Учебное пособие Введение в теплоэнергетикус грифом УМО

Рекомендуемая литература

1. А.Д.Трухний, А.А. Макаров, В.В. Клименко. Основы современной энергетики. Часть 1. – М.: МЭИ, 2002.– 367 с.

2. А.А. Александров, Б.А. Григорьев. Таблица теплофизических свойств воды и водяного пара. – М.: Издательский дом МЭИ, 2006. – 168 с.

3. С.Л. Ривкин, А.А. Александров. Теплофизические свойства воды и водяного пара. – М.: Энергия, 1980. – 423 с.

Занятие №5

ЭНТАЛЬПИЯ, ЭНТРОПИЯ ЖИДКОСТИ И ПАРА,

ТЕПЛОТА ПАРООБРАЗОВАНИЯ

Цель работы

Целью работы является теоретическое ознакомление с некоторыми параметрами состояния водяных паров и определение их численного значения.

Предварительное задание

Перед выполнением практической работы необходимо каждому студенту ознакомиться с описанием и изучить литературу [1, курс лекций, раздел V].

Рабочее задание

В ходе выполнения практикума каждому студенту необходимо:

1) изучить параметры состояния воды и пара

2) записать исходные данные к задаче:

- давление

- температуру

- объем

- степень сухости

3) произвести расчет по приведенной методике.

Условие задачи

Влажный пар имеет давление = 15 ата их = 0,9. Найти удельный объем, энтальпию и энтропию этого пара.

Ответ: = 0,121/кг;= 2593,6 кДж/кг; = 6,03 кДж/кг∙град.

Методика решения задачи

Удельный объем влажного пара определяется как

, /кг.

Энтальпия влажного пара

, кДж/кг.

Энтропия влажного пара

, кДж/кг∙град.

Величины, входящие в уравнения, удельный объем сухого пара, энтальпию кипящей жидкости, энтропию кипящей жидкости, удельную теплоту парообразования, температуру насыщения можно определить по давлению пара в таблице воды и водяного пара [2,3].

Условие задачи

В водоподогревателе нужно получить подогретую питательную воду в количестве 2 т для парового котла, смешивая холодную воду с мятым паром от вспомогательных механизмов. Подсчитать, какое количество мятого пара D кг и холодной воды G, кг для этого нужно затратить, если давление мятого пара 1,3 ата, степень влажности его 10 %, начальная температура воды 18 ^о С, а температура смеси должна равняться 80 ^о С.

Ответ: D = 217,5 кг/час, G = 1782,5 кг/час.

Методика решения задачи

Составим уравнение теплового баланса для подогревателя, исходя из того, что количество теплоты, содержащейся в паре и в воде до их смешения, должно равняться количеству теплоты смеси (рис. 5). Количество теплоты, содержащейся в воде до смешения, равно , в паре –кДж и в смеси –кДж.

Рис. 5. Иллюстрация к задаче

Следовательно,

+ =

Пользуясь таблицами воды и водяного пара [2,3], можно определить кДж/кг. Средняя теплоемкость водыпринимается равной 4,19 кДж/кг∙град.

Рекомендуемая литература

1. А.Д.Трухний, А.А. Макаров, В.В. Клименко. Основы современной энергетики. Часть 1. – М.: МЭИ, 2002.– 367 с.

3. С.Л. Ривкин, А.А. Александров. Теплофизические свойства воды и водяного пара. – М.: Энергия, 1980. – 423 с.

Занятие №6

ПЕРЕГРЕТЫЙ ПАР

Цель работы

Предварительное задание

Рабочее задание

В ходе выполнения практикума каждому студенту необходимо:

1) изучить параметры состояния воды и пара

2) записать исходные данные к задаче:

- давление

- температуру

- объем

- степень сухости

3) произвести расчет по приведенной методике.

Условие задачи

Найти энтальпию, удельный объем и энтропию пара при давлении 18 ата и температуре 400 ^о С.

Ответ: i = 3252 кДж/кг, v = 0,1717 /кг, s = 7,19 кДж/кг∙град.

Методика решения задачи

Поскольку данная температура выше температуры насыщения (она выше даже критической температуры), то, очевидно, заданный пар является перегретым. Используя таблицы воды и перегретого пара [2,3] по давлению и температуре можно определить энтальпию, удельный объем и энтропию пара.

Условие задачи

Найти количество теплоты Q, которое нужно подвести при постоянном давлении 15 ата к 1000 кг воды при температуре 50 ^о С, чтобы превратить ее в перегретый пар при температуре 350 ^о С.

Ответ: Q = 2936771 кДж.

