодинамика Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре.-М.: Энергоатомиздат, 1983.-416с.

2. Ривкин С. Л., Александров А. А. Термодинамические характеристики воды и водяного пара.-М.: Энергоатомиздат, 1984.-80с.

3. Сборник задач по технической термодинамике: Уч. пособие / Т.Н. Андрианова и др.-М.: Изд, МЭИ, 2000.-356с.

4. Пак М.И., Дубовик В.П., Ем Т.М. Техно термодинамика. Методические указания к выполнению РГР. Алматы Работа 2. Термодинамические процессы в воде и водяном паре. АИЭС. 2008.


rabochaya-uchebnaya-programma-po-internature-dlya-specialnosti-140001-akusherstvo-i-ginekologiya.html
rabochaya-uchebnaya-programma-po-muzike-dlya-1-4-klassov-razrabotana-i-sostavlena-v-sootvetstvii-s-federalnim-komponentom-gosudarstvennogo-standarta-vtorogo-pokoleniya-nachalnogo-obshego-obrazovaniya-2010-goda-stranica-2.html
rabochaya-uchebnaya-programma-po-muzike-dlya-1-go-klassa-razrabotana-na-osnove-uchebnoj-programmi-muzika-nachalnaya-shkola.html