Удельные объемы и энтальпии воды таблица



Параметры состояния воды и водяного пара

Параметры состояния воды и водяного пара

• Из-за незначительной сжимаемости воды можно предположить, что плотность воды при 0°С и при любом давлении постоянна, но = 0,001 М ’ / ка. Точка отсчета для внутренней энергии энтальпий и энтропии берется из ОС и соответствующего давления насыщения P = = 0.00610 бар. Если использовать эти параметры, то энтальпия, энтропия и внутренняя энергия воды также будут условно равны нулю: а= 0 ’= 0’ а = 0. В процессе нагрева воды она нагревается до температуры кипения, и удельный объем воды при температуре кипения»больше объема О. Соответствующие значения о для воды в зависимости от температуры и давления состояния на нижней граничной кривой или на левой ее стороне описаны в литературе.

Количество тепла (p = sop), которое необходимо сообщить воде, чтобы нагреть воду от 0°C до температуры кипения процесса, называется теплом жидкости. Это количество тепла определяется по формуле (9.15 утра)） Где СРА-средняя теплоемкость воды в диапазоне температур 0°С-С. При низких температурах по сравнению с TI можно считать, что C, в= 4,1865 кДж / кг-град.

Мы используем первый закон термодинамики в изобарном процессе нагрева воды / =И ’ — » о + (9.17)） Здесь и ’ — это внутренняя энергия воды в Точке кипения. При 0°C ’ ₁ = 0 происходит расширение жидкости / ’=₽（ «’-）（9.18） При высоком давлении значения только существенно заметны, а q-К и ’. (9.19） Энтальпия воды при температуре кипения определяется по общей формуле «А + д» — (9.20)） предполагая ’= и ’+ po ’»= 0″, вы получаете»I» =и» = d». (9.21） В процессе нагрева жидкости от 0°С до температуры кипения ее энтропия возрастает. Это и есть формула Д’»=«- (9.22） пиар（ 0 и КПВ = 4,1865 кДж / (кг град).

Как уже говорилось, в экспериментах было установлено, что в процессе испарения жидкость, нагретая до температуры кипения при этой температуре и определенном давлении, превращается в пар. Р = const! Для того чтобы преобразовать 1 кг воды при температуре кипения в сухой насыщенный пар при той же температуре、 Теплота r называется скрытой теплотой испарения. Согласно первому закону термодинамики р = п — _ А ’ + Р, (9.24） Вот внутренняя энергия „сухого насыщенного пара“.» / * — Работа расширения в процессе испарения.

Разность между внутренней энергией и»- » и «затраченной на работу над внутренними силами» называется внутренней теплотой образования пор, обозначаемой буквой R. теплота, затраченная на работу над внешними силами Я ’= П(В-В) (9.25） И называется внешним теплом испарения. Покажите это в гривне, и поэтому р = п + ф — (9.2 с） За счет того, что процесс испарения происходит при постоянном давлении.

• Значения r и 1, приведены в таблице насыщенного пара, а p, m/>, и легко определяются по приведенной выше формуле. Как видно из рисунка, когда давление повышается9. 7, энтальпия жидкости увеличивается, и с критическим давлением она достигает максимального значения. Скрытая теплота испарения уменьшается с увеличением давления и становится равной нулю при критическом давлении(и температуре).В этих условиях разница между жидкостями Когда жидкость полностью испаряется, состояние сухого насыщенного пара определяется 1 параметром-давлением или temperature. So, объем, внутренняя энергия, энтальпия определяются из таблицы насыщенного пара при давлении или температуре.

Соотношение между удельным объемом жидкости и паром на линии насыщения а ’и А’, давлением насыщенного пара pn, температурой Tn и скрытой теплотой испарения можно получить следующим образом: если жидкость превращается в пар, то давление насыщенного пара не зависит от объема системы, поэтому формула Жидкость в паре происходит при постоянной температуре(7,, = sop8 |）、 Но с момента равновесного преобразования Здесь У представляет собой изменение объема системы при переходе от жидкости к пару.