Методика решения задачи

Искомое количество теплоты можно найти по формуле: Q = q∙G, где q – количество теплоты, которое нужно подвести к 1 кг воды для того, чтобы превратить ее в перегретый пар.

q =i –.

Энтальпию воды можно определить из соотношения = , а энтальпию перегретого пара из таблиц воды и перегретого пара [2,3] по давлению и температуре перегретого пара.

Условие задачи

Найти количество теплоты Q, которое нужно подвести в течение 1 часа к пароперегревателю, если давление пара в нем (и в котле) равно 12 ата, степень сухости пара, вступающего в пароперегреватель, х = 0,9, а температура пара, получаемого в пароперегревателе t = 320 ^о С. Котел вырабатывает в час 2,5 т пара.

Ответ: Q = 1254905 кДж/час.

Методика решения задачи

Количество подводимой теплоты можно определить из уравнения:

Q = (i –) ∙ D.

Здесь разность (i –) является теплотой, подведенной к 1 кг влажного пара в пароперегревателе.

По таблице воды и перегретого пара [2,3] по давлению и температуре перегретого пара можно определить энтальпию перегретого пара. Энтальпия влажного пара определяется по выражению . Величины и r определяются по таблице воды и водяного пара в состоянии насыщения [2,3].

Рекомендуемая литература

1. А.Д.Трухний, А.А. Макаров, В.В. Клименко. Основы современной энергетики. Часть 1. – М.: МЭИ, 2002.– 367 с.

3. С.Л. Ривкин, А.А. Александров. Теплофизические свойства воды и водяного пара. – М.: Энергия, 1980. – 423 с.

Занятие №7

is –ДИАГРАММА

ВЛАЖНОГО И ПЕРЕГРЕТОГО ПАРА

Цель работы

Предварительное задание

Рабочее задание

В ходе выполнения практикума каждому студенту необходимо:

1) изучить параметры состояния воды и пара

2) записать исходные данные к задаче:

- давление

- температуру

- объем

- степень сухости

3) произвести расчет по приведенной методике.

Условие задачи

Чему равна степень сухости пара, имеющего давление р = 8 ата и энтальпию = 2514 кДж/кг.

Ответ: х = 0,875.

Методика решения задачи

Необходимо найти на оси ординат точку, соответствующую энтальпии = 2514 кДж/кг (точка 1 на рис. 6), и отметить на пересечении горизонтали, проведенной из этой точки с изобарой 8 ата, точку 2, которая и будет определять состояние этого пара.

Рис. 6. Пояснение к решению задачи

Эта точка лежит приблизительно на середине расстояния между линиями постоянной степени сухости = 0,87 и= 0,88.

Условие задачи

Даны следующие параметры пара: р = 5 ата и х = 0,8. Найти ,^о С, , кДж/кг, , кДж/кг∙град.

Ответ: = 151 ^о С, = 2326 кДж/кг, = 5,82 кДж/кг∙град.

Методика решения задачи

По заданным параметрам пара находим точку 1 (рис.7), определяющую его состояние. Она должна лежать на пересечении изобары 5 ата и линии постоянной сухости х = 0,8. Точка 1 находится на 5 мм выше линии энтальпии 2305 кДж/кг, поэтому искомая энтальпия , = 2326 кДж/кг.

Рис. 7. Пояснение к решению задачи

Кроме того, эта точка находится на 45 мм правее линии энтропии 5,4; следовательно, искомая энтропия = 5,82 кДж/кг∙град. Далее на пересечении изобары 5 ата с кривой сухого насыщенного пара находим точку, лежащую между изотермами 150 и 160^о С. Интерполированием находим, что эта точка должна лежать на изотерме 151 ^о С. Следовательно, = 151 ^о С.

По аналогичной методике решить следующие задачи:

Задача 1. Найти энтальпию: а) влажного пара давлением : = 2 ата и = 0,9; = 10 ата и = 0,85; = 20 ата и = 0,8; б) сухого пара давлением = 12 ата и = 15 ата; перегретого пара давлением 20 ата при =300^оС и = 460^оС.

Ответ: = 2485 кДж/кг; =2474 кДж/кг; = 2417 кДж/кг; = 2782 кДж/кг;= 2788 кДж/кг;= 3017 кДж/кг;= 3381 кДж/кг.

Задача 2. Найти значения температур влажного пара при давлениях 0,5; 3; 6 и 10 ата.

Ответ: = 81^о С;= 133^о С; =158 ^о С; = 179 ^о С.

Задача 3. Определить ; ; влажного пара, имеющего давление р = 14 ата и х = 0,9.

Ответ: = 2594 кДж/кг , = 6,06 кДж/кг∙град, = 194 ^о С.

Содержание