Водяной пар имея начальные параметры р1 = 5 МПа и x1 = 0 9 нагревается при постоянном давлении до температуры t2

Процессы водяного пара:
1-2 - изобарный нагрев;
2-3 – изоэнтальпное дросселирование;
3-4 - изоэнтропное расширение.
Точка 1 – влажный насыщенный пар
Давление: p1=5МПа;
Температура насыщения: t1=t1s=263,94 ℃;
Удельный объём:
v1=1-x1∙v1'+x1∙v1''=
=1-0,9∙0,001286+0,9∙0,039446=0,03563 м3кг .
Удельная энтальпия:
i1=1-x1∙i1'+x1∙i1''=
=1-0,9∙1154,6+0,9∙2794,2=2630,24 кДжкг.
Удельная внутренняя энергия:
u1=i1-p1∙v1=2630,24-5∙106∙0,03563103=2452,12 кДжкг .
Удельная энтропия:
s1=1-x1∙s1'+x1∙s1''=
=1-0,9∙2,921+0,9∙5,9737=5,66843 кДжкг.
«'» - относится к параметрам воды на линии насыщения,
«''» - относится к параметрам пара на линии насыщения.
Точка 2 – перегретый водяной пар.
Все параметры определяются по температуре t2=350 ℃ и давлению p2=p1=5 МПа;
Удельная внутренняя энергия:
u2=i2-p2∙v2=3069,3-5∙106∙0,051969103=2809,5 кДжкг .
Точка 3 – перегретый водяной пар.
Т.к. температура насыщения при давлении p3=1,1 МПа составляет t3s=184,1 ℃
Все параметры определяются по энтальпии i3=i2=3069,3 кДж/кг и давлению p3=1,1 МПа;
Удельная внутренняя энергия:
u3=i3-p3∙v3=3069,3-1,1∙106∙0,23819103=2807,3 кДжкг .
Точка 4 – влажный насыщенный пар.
Т.к . энтропия сухого насыщенного пара при давлении p4=0,005 МПа s4''=8,3938кДжкг∙К больше энтропии в точке 4 s4=s3:
7,1123 кДж/кг∙К<8,3938кДжкг∙К
s4<s4''
Степень сухости:
x4=s4-s4's4''-s4'=7,1123-0,47628,3938-0,4762=0,8382 .
Температура насыщения: t4=t4s=32,9 ℃;
Удельный объём:
v4=1-x4∙v4'+x4∙v4''=
=1-0,8382∙0,001005+0,8382∙28,185=23,624 м3кг .
Удельная энтальпия:
i4=1-x4∙i4'+x4∙i4''=
=1-0,8382∙137,75+0,8382∙2560,7=2168,6 кДжкг.
Удельная внутренняя энергия:
u4=i4-p4∙v4=2168,6-0,005∙106∙23,624103=2050,4 кДжкг .
Таблица 5.1. Параметры водяного пара в основных точках процессов.
  t, °C
p, МПa
v,м3/кг
u,кДж/кг
i,кДж/кг
s,кДж/кг∙К
x 
  263,9 5 0,001286 1148,2 1154,6 2,921 0
1 263,9 5 0,03563 2452,12 2630,24 5,66843 0,9
  263,9 5 0,039446 2597 2794,2 5,9737 1
2 350 5 0,051969 2809,5 3069,3 6,4516
3 309,4 1,1 0,23819 2807,3 3069,3 7,1123
32,874 0,005 28,185 2419,8 2560,7 8,3938 1
4 32,9 0,005 23,624 2050,4 2168,6 7,1123 0,8382
32,874 0,005 0,001005 137,74 137,75 0,4762 0
Курсивом обозначены параметры воды и водяного пара на линии насыщения.
Удельное количество тепла, подведенное к пару в процессе 1-2:
q12=∆i12=i2-i1=3069,3-2630,24=439,06кДжкг .
Изменение внутренней энергии и энтропии, конечная температура t3 пара в процессе дросселирования 2-3 (см таблицу 5.1):
∆i23=0;
∆u23=u3-u2=2807,3-2809,5=-2,2 кДжкг;
t3=309,4 ℃ .
Скорость пара на выходе из сопла Лаваля:
w4=2-∆i34=2∙i3-i4=2∙3069,3-2168,6∙103=
=1342,16 мс .
Параметры пара и скорость в минимальном сечении сопла Лаваля
Средний показатель адиабаты перегретого водяного пара составляет k=1,32
Критический перепад давления равен:
βкр=2k+1kk-1=21,32+11,321,32-1=0,542 ;
критическое давление
pкр=βкр∙p3=0,542∙1,1=0,59635 МПа .
Остальные параметры водяного пара в критическом сечении
Таблица 5.2