Подобный этому 4rp 15 АГК-Ай. Если жидкость в массе um испаряется, то изменение объема системы равно следующему: (Ив =(о *-о ’)1м、 И (9.28) приращение энтропии в квазистатическом процессе испарения жидкости по массе um аз = — Т» Если присвоить эти значения выражению (9.31), то получится: (9.32） Вот производная давления от температуры на кривой фазового равновесия p» = /(T»). Уравнение(9.32) называется уравнением Клапейрона-Клаузиуса и используется при исследовании изменения сопряженного сопряжения вещества из жидкого состояния в парообразное. Аналогичное уравнение можно применить и к процессу перехода вещества. От твердого к жидкому или газообразному.

Параметры влажного насыщенного пара при заданной сухой величине можно определить из следующих соотношений: Удельный объем увлажненного насыщенного пара Б =(1-Х) О ’+ хо -. (9.33） Объем воды (1-х) мал по сравнению с объемом пара, и поэтому при низком давлении в = НВ. (9.34)） Ввиду того что энтальпия влажного насыщенного пара должна преобразовывать тепло xg kJ1kg в пар X kg жидкости、 Энтропия влажного насыщенного пара Свойства перегретого пара существенно отличаются от свойств насыщенного пара, которые приближаются к свойствам газов.

Перегретый пар характеризуется тем, что при одном и том же давлении температура выше температуры испарения т«, а при одном и том же давлении удельный объем больше объема сухого насыщенного пара. Р =количество тепла, необходимое для передачи 1 кг сухого насыщенного пара через сопло! В перегретом состоянии температуры I, называемом перегретым теплом di, уравнение Если СЛТ-это средняя массовая теплоемкость перегретого пара при постоянном давлении、 7o =Слт (7 ′ — т -). (9.38） Значение с Получается для перегретого пара по формуле: Энтальпия перегретого пара «Н = [„+’1Н =“ + ’+ с „т(т-т“) (9.39） Она называется суммарной теплотой перегретого пара.

Согласно первому закону термодинамики 7 » = и «- и»+/, _(9.40） Где/ = p (op-o») — работа расширения в изобарном процессе перегрева пара. А»и» — изменение внутренней энергии в процессе перегрева. Изменение энтропии в равновесном изобарном процессе перегрева 3″ = е «+ с» | P_G_ = 4,18651 н — ^ в-4-С.. 1n.

Источник

Удельные объемы и энтальпии воды таблица

Профессиональные справочные системы
для специалистов строительной отрасли

ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЛУЖБА СТАНДАРТНЫХ СПРАВОЧНЫХ ДАННЫХ

ТАБЛИЦЫ СТАНДАРТНЫХ СПРАВОЧНЫХ ДАННЫХ

ВОДА. УДЕЛЬНЫЙ ОБЪЕМ И ЭНТАЛЬПИЯ ПРИ ТЕМПЕРАТУРАХ 0…1000 °С И ДАВЛЕНИЯХ 0,001…1000 МПа

Tables of Standard Reference Data
GSSSD 187-99 Ordinary water/ specific volume and enthalpy in the temperature range 0 to 1000 °C and the pressure range 0.001 to 1000 MPa

РАЗРАБОТАНЫ Московским энергетическим институтом (техническим университетом)

АВТОРЫ: д-р техн. наук А.А.Александров, д-р техн. наук Б.А.Григорьев

РЕКОМЕНДОВАНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ Российским национальный комитетом Международной ассоциации по свойствам воды и водяного пара

ОДОБРЕНЫ экспертной комиссией в составе:

д-ра техн. наук В.В.Рощупкина, канд. техн. наук М.С.Трахтенгерца, канд. техн. наук С.Н.Скородумова, канд. техн. наук П.В.Попова

Подготовлены к утверждению Всероссийским научно-исследовательским центром стандартизации, информации и сертификации сырья, материалов и веществ

УТВЕРЖДЕНЫ Государственник комитетом Российской Федерации по стандартизации и метрологии 28 декабря 1999 г. /протокол N 1271

Взамен ГСССД 98-86

Применение стандартных справочных данных обязательно во всех отраслях народного хозяйства.

