Плотность пароводяной смеси на выходе из трубы

ЗАДАЧИ

9.1 Сухой насыщенный пар имеет давление 10,2 МПа. Определить все остальные параметры пара.

Решение. По таблицам [6] находим: t_н = 312,42 °С; S″ = 5,6019 кДж/кг; υ″=0,01756 м³/кг; ρ″ = 59,648 кг/м³; h″ = 2720,8 кДж/кг; r = 1303,5 кДж/кг;

U″ = h″ - Рυ″ = 2720,8 – 10,2 ∙ 0,01756 = 929,68 кДж/кг.

9.2 Определить состояние водяного пара, если температура его 300°С, а давление 6,0 МПа.

9.3 Определить состояние водяного пара, если его давление 4,5 МПа, а удельный объем 0,0707 м³/кг.

9.4 Состояние водяного пара характеризуется давлением 9 МПа и влажностью 20%. Найти удельный объем, внутреннюю энергию, энтропию и энтальпию пара.

Решение. При Р = 9 МПа υ′ = 0,0014179 м³/кг; υ″ = 0,02046 м³/кг; h′ = 1363,2кДж; h″ = 2741,8 кДж/кг; S′ = 3,2875 кДж/кг∙К; S″ = 5,6773 кДж/кг∙К; r = 1377, 6 кДж/кг; υ′_х = υ′ + х (υ″ - υ′) = 0,0014179 + 0,8 (0,02046 – 0,0014179) = =0,016645 м³/кг;

hх = h′ + х (h″ - h′) = h′ + rх = 1364,2 + 0,8 ∙ 1377,6 = 2466,3 кДж/кг;

Uх = hх - Рυх = 2466,8 – 9 ∙ 103 ∙ 0,016645 = 2317,0 кДж/кг.

9.5 Вода нагрета до 150,96 °С (при давлении 1,2 МПа). На сколько градусов еще нагреть воду, чтобы началось кипение?

9.6 Определить состояние водяного пара, если его температура 363,37 °С, а давление 2,0 МПа.

Решение. При давлении 2,0 МПа температура насыщения пара 212,37 °С, следовательно, пар перегрет; перегрев составляет 263,37 - 212,37 = 51 °С.

9.7 Определить состояние водяного пара, если его давление 7,5 МПа, а удельный объем 0,019 м³/кг.

9.8 В верхней половине барабана парового котла находится сухой насыщенный пар, а в нижней вода в состоянии насыщения. Во сколько раз масса воды больше массы пара, если давление пара в барабане Р = 11,5 МПа?

9.9 Состояние водяного пара определяется давлением 14 МПа и температурой 813 К. Найти значения остальных параметров состояния по таблицам приложения Б и В.

9.10 Внутри трубы под давлением 11 МПа происходит парообразование за счет теплового потока 75 кВт, подводимого от внешних источников. Вода в трубу поступает при температуре насыщения; расход 0,5 кг/с. Определить плотность пароводяной смеси на выходе из трубы.

Решение. Количество образующегося пара

G = = 75/1254,2 = 0,059 кг/с.

Степень сухости пара на выходе

Х = 0,0598/0,5 = 0,1196.

Удельный объем смеси

υ_х = υ″ х + (1 – х)υ′ = 0,01597 ∙ 0,1196 + (1 – 0,1196) ∙ 0,1489 ∙ 10 ^-2 =

= 0,3221 ∙ 10 ^{– 2} м³/кг.

ρ_х = = 1/ (0,3221 ∙ 10 ^-2) = 310,6 кг/м³.

9.11 Пользуясь h,s- диаграммой, определить параметры состояния водяного пара, если: а) температура пара 100 °С, а удельный объем 1,4 м³/кг; б) давление пара 0,2 МПа, а температура 250 °С; в) температура пара 170 °С; г) энтальпия пара составляет 2410 кДж/кг, а давление – 0,02 МПа; д) энтропия пара равна 8 кДж/кг∙К, его температура 430 °С.

9.12 Перегретый пар массой 2 кг занимает объем 1,0 м³/кг. Пользуясь h,s- диаграммой, найти давление пара, если его температура равна 490 °С.

9.13 Сухой насыщенный пар массой 16 кг занимает объем, равный 4 м³. Найти температуру и давление насыщения.

9.14 Определить теплоту, необходимую для перегрева 1кг пара в пароперегревателе котла, если давление в нем постоянно и равно 14 МПа, а температура перегрева 540 °С.

9.15. Решить предыдущую задачу для случая, когда на входе в пароперегреватель влажность пара составляет з %.

9.16 Сухой насыщенный пар объемом 1,5 м³ при давлении в 1 МПа подогревается так, что давление в конце процесса увеличивается вдвое при неизменном объеме. Найти количество теплоты, затраченное на нагревание.

9.17. Найти теплоту парообразования, если давление Р = 5 МПа.

Рисунок 9.4 - h,s- диаграмма Рисунок 9.5 - h,s- диаграмма

Решение. На h,s- диаграмме (рисунок 9.4) находится изобара, соответствующая заданному давлению. При любой степени сухости, не равной 1, берется точка 1.

Точка 2 будет лежать на пересечении заданной изобары с верхней пограничной кривой. Тогда:

q = h₂ – h₁ = r (1- х);

r = (h₂ – h₁) / (1 – х) = (2794 – 2320) / (1 – 0,71) = 1638 кДж/кг.

