Влажный насыщенный водяной пар, имея начальные параметры t1= 139°C и x = 0,94, сжимается в процессе без теплообмена с окружающей средой. При этом объём пара уменьшается в ε раз. Определить состояние и параметры пара в конце процесса сжатия, а также изменение удельной энтальпии и работу 1 кг пара в процессе, изобразить процесс в is - диаграмме.
Дано:
m=1 кг;
x1 = 0,94;
t1=139 ℃;
ε=V1V2=5;
Рабочее тело — водяной пар.
Процесс сжатия — адиабатный.
Найти: t2; p2 ; v2 ; ρ2 ; s2 ; i2 ; ∆i; lсж
Ответ
t2=294,9≈295 ℃; p2 =24,9 бар; v2 =0,0982≈0,1 м3кг ;
ρ2=10,185≈10,2кгм3 ; s2 =6,6262кДжкг∙К ;
i2 =2997,4кДжкг; ∆i=394,1кДжкг; lсж=322,1кДжкг .
Hис.1а. Процесс адиабатного сжатия водяного пара на is – диаграмме, диаграмма получена в приложении RefrigerationUtilities.
Hис.1а. Процесс адиабатного сжатия водяного пара на is – диаграмме в большем масштабе, лучше видны значения энтальпии пара в начальной и конечной точке процесса сжатия.
Решение
Определим недостающие параметры влажного насыщенного водяного пара в начале процесса сжатия. Для определения всех параметров достаточно знать один термический параметр и степень сухости пара.
При температуре t1=139 ℃ на линии насыщения вода и водяной пар имеют следующие параметры (далее верхний индекс «'» относится к насыщенной жидкости, «''» — к сухому насыщенному пару).
Таблица 1. Параметры на линии насыщения и параметры в точке 1 влажного насыщенного водяного пара (ВНВП)
x
t1,
℃
p1,
бар
ρ1,
кг/м3
v1,
м3/кг
u1,
кДж/кг
i1,
кДж/кг
s1,
кДж/кгК
сv_1,
кДж/кгК
вода x'=0
139,0 3,5143 927,02 0,001079 584,49 584,87 1,7289 3,8188
пар x''=1
1,915 0,5222 2548,6 2732,1 6,9388 1,8418
ВНВП 0,94
2,037 0,490914 2430,8 2603,3 6,6262 1,9604
Параметры насыщения при x'=0 и x''=1 в Таблице 1 были найдены с помощью программы REFPROP, эти значения практически совпадают с теми, что приведены в справочнике [1].
Для влажного насыщенного пара x=0,94 параметры ВНВП вычислялись по следующим зависимостям.
Удельный объём влажного насыщенного водяного пара v1
v1=1-x∙v'1+x∙v''1=1-0,94∙0,001079+0,94∙0,5222=
=0,4909м3кг ;
Плотность влажного насыщенного водяного пара ρ1
ρ1=1v1=10,4909=2,037кгм3 ;
Удельная энтальпия влажного насыщенного водяного пара h1
i1=1-x∙i'1+x∙i''1=1-0,94∙584,87+0,94∙2732,1=
=2603,3кДжкг ;
Удельная внутренняя энергия влажного насыщенного водяного пара u1
u1=1-x∙u'1+x∙u''1=1-0,94∙584,49+0,94∙2548,6=
=2430,8кДжкг ;
или
u1=i1-p1∙v1=2603,3-3,514∙105∙0,4909103=2603,3-172,5=
=2430,8 кДжкг ;
Удельная энтропия влажного насыщенного водяного пара s1
s1=1-x∙s'1+x∙s''1=1-0,94∙1,7289+0,94∙6,9388=
=6,6262кДжкг∙К ;
Удельная изохорная теплоёмкость влажного насыщенного водяного пара сv_1
сv_1=1-x∙с'v_1+x∙с''v_1=1-0,94∙3,8188+0,94∙1,8418=
=1,9604кДжкг∙К .
Расчет параметров в точке 2
Удельный объём в конце сжатия v2
v2=v1ε=0,4909145=0,09818≈0,1 м3кг ;
Плотность в конце сжатия ρ2
ρ2=1v2=10,09818=10,185≈10,2кгм3 ;
Удельная энтропия пара s2 в процессе сжатия не меняется, т.к
. процесс адиабатный
s2=s1=6,6262кДжкг∙К ;
По найденной плотности и энтропии определим остальные параметры пара в конце процесса сжатия. Это можно сделать с помощью is – диаграммы (см рис. 1а, б на стр. 9,10), можно по таблицам свойств воды и водяного пара (например, составленных С.Л
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