Настоящие таблицы заменяют таблицы стандартных справочных данных ГСССД 98-86 «Вода. Удельный объем и энтальпия при температурах 0…800 °С и давлениях 0,001. 1000 МПа» [1]. Замена таблиц обусловлена переходом на новую Международную температурную шкалу 1990 г. (МТШ-90) и тем, что в 1995 г. Международная ассоциация по свойствам воды и водяного пара (МАСВП) приняла новое уравнение состояния для воды и водяного пара [2], обобщающее новейшие экспериментальные данные и позволяющее производить расчет термодинамических свойств в более широкой области температур.

Это уравнение выражает зависимость удельной приведенной энергии Гельмгольца от приведенных температуры и плотности и состоит из двух частей — относящейся к идеально газовому состоянию и описывающей реальную составляющую .

Значения коэффициентов уравнений (2) и (3) приведены соответственно в табл.П1 и П2 приложения, а параметры приведения, используемые при вычислении термодинамических свойств, имеют следующие значения:

647,096 К (МТШ-90); 322 кг/м ; 0,46151805 кДж/(кг·К)

Приводимые в табл.1, 2 значения удельного объема и энтальпии получены для данного давления и температуры из уравнения (1) с помощью известных термодинамических соотношений

Значения максимальных погрешностей табличных данных для удельного объема и энтальпии воды и водяного пара приведены в табл.3, 4, составленных на основе допусков, рекомендованных МАСВП в документе [2] и в Международных скелетных таблицах 1985 г. [3]. Эти величины имеют характер оценки интервала указанного значения и не имеют статистического смысла.

Уравнение (1) применимо для расчета термодинамических свойств воды и водяного пара в однофазных состояниях во всей области параметров, представленной в таблицах, за исключением малой области над критической точкой в интервале температур +5К при плотностях (1+0,05) .

Таблица 1. Стандартные справочные значения удельного объема ,10 м /кг, воды и водяного пара

Источник

Как читать таблицы водяного пара

Содержание:

Если вы едете по неизвестной местности, вам понадобится карта или навигатор, если вы летите на самолете, вам не обойтись без расписания полётов. Так и таблицы водяного пара необходимы всем пользователям в индустрии пара. В этой статье мы познакомимся с таблицами пара, рассмотрим их виды и немного поговорим о присутствующих в них элементах.

Таблицы насыщенного водяного пара

Таблицы насыщенного водяного пара — необходимый инструмент для любого инженера, работающего с паром. Обычно их используют для определения зависимости температуры насыщенного пара от парового давления или, наоборот, давления от температуры насыщенного пара. Кроме этих параметров, таблицы обычно включают и другие показатели, такие как удельная энтальпия (h) и удельный объём (v).

Данные таблиц насыщенного водяного пара всегда отображают информацию о конкретной точке насыщения известной как точка кипения. Это точка, в которой вода (жидкость) и пар (газ) могут сосуществовать при одинаковых температуре и давлении. Так как H₂O может быть и в жидком, и в газообразном состоянии, нам будут необходимы две подборки данных: данные о насыщенной воде (жидкости), которые обычно обозначаются подстрочной буквой f, и данные о насыщенном паре (газе), которые обозначают подстрочной буквой g.

Пример таблицы насыщенного пара

Обозначения:

• P = Давление пара/воды
• T = Точка насыщения пара/воды (точка кипения)
• v_f = Удельный объём насыщенной воды (жидкости)
• v_g = Удельный объём насыщенного пара (газа)
• h_f = Удельная энтальпия насыщенной воды (энергия, необходимая для подогрева воды от 0 °C до точки кипения)
• h_fg = Скрытое тепло испарения (энергия, необходимая для трансформации насыщенной воды в насыщенный пар)
• h_g = Удельная энтальпия насыщенного пара (энергия, необходимая для получения пара из воды с температурой 0 °C)

При нагреве обычно используется скрытое тепло испарения (H_fg). Как видно из таблицы, это скрытое тепло испарения будет выше при более низком давлении. По мере увеличения парового давления скрытое тепло постепенно снижается и достигает 0 при суперкритическом давлении, например, 22.06 МПа.

