Короткі теоретичні відомості
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №5
Тема: Визначення параметрів стану водяної пари в робочому процесі.
Мета: Вивчення методики розрахунку параметрів стану водяної пари в робочому процесі.
Порядок виконання роботи
1. Згідно свого варіанту значень (табл.1), (табл.2), (табл.3), розв’язати завдання:
Завдання 1.
Водяна пара з початковими параметрами Р0, х0 нагрівається при сталому тиску до температури t1, і дроселюється до тиску Р2. Після цього пара потрапляє на турбіну, де розширюється адіабатно до тиску Р3. За допомогою H-S діаграми водяної пари визначити:
- параметри стану в характерних точках – 0, 1, 2, 3;
- кількість теплоти підведеної до пари в процесі 0-1;
- зміну ентропії при дроселюванні;
- роботу пари на турбіні.
Зобразити графічно робочий процес пару та вказати на графіку всі необхідні значення.
Завдання 2.
Водяна пара з початковими параметрами Р0 і х0 нагрівається в перегрівачі при сталому тиску до температури t1 після чого надходить до парової турбіни, де адіабатно розширюється на перших ступенях до тиску Р2, виконуючи певну роботу. Далі пара знову потрапляє до пароперегрівача і нагрівається в ньому ізобарно до температури t3 Потім пару направляють на кінцеві ступені турбіни, де вона виконує роботу при адіабатному розширені до тиску Р4. За допомогою H-S діаграми водяної пари визначити:
- параметри стану в характерних точках – 0, 1, 2, 3; 4.
- зміну внутрішньої енергії, ентальпії та ентропії на окремих етапах процесу;
- кількість теплоти, що була підведена до пари;
- роботу пари на турбіні;
- термічний К.К.Д. турбіни.
Зобразити графічно робочий процес пару та вказати на графіку всі необхідні значення.
Таблиця.1
Варіанти значень
| Номер залікової книжки | Варіант значень (табл.2) завдання 1 | Варіант значень (табл.2) завдання 2 | Номер залікової книжки | Варіант значень (табл.2) завдання 1 | Варіант значень (табл.2) завдання 2 | |
Таблиця 2
Параметри величин
| Варіант значень | Завдання 1 | Завдання 2 | ||||||||||
| P0, (МПа) | x0 | t1, (0C) | P2, (МПа) | P3, (кПа) | P0, (МПа) | P2, (МПа) | x0 | t1, (0C) | t3, (0C) | P4, (кПа) | ||
| 1,8 | 0,93 | 0,6 | 1,8 | 0,85 | ||||||||
| 2,5 | 0,88 | 1,2 | 1,0 | 0,9 | ||||||||
| 4,5 | 0,91 | 1,0 | 1,5 | 0,87 | ||||||||
| 1,5 | 0,85 | 0,5 | 2,5 | 0,9 | 0,89 | |||||||
| 3,5 | 0,9 | 1,0 | 2,0 | 0,92 | ||||||||
| 0,87 | 1,5 | 3,5 | 0,8 | 0,95 | ||||||||
| 2,5 | 0,89 | 0,9 | 1,5 | 0,6 | 0,86 | |||||||
| 0,92 | 2,0 | 4,5 | 1,2 | 0,93 | ||||||||
| 0,95 | 0,8 | 2,5 | 1,0 | 0,88 | ||||||||
| 0,9 | 0,8 | 1,8 | 0,5 | 0,91 | ||||||||
| 1,8 | 0,87 | 0,6 | 1,8 | 0,85 | ||||||||
| 2,5 | 0,89 | 1,2 | 1,0 | 0,9 | ||||||||
| 4,5 | 0,88 | 1,0 | 1,5 | 0,87 | ||||||||
| 1,5 | 0,91 | 0,5 | 2,5 | 0,9 | 0,89 | |||||||
| 3,5 | 0,85 | 1,8 | 2,0 | 0,92 | ||||||||
| 0,9 | 1,8 | 3,5 | 0,8 | 0,95 | ||||||||
| 2,5 | 0,92 | 1,0 | 1,5 | 0,6 | 0,86 | |||||||
| 0,95 | 1,5 | 4,5 | 1,2 | 0,93 | ||||||||
| 0,86 | 0,9 | 2,5 | 1,0 | 0,88 | ||||||||
| 0,93 | 2,0 | 1,8 | 0,5 | 0,91 | ||||||||
Короткі теоретичні відомості
Поряд з таблицями насиченого та перегрітого пару важливе значення в теплотехнічних розрахунках мають діаграми (T-S) та (i-S). Діаграма містить в собі набір кривих:
- ізобари:
- ізохори:
- ізотерми:
- ступінь сухості пару.
Часитна (i-S) діаграми для області вологого пару зі ступенем сухості пару нижче х=0,5 відкидається.
Діаграма (i-S) дозволяє швидко визначати параметри пара з достатньою точністю для технічних розрахунків, надає можливість визначати єнтальпію водяного пару та різницю єнтальпій у вигляді відрізків, наглядно зображує адіабатний процес, наглядно та достатньо точно проводити розрахунки.
В процесі проведення розрахунків частина параметрів стану пару визначають по діаграмі, а інші параметри визначають за допомогою таблиць та розрахунків.
Кількість теплоти в ізобарному процесі визначається як:
; (1)
де: h0 - та h1 - відповідно ентальпія пару в початковій точці (стані) та в кінцевій точці (наступному стані) (Дж/кг).
Процес дроселлювання відбувається при сталій величині ентальпії h=const, а величина ентропії в процесі дроселювання змінюється та визначається як:
; (2)
де: s1 - та s2 - відповідно ентропія пару в початковій точці (на початку дроселювання) та в кінцевій точці (вкінці дроселювання) (Дж/кг×К).
Процес розширення пари на турбіні відбувається адіабатно, ентропія пару в процесі є сталою s=const.
Корисна робота пару на турбіні визначається за формулою:
; (3)
де: u1 - та u2 - відповідно внутрішня енергія пару в початковій точці (на початку надходження до турбіни) та в кінцевій точці (на виході з турбіни) (Дж/кг):
; (4)
де: h – ентальпія пару у відповідній точці (Дж/кг); p – тиск пару у відповідній
точці (Па); v – об’м пару у відповідній точці (м3/кг).
Термічний К.К.Д. турбіни визначається за формулою:
; (5)
де: qпідв – кількість підведеної теплоти до пару в процесі (Дж/кг).
Загальну кількість теплоти, яка була підведена до пару можна визначити як суму теплот які були підведені до пару в кожному процесі.