Краткие теоретические сведения. Пример решения

Практическая работа №4

Тема: Расчет параметров влажного воздуха с помощью s-h-диаграммы

Цель: Изучить основные термодинамические процессы водяного пара, сформировать умение определять его параметры с помощью s-h-диаграммы

Оснащение: Методические указания для выполнения работы. Варианты заданий.

Литература:

1. В. Н. Луканин. Теплотехника. Москва,Высшая Школа, 2009 г

2. Ерофеев В. Л., Семенов П. Д., Пряхин А. С. Теплотехника. Москва, Икц «Академкнига», 2008 г.

3. В. Г. Ерохин, М. Г. Маханько. Сборник задач по основам теплотехники и гидравлики. Москва, Энергия, 1972 г.

Контрольные вопросы:

1. Перечислить области применения водяного пара.

2. Какой пар называют влажным, перегретым, что его характеризует?

3. Какие процессы изображены на h-s- диаграмме, как пользоваться диаграммой?

Порядок выполнения работы:

В соответствии с вариантом задания:

1. Делаем выкопировку с s-h-диаграммы;

2. По графику находим заданные точки;

3. Производим интерполяцию на оси s и h;

4. Находим требуемые параметры;

5. Делаем выводы.

Краткие теоретические сведения

Если за независимые параметры, определяю­щие состояние рабочего тела, принять энтропию s и энтальпию h, то каждое состояние можно изобразить точкой на л, s-диаграмме.

На рисунке 1 изображена h, s -диаграм­ма для водяного пара, которая строится путем переноса числовых данных таблиц водяного пара в h, s -координаты.

За начало координат принято состоя­ние воды в тройной точке. Откладывая на диаграмме для различных давлений значения s' и h '' для воды при температу­ре, кипения, а также s" и h" для сухого насыщенного пара, получаем нижнюю и верхнюю пограничные кривые.

Рисунок 1. H- s-диаграмма водяного пара

Изобары в двухфазной области влаж­ного пара представляют собой пучок рас­ходящихся прямых. Действительно, в процессе р= const , или , т.е. тангенс угла на­клона изобары в h, s-координатах числен­но равен абсолютной температуре данно­го состояния. Так как в области насыще­ния изобара совпадает с изотермой, тангенс угла наклона постоянен и изо­бара является прямой. Чем выше давле­ние насыщения, тем выше температура, тем больше тангенс угла наклона изо­бары, поэтому в области насыщения пря­мые р = const расходятся. Чем больше давление, тем выше лежит изобара. Кри­тическая точка К лежит не на верши­не, как это было в р, v- и Т, s-диаграммах, а на левом склоне пограничной кри­вой.

В области перегрева температура па­ра (при постоянном давлении) растет с увеличением s примерно по логарифми­ческой кривой и крутизна изобары увели­чивается. Аналогичный характер имеют изобары и в области воды, но они идут так близко от пограничной кривой, что практически сливаются с ней.

При низких давлениях и относитель­но высоких температурах перегретый пар по своим свойствам близок к идеальному газу. Так как в изотермическом процессе энтальпия идеального газа не изменяет­ся, изотермы сильно перегретого пара идут горизонтально. При приближение к области насыщения, т. е. к верхней пограничной кривой, свойства перегрето­го пара значительно отклоняются от свойств идеального газа и изотермы искривляются.

В h, s-диаграмме водяного пара нанесены также линии v =const, идущие круче изобар.

Обычно всю диаграмму не выполня­ют, а строят только ее верхнюю часть, наиболее употребительную в практике расчетов. Это дает возможность изобра­жать ее в более крупном масштабе.

Для любой точки на этой диаграмме можно найти р, v, t, h, s, x. Большое достоинство диаграммы состоит в том, что количество теплоты в изобарном про­цессе равно разности ординат конечной и начальной точек процесса и изобража­ется отрезком вертикальной прямой, а не площадью как в Т, s -диаграмме, поэтому h, s -диаграмма исключительно широко используется при проведении тепловых расчетов.

Для анализа рабо­ты паросиловых установок существенное значение имеют изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный процессы. Расчет этих процессов можно выполнить либо с помощью таблицы воды и водяно­го пара, либо с помощью h, s -диаграммы. Первый способ более точен, но второй более прост и нагляден.

Общий метод расчета по h, s -диаг­рамме состоит в следующем. По извест­ным параметрам наносится начальное состояние рабочего тела, затем прово­дится линия процесса и определяются его параметры в конечном состоянии. Далее вычисляется изменение внутрен­ней энергии, определяются количества теплоты и работы в заданном процессе.

Пример решения

По h-s− диаграмме водяного пара определите основные параметры для сухого пара, если давление Р=100 кПа, а степень сухости пара Х=0,9 (см. Приложение 1).

Решение.

h-s− диаграмма позволяет графическим путем и довольно точно определять параметры, но для этого необходимо построить выкопировку.

В области точки 1(рис.1) - пар влажный насыщенный. Степень сухости Х=0,9; Р=100кПа=0,1; t_s=100 ^оС; энтальпия h_x=2450 кДж/кг; энтропия S_x=6,75 (кДж/кг·К).

Задания

1. По h-s− диаграмме водяного пара определите основные параметры для сухого пара при давлении Р, и степени сухости пара Х (см. Приложение1).

Данные по вариантам взять из таблицы.

2. Определить основные параметры пара при давлении P(кПа), и температуре t ( ^оС).

Данные по вариантам взять из таблицы.

Приложение 1