Два формата: на основе давления и температуры

Так как давление и температура насыщенного пара напрямую связаны друг с другом, таблицы пара обычно доступны в двух форматах: на основе давления и температуры. В обоих содержится одинаковая информация, но классифицирована она по-разному.

Таблица насыщенного водяного пара, основанная на давлении

Таблица насыщенного водяного пара, основанная на температуре

Разные единицы измерения: избыточное и абсолютное давление

Таблицы насыщенного пара также используют два различных вида давления: абсолютное и манометрическое (избыточное).

• Абсолютное давление — это нулевая точка по отношению к абсолютному вакууму.
• Манометрическое давление — это нулевая точка по отношению к атмосферному давлению (101.3 кПа).

Таблица насыщенного пара с абсолютным давлением

Таблица насыщенного пара с избыточным давлением

Избыточное давление было придумано для простоты измерения давления по отношению к тому, которое мы обычно испытываем.

В таблицах пара, составленных на основе манометрического давления, атмосферное давление определяется как 0, а в таблицах с абсолютным давлением — 101.3 кПа. А для того чтобы отличать избыточное давление от абсолютного в конце добавляют «изб.», например, кПа изб. или фт/кв. дюйм изб..

Перевести показатели избыточного давления в показатели абсолютного

Для единиц СИ

Давление пара [кПа изб.] = Давление пара [кПа изб.] + 101.3 кПа

Важное замечание: Проблемы могут возникнуть в том случае, если перепутать абсолютное и манометрическое давление, именно поэтому надо быть особенно внимательными с единицами давления, указанными в таблице.

Сводная таблица

Избыточное давление

• Нулевая точка отсчёта при атмосферном давлении *
• Нулевое давление = Атмосферное давление

Абсолютное давление:

• Нулевая точка отсчёта при атмосферном давлении
• Нулевое давление = Абсолютный вакуум

Таблицы перенасыщенного пара

Информацию о перенасыщенном паре нельзя получить из обычных таблиц насыщенного пара, для этого существуют специальные таблицы перенасыщенного пара. Происходит это потому, что температура перенасыщенного пара в отличии от температуры насыщенного может существенно меняться при одном и том же давлении.

В действительности, количество возможных комбинаций температуры и давления настолько велико, что даже теоретически не представляется возможным собрать их в одной таблице. В результате для перегретого пара используется общая сводная таблица данных о температуре и давлении.

Источник

Примеры решения задач по физике

Пользуясь таблицами теплофизических свойств воды и водяного пара, определить фазовое состояние воды, ее температуру и удельные энергетические параметры: энтальпию, энтропию и внутреннюю энергию, если р=5 бар, v=0,2 м3/кг.

Решение

Первоначально определяют фазовое состояние H2O:

по табл. 2 [13] при р=5 бар находят удельные объемы для жидкости в состоянии насыщения v’=0,0010928 м3/кг и для сухого насыщенного пара v”=0,37482 м3/кг, а затем их сравнивают с заданным объемом v=0,2 м3/кг. Поскольку v’ ;

, кДж/кг ;

, кДж/(кг∙К).

Для определения удельной внутренней энергии в ее расчетное выражение давление подставляют в кПа, а удельную энтальпию – в кДж/кг:

кДж/кг.

6.2. Давление насыщенного водяного пара рн=7,5 кПа. Определить параметры сухого насыщенного пара и воды в состоянии насыщения (кипения) по таблицам теплофизических свойств воды и водяного пара (t, v, h, v, s, u).

Ответ:

для воды: t=40,32 oC, v=0,0010079 м3/кг,

h=168,77 кДж/кг, s=0,5763 кДж/(кг∙К), u=168,76 кДж/кг;

для пара: t=40,32 oC, v=19,241 м3/кг,

h=2574,5 кДж/кг, s=8,2517 кДж/(кг∙К), u=2430,2 кДж/кг.

6.3. Определить температуру, давление и удельную внутреннюю энергию жидкой фазы воды в состоянии насыщения при h=500 кДж/кг.

