Energy
education

сайт для тех, кто хочет изучать энергетику

Термодинамика и тепломассообмен

Идеальный газ

Агрегатное состояние вещества

Агрегатное состояние — состояние вещества, характеризующееся определёнными качественными свойствами — способностью или неспособностью сохранять объём и форму, наличием или отсутствием дальнего и ближнего порядка и другими. Изменение агрегатного состояния сопровождается скачкообразным изменением свободной энергии, энтропии, