Решение

Параметры водяного пара в начальном состоянии находим по h–s диаграмме (прил. 3) путем пересечения изобары и изотермы . Определяем по оси ординат значение энтальпии , а по оси абсцисс – значение энтропии . Удельный объем в начальном состоянии определяем по изохоре, проходящей через точку 1. Получаем .

Значение внутренней энергии рассчитываем по формуле (8.2):

Процесс 1–2 является процессом адиабатического расширения, поэтому . Из точки 1 опускаем вниз линию s = const до пересечения с изобарой . Точка 2 находится в области влажного пара, степень сухости которого в данном случае x₂ = 0,865. Так как влажный пар имеет температуру насыщения при заданном давлении, то значение температуры t₂ определяем путем пересечения изобары с пограничной кривой x = 1. Получаем t₂ = 80 ^оС. Значения остальных параметров в т. 2 (табл. 8.4) определяем аналогично т.1.

Процесс 2–3 является изотермическим, т. е. t₃ = t₂ = 80 ^оС. Так как в области влажного пара изотермы совпадают с изобарами, то . Пар в состоянии 3 – сухой насыщенный, поэтому точку 3 определяем путем пересечения изобары–изотермы с пограничной кривой x = 1. Параметры пара в точке 3 сведем в табл. 8.4.

Таблица 8.4

Параметры и функции пара (к задаче 8.21)

Состояние	Параметры и функции
p, бар	t, ^оС	v, м³/кг	h,	u,	s,	x
			0,045			6,72
	0,5		3,0			6,72	0,865
	0,5		3,5			7,59

Количества удельной теплоты, работы изменения объёма и полезной внешней работы для каждого из процессов рассчитываем с использованием формул табл. 8.1.

Для адиабатного процесса (1–2):

Для изотермического процесса (2–3):

Изобразим процессы в диаграммах T–s и h–s (рис. 8.6)

Рис. 8.6. К задаче 8.21

8.22. Некоторое количество водяного пара при давлении p₁ = 30 бар и температуре t₁ = 300^оС занимает объем V₁ = 200 л. В результате адиабатического расширения давление пара падает до p₂ = 1 бар, далее пар изобарно нагревается до начальной температуры t₃= t₁. После этого путем изотермического сжатия пар возвращается в исходное состояние, совершив цикл.

Найти все параметры пара в состояниях 1, 2 и 3, работы и количества теплоты для каждого из процессов и суммарные для цикла. Результаты расчетов свести в таблицы. Задачу решить с использованием h–s диаграммы для воды и водяного пара.

Ответ:

Состояние	Параметры и функции
p, бар	t, ^оС	v, м³/кг	h,	u,	s,	x
			0,08			6,53
			1,6			6,53	0,865
			2,7			8,22

Процесс	Работа изменения объема	Полезная внешняя работа	Теплота Q, кДж
1–2
2–3
3–1	–2073		–2198
Сумма

8.23.Водяной пар с давлением и степенью сухости получает в изотермическом процессе удельное количество теплоты . Затем пар расширяется адиабатически таким образом, что его удельная энтальпия становится равной начальной энтальпии .

Найти параметры водяного пара в состояниях 1, 2 и 3, а также количества удельной теплоты, работы изменения объема и полезной внешней работы для каждого из процессов.

Представить процессы в диаграммах T–s и h–s.

Ответ:

Состояние	Параметры и функции
p, бар	t, ^оС	v, м³/кг	h,	u,	s,	x
			0,25			6,2	0,9
	1,8		1,15			7,44	–
	0,45		4,0			7,44	0,97

Процесс	Работа изменения объема	Полезная внешняя работа	Теплота q, кДж/кг
1–2
2–3

8.24. Водяной пар с начальными параметрами расширяется изотермически до давления , после чего в изобарном процессе пар отдает количество теплоты , численно равное по модулю теплоте изотермического расширения .

Представить процессы в диаграммах T–s и h–s.

Ответ:

Состояние	Параметры и функции
p, бар	t, ^оС	v, м³/кг	h,	u,	s,	x
			0,044			6,72	–
			0,35			7,73	–
			0,18			6,40	–

Процесс	Работа изменения объема	Полезная внешняя работа	Теплота q, кДж/кг
1–2
2–3	–170		–781

8.25.Водяной пар с давлением и степенью сухости сжимается адиабатически до давления и затем в изотермическом процессе отдает теплоту в количестве .

Представить процессы в диаграммах T–s и h–s.

Ответ:

Состояние	Параметры и функции
p, бар	t, ^оС	v, м³/кг	h,	u,	s,	x
	0,08					7,62	0,92
			0,4			7,62	–
			0,08			6,89	–

Процесс	Работа изменения объема	Полезная внешняя работа	Теплота q, кДж/кг
1–2	–744	–920
2–3	–466	–450	–500

8.26. К водяному пару с начальными параметрами в изотермическом процессе подводится количество теплоты . Затем пар расширяется адиабатически до давления .

Представить процессы в диаграммах T–s и h–s.

Ответ:

Состояние	Параметры и функции
p, бар	t, ^оС	v, м³/кг	h,	u,	s,	x
			0,18			5,98	0,862
	0,6		3,5			7,97	–
	0,03	24,1				7,97	0,93

Процесс	Работа изменения объема	Полезная внешняя работа	Теплота q, кДж/кг
1–2
2–3

8.27. Водяной пар с начальными параметрами изотермически переходит в состояние влажного пара со степенью сухости . Затем к пару изобарно подводится теплота в количестве .

Представить процессы в диаграммах T–s и h–s.

Ответ:

Состояние	Параметры и функции
p, бар	t, ^оС	v, м³/кг	h,	u,	s,	x
	0,5		3,9			7,94	–
	4,75		0,35			5,59	0,75
	4,75		0,43			7,0	–

Процесс	Работа изменения объема	Полезная внешняя работа	Теплота q, кДж/кг
1–2	–463	–434	–994
2–3

return false">ссылка скрыта

8.28. Водяной пар с начальными параметрами изотермически переходит в состояние влажного пара со степенью сухости . Затем пар адиабатически сжимается до состояния сухого насыщенного.

Представить процессы в диаграммах T–s и h–s.

Ответ:

Состояние	Параметры и функции
p, бар	t, ^оС	v, м³/кг	h,	u,	s,	x
	0,5		4,8			8,36	–
			0,045			5,58	0,85
			0,017			5,58

Процесс	Работа изменения объема	Полезная внешняя работа	Теплота q, кДж/кг
1–2	–1079	–1019	–1454
2–3	–173	–180