Ответ: t=119 oC, р=1,9233 бар, u=499 кДж/кг.

6.4. Определить удельную внутреннюю энергию сухого насыщенного водяного пара при давлении 100 бар.

Ответ: u=2544,4 кДж/кг.

6.5. Определить температуру и значения удельных величин: объема, энтропии и внутренней энергии водяного пара при давлении р=10 бар и степени сухости х=0,9.

Ответ: t=179,88 oC, v=0,176 м3/кг, s=6,14 кДж/(кг∙К), u=2400 кДж/кг.

6.6. Водяной пар при температуре 200 °С имеет удельную энтальпию 1200 кДж/кг. Определить давление, удельные объем и энтропию пара.

Ответ: р=15,55 бар; v=0,0237 м3/кг, s=3,07 кДж/(кг∙К).

6.7. Определить по таблицам [13] фазовое состояние и параметры H2O (v, t, h, s) при давлении 10 бар и удельной внутренней энергии u=2000 кДж/кг.

Ответ: влажный насыщенный пар,

t=179,88 oC, v=0,132 м3/кг, h=2132 кДж/кг, s=5,16 кДж/(кг∙К).

6.8. По заданным удельным энтальпии и энтропии: h=2538 кДж/кг, s=6,325 кДж/(кг∙К), определите по таблицам [13] фазовое состояние Н2О, его давление и температуру. Объясните метод рационального поиска параметров р и t.

Ответ: влажный насыщенный пар, р=5 бар, t=151,85 оC.

6.9. В 1 м3 Н2О при давлении 5 бар 1/20 часть объема занята жидкостью в состоянии насыщения, а 19/20 объема – сухим насыщенным паром. Определить массу сухого насыщенного пара, и жидкости в этой смеси и внутреннюю энергию 1 м3 этого влажного насыщенного пара.

Ответ: mж.с.н.= 45,75 кг, mс.н.п.=2,51 кг, U=35747 кДж.

6.10. В сосуде вместимостью 5 м3 находится влажный насыщенный водяной пар при давлении 150 бар и степени сухости 0,3.

Определить массу влажного пара в сосуде и объем, занимаемый насыщенной жидкостью и сухим насыщенным паром.

Ответ: m=1,17 т, V’=1,36 м3, V»=3,64 м3.

6.11. Определить по таблицам [13] удельный объем и плотность водяного пара при давлении 5 бар и температуре 230 °С.

Ответ: v=0,4545 м3/кг, r =2,2 кг/м3 .

6.12. Определить по таблицам [13] удельную внутреннюю энергию водяного пара при давлении 1 бар и температуре 117 оС.

Ответ: u=2533 кДж/кг.

6.13. Определить по таблицам [13] удельную внутреннюю энергию водяного пара при давлении 5 бар и энтальпии h=2970 кДж/кг.

Ответ: u=2730 кДж/кг.

6.14. Определить по таблицам [13] удельную внутреннюю энергию водяного пара при давлении 4,3 бар и температуре 250 оС.

Ответ: u=2722 кДж/кг.

6.15. При температуре 280 оС внутренняя энергия водяного пара равна 2750 кДж/кг. Определить по таблицам [13] фазовое состояние Н2О и его давление. Объяснить способ рационального поиска давления.

Ответ: перегретый пар, р=15 бар.

6.16. При давлении 4 бар известна удельная внутренняя энергия Н2О u=2598,12 кДж/кг. Определить по таблицам [13] фазовое состояние Н2О и его параметры: t, h, s. Объяснить метод рационального поиска этих параметров.

Ответ: перегретый пар, t=170 оC, h=2796,8 кДж/кг, s=7,0322 кДж/(кг∙К).

6.17. Определить по таблицам [13] фазовое состояние Н2О, его давление и температуру, если известны удельные энтальпия и энтропия пара h=2925 кДж/кг, s=6,21 кДж/(кг∙К). Объяснить метод рационального поиска параметров.

Ответ: перегретый пар, р=50 бар, t=300 оC.