9.18 Пар массой 1 кг при давлении 3 МПа имеет степень сухости Х = 0,7. Какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы степень сухости подвести до Х = 0,91?

9.19 Влажный пар при давлении 1,1 МПа имеет степень сухости Х = 0,8. Какое количество теплоты необходимо подвести к 1 кг этого пара, чтобы при постоянном давлении перевести его в состояние сухого насыщенного?

9.20 Пар массой 10 кг занимает объем 2 м³ при давлении Р₁ = 0,7 МПа. Найти количество теплоты, которое необходимо сообщить пару, чтобы, не изменяя занимаемый им объем, повысить давление до Р₂ = 0,9 МПа. Каковы будут температура и степень сухости в конце процесса?

Решение. Удельный объем пара υ = = 2/10 = 0,2 м³ /кг. На h,s-диаграмме (рисунок 9.5) начальная точка 1 лежит на пересечении изохоры 0,2 м³/кг и изобары, соответствующей 0,7 МПа, энтальпия этого состояния h₁ = 2204 кДж/кг. Конечная точка 2 – на пересечении заданной изохоры и изобары 0,9 МПа, энтальпия в этом случае h₂ = 2630 кДж/кг, Х = 0,93. Температуру находим, продолжая изобару 0,9МПа до пересечения с верхней пограничной кривой, t = 166 °C. Для изохорного процесса

q = (h₂ – h₁) – υ₂(Р₂ – Р₁) = 2630 – 2204 – 0,2 (0,9 - 0,7) ∙ 10³ = 386 кДж/кг.

9.21 Сухой насыщенный пар занимает объем υ = 0,18 м³/кг. Какое количество теплоты надо затратить, чтобы нагреть его при постоянном объеме до температуры 450 °С? Чему будет равно давление в конце процесса?

9.22 Пар со степенью сухости Х = 0,726 и давлением 0,1 МПа расширяется изотермически до сухого насыщенного состояния. Найти изменение удельной внутренней энергии и теплоту процесса.

9.23 Пар массой 1 кг, начальное состояние которого определяется температурой t = 350 °С и давлением Р₁ = 0,16 МПа, сжимается изотермически так, что от него отводится 1315 кДж/кг теплоты.

Найти давление в конце сжатия, изменение внутренней энергии и работу процесса.

Решение. q = Т (S₂ – S₁); S₂ = (ТS₁ – q) / Т = 6,06 кДж/кг ∙ К. На пересечении изоэнтропы (адиабаты) S = 6,06 кДж/кг∙К и заданной изотермы по h,s- диаграмме (рисунок 9.6). Находим Р₂ = 9 МПа и все остальные параметра состояния, соответствующие начальной 1 и конечной 2 точкам процесса:

Т, К Р, МПа υ, м³/кг h, кДж/кг s, кДж/кг ∙К

ТОЧКА 1 623 0,16 1,8 3176 8,17

ТОЧКА 2 623 9,0 0,026 2968 6,06

Далее проводим необходимые расчеты:

ΔU = h₂ – h₁ – (Р₂υ₂ – Р₁υ₁) = 2968 – 3776 – (9 ∙ 0,26 – 0,16 ∙ 1,8) 10³ = - 154 кДж/кг;

ι = ΔU – q = (- 154) – 1315 = -1469 кДж/кг.

9.24 Сухой насыщенный пар с давлением 0,09 МПа сжимается по изоэнтропе (адиабате) до Р₂ = 10 Р₁. Определить конечную температуру, работу и располагаемую работу процесса.

9.25 Пар при давлении 3,5 МПа и температуре t = 450 °С расширяется изоэнтропно (адиабатно) до сухого насыщенного состояния, а затем охлаждается при постоянном объеме до температуры 120 °С. Определить работу процесса, располагаемую работу и количество теплоты, переданное во внешнюю среду.

Рисунок 9.6 – h,s- диаграмма Рисунок 9.7 - h,s- диаграмма

9.26 Сухой насыщенный пар перегревается при постоянном давлении Р = 11МПа до температуры 510 °С, затем расширяется по изоэнтропе (адиабате) вновь до состояния сухого насыщенного пара.

Найти теплоту перегрева, изменение внутренней энергии и энтальпии пара в сложном процессе.

Решение. Процесс состоит из двух частей: изобарный перегрев и изоэнтропное (адиабатное) расширение. Процесс наносим на h,s- диаграмму (рисунок 9.7), по которой определяем параметры состояния в трех характерных точках процесса и заносим в таблицу 9.3.

Таблица 9.3 – Параметры состояния

Точка	Р, МПа	υ, м^3кг	h, кДж/кг
		0,017
		0,030
	1,05	0,195

Далее проводим расчеты:

q_пер = h₂ – h₁ = 3588 – 2704 = 884 кДж/кг;

ΔU₁₂ = h₂ – h₁ – Р (υ₂ – υ₁) = 884 – 11 (0,03 – 0,017) 10³ = 741 кДж/кг;

ΔU₂₃ = h₃ – h₁ – (Р₃υ₃ – Р₂υ₂) = 2780 – 3588 (1,05 ∙ 0,195 – 11 ∙ 0,03) 10³ = 682,75 кДж/кг;

Δh = h₃ – h₁ = 2780 – 2704 = 76 кДж/кг;

ΔU = ΔU₁₂ + ΔU₂₃ = 741 – 682,75 = 58,25 кДж/кг.

Дата добавления: 2015-05-09