6.18. Водяной пар с t1=350 оС и р1=8 бар охлаждается при постоянном объеме. В конечном состоянии h2=2400 кДж/кг. Рассчитать данный процесс, т.е. определить q, l , D u, D s, D h. Схематично изобразить процесс в р,v-, T,s- и h,s- диаграммах с нанесением на них пограничных линий х=0 и х=1.

Ответ: q= D u=-632,2 кДж/кг, l =0, D s= -1,35 кДж/(кг∙К),

D h= -760 кДж/кг.

6.19. В барабане парового котла емкостью 15 м3 находятся в термодинамическом равновесии вода и пар общей массой 7000 кг при давлении 10 бар. Какое количество теплоты необходимо подвести к этой пароводяной смеси, для того чтобы давление в котле повысилось до 60 бар? Процесс считать изохорным.

Изобразить процесс в р,v-, T,s- и h,s- диаграммах .

Ответ: Q=3300 МДж.

6.20. От 1 кг сухого насыщенного водяного пара, имевшего давление 15 бар при постоянном объеме, отводится теплота. Конечная температура пара составляет 90 °С. Определить количество отведенной теплоты, изобразить процесс в р,v-, T,s- и h,s- диаграммах.

Ответ: q = -2100 кДж/кг.

6.21. В жестком замкнутом сосуде находится водяной пар с параметрами р1=35 бар и t1=450 оС. При теплообмене сосуда с окружающей средой давление пара падает до р2=5 бар. Определить количество отведенной удельной (на 1 кг пара) теплоты. Изобразить процесс в диаграммах р,v, Т,s, и h,s.

Ответ: q= -1909 кДж/кг.

6.22. Один кубический метр жесткой емкости при давлении 5 бар заполнен на одну четверть объема водой в состоянии насыщения, а на другие – сухим насыщенным паром (рис.6.4). Определить, какое минимальное количество теплоты необходимо подвести к емкости, чтобы в ней находился только пар. Изобразить процесс в р,v- диаграмме и определить давление и температуру пара в конце этого процесса.

Ответ: Q=359,9 МДж, р=2,16 МПа, t=372,2 оС.

6.23. 1 кг воды с давлением 10 бар и температурой 100 оС нагревается при постоянном давлении до температуры 300 оС.

Определить удельные величины теплоты, которые идут:

а) на нагрев жидкой фазы воды от 100 оС до состояния насыщения,

б) процесс парообразования,

в) процесс перегрева пара.

Определить также степень перегрева пара D tп= t — tн.

Ответ: а) q’=342,9 кДж/кг; б) r=2014,4 кДж/кг; в) qп=274,3 кДж/кг;

D tп=120,12 К.

6.24. 1 кг водяного пара переходит при постоянном давлении из состояния с р1=5 бар и s1=6 кДж/(кг∙К) в состояние с t2=200 оС. Рассчитать данный процесс, т.е. определить q, l , D u, D s, D h. Схематично изобразить процесс в р,v-, T,s- и h,s- диаграммах с нанесением на них пограничных линий х=0 и х=1.

Ответ: q=461 кДж/кг, l =56 кДж/кг, D u=405 кДж/кг,

D s=1,06 кДж/(кг∙К), D h=q=461 кДж/кг.

6.25. Водяной пар с р1=100 бар и х1=0,85 изобарно нагревается до температуры выше температуры насыщения на 150 оС. Определить удельные работу изменения объема l и изменение внутренней энергии D u этого процесса.

Ответ: l =149 кДж/кг, D u= 608 кДж/кг.

6.26. К 1 кг воды с начальными параметрами р1=10 бар и t1=50 °С при постоянном давлении подводится 2000 кДж/кг теплоты. Определить конечную температуру H2O и удельную работу изменения объема. Изобразить процесс в р,v-, T,s- и h,s- диаграммах.

Ответ: t2=179,88 oC, x2=0,718, l =139 кДж/кг.

6.27. 1 кг водяного пара с начальными параметрами р1=5 бар и h1=1840 кДж/кг при постоянном давлении получает 710 кДж/кг теплоты. Определить параметры пара в конце процесса: t2, v2, h2, s2, и изменение его удельной внутренней энергии.

Ответ: t2=151,85 оС, v2=0,34 м3/кг, h2=2550 кДж/кг,

s2=6,354 кДж/(кг∙К), D u=647 кДж/кг.

6.28. 0,2 м3 водяного пара с начальными параметрами р1=60 бар и t1=430 °С изобарно сжимается до уменьшения объема в 5 раз. Определить конечное фазовое состояние H2O и количество теплоты данного процесса. Изобразить процесс в р,v-, T,s- и h,s- диаграммах.

Ответ: влажный насыщенный пар с х2=0,28 , Q=-6,36 МДж.

6.29. Водяной пар c начальными параметрами р1=1,5 МПа и s1=6 кДж/(кг∙К) изотермически расширяется до достижения давления р2=0,9 бар. Рассчитать данный процесс, т.е. определить q, D u, l , D s, D h. Схематично изобразить процесс в р,v-, T,s- и h,s- диаграммах с нанесением на них пограничных линий х=0 и х=1.

Ответ: q=886,3 кДж/кг, D u=251,5 кДж/кг, l =634,8 кДж/кг,

D s=1,88 кДж/(кг∙К), D h=291 кДж/кг.

6.30. Определить удельные количество теплоты и изменение внутренней энергии водяного пара при его изотермическом расширении от р1=10 бар и h1=2500 кДж/кг до v2=2 м3/кг.

Ответ: q=806 кДж/кг, D u=304 кДж/кг.

6.31. Водяной пар с начальными параметрами р1=10 бар и x=0,9 изотермически расширяется до конечного давления р2=2 бар. Определить удельные работу изменения объема, теплоту и изменение внутренней энергии пара в данном процессе. Схематично изобразить процесс в р,v-, T,s- и h,s- диаграммах с нанесением на них пограничных линий х=0 и х=1.

Ответ: l =358 кДж/кг, q=580 кДж/кг, D u=222 кДж/кг.

6.32. От 1 кг водяного пара при р1=1 бар и t1=150 °С при постоянной температуре отводится 1500 кДж/кг теплоты. Определить конечное давление и работу изменения объема пара в данном процессе.

Схематично изобразить процесс в р,v-, T,s- и h,s- диаграммах с нанесением на них пограничных линий х=0 и х=1.

Ответ: р2=4,76 бар; x2=0,446; ℓ= -408 кДж/кг.

6.33. Водяной пар из состояния с р1=2,5 МПа и t1=300 оС адиабатно переходит в состояние с h2=2600 кДж/кг.

Рассчитать данный процесс, т.е. определить q, l , D u, D s, D h. Схематично изобразить процесс в р,v-, T,s- и h,s- диаграммах с нанесением на них пограничных линий х=0 и х=1.

Ответ: q=0, l = — D u=336,7 кДж/кг, D s=0, D h=-409 кДж/кг.

6.34. В цилиндре с поршнем пароводяная смесь с начальными параметрами р1=2 бар, х1=0,1 сжимается адиабатно до давления р2=30 бар. Определить конечное фазовое состояние Н2О и удельную работу изменения объема.

Ответ: жидкость, l = -32,9 кДж/кг.

6.35. Водяной пар с начальными параметрами р1=30 бар и t1=300 °С адиабатно расширяется до давления р2=0,5 бар. Определить конечные параметры пара: t2, v2, h2, удельные работу изменения объема и изменение энтальпии в этом процессе. Схематично изобразить процесс в р,v-, T,s- и h,s- диаграммах с нанесением на них пограничных линий х=0 и х=1.

Ответ: х2=0,838, t2=81,35 °С, v2=2,7 м3/кг, h2=2272 кДж/кг;

l =613,5 кДж/кг, D h= -722 кДж/кг.

6.36. 1 кг водяного пара с начальными параметрами р1=5 бар и х1=0,88 адиабатно сжимается до состояния сухого насыщенного пара. Определить конечное давление, температуру и удельную внутреннюю энергии пара.

Ответ: р2=27,5 бар; t2=229 °С; u2=2600 кДж/кг .

6.37. Водяной пар с начальными параметрами р1=15 бар и удельным объемом v1=0,2 м3/кг адиабатно расширяется до достижения значения удельной внутренней энергии u2=2464,8 кДж/кг. Определить термические параметры Н2О в конечном состоянии процесса: р2, t2, v2, и объяснить кратчайший метод их поиска по таблицам [13].

Ответ: р2=100 кПа, t2=99,64 оС, v2=1,66 м3/кг.

6.38. Водяной пар при давлении 20 бар и степени сухости 0,8 сперва нагревается при постоянном давлении до температуры 420 оС, а затем при постоянной температуре расширяется до давления 1 бар. Изобразить этот процесс в р,v-, T,s- и h,s- диаграммах и определить его удельные теплоту, работу и изменение внутренней энергии.

Ответ: q=1850 кДж/кг, l =1110 кДж/кг, D u=740 кДж/кг.

6.39. Н2О с параметрами р1=120 бар и h1=428 кДж/кг сначала изотермически расширяется до удельного объема v2=1,4 м3/кг, а затем адиабатно сжимается до давления р3=10 бар. Определить изменение удельной внутренней энергии этого процесса.

Ответ: D u=u3-u1=2077 кДж/кг.

6.40. 1кг водяного пара при давлении 20 бар и степени сухости 0,8 нагревается при постоянном давлении до температуры 420 °С, затем при постоянной температуре достигает давления 8 бар, после чего при постоянном объеме его давление изменяется до 7 бар, а далее пар адиабатно достигает давления 0,1 бар. Изобразить этот процесс 1-2-3-4-5-6-7-8 в р,v-, T,s- и h,s- диаграммах и определить суммарное количество его удельных теплоты, работы изменения объема и изменения внутренней анергии.

Ответ: q=1042 кДж/кг, D u=u8-u1=40 кДж/кг, l =1082 кДж/кг.

6.41. Перестроить процессы водяного пара (рис. 6.5) в соответствующие р,v- , Т,s- и h,s- диаграммы, где будут очевидны ответы на следующие вопросы:

а) в каком из процессов р,v- диаграммы (рис. 6.5, а), начинающихся в точке А, наибольшая и наименьшая теплота и где наибольшая и наименьшая энтальпии в конце процесса ?

б) в каком из процессов Т,s- диаграммы (рис. 6.5, б), начинающихся в точке А, наибольшая и наименьшая работа изменения объема и где наибольшая и наименьшая энтальпии в конце процесса ?

в) в каком из процессов h,s- диаграммы (рис. 6.5, в), начинающихся в точке А, наибольшие и наименьшие работа изменения объема и теплота ?

6.2. Контрольные вопросы

1. Может ли существовать насыщенный водяной пар с жидкой фазой воды в ненасыщенном состоянии, если да, то при каких условиях?

2. Что означает понятие «сухой насыщенный пар»?

3. Что означает понятие «жидкая фаза воды в состоянии насыщения»?

4. Что означают понятия «перегретый пар» и «степень перегрева пара»?

5. Что означает понятие «влажный насыщенный пар»?

6. Что такое степень сухости и влажность водяного пара и почему эти характеристики введены в дополнение к термическим параметрам Н2О?

7. Объяснить, какими величинами определяется характер изобар воды и водяного пара в T,s- диаграмме и как изобары Н2О выглядят в различных фазовых состояниях в T,s- диаграмме?

8. Объяснить, изменением какого параметра определяется характер изобар воды и водяного пара в h,s- диаграмме и как изобары Н2О выглядят в различных фазовых состояниях в h,s- диаграмме?

9. Объяснить, почему изотермы и адиабаты в области жидкости в p,v- диаграмме представляют практически вертикальные прямые?

10. Объяснить, почему изобары в области жидкости в T,s- диаграмме практически совпадают с линией х=0 ?

11. Объяснить, почему изотермы в области перегретого пара в h,s- диаграмме при малых давлениях представляют практически горизонтальные прямые?

12. При каком давлении сухой насыщенный водяной пар имеет максимальное значение удельной энтальпии ?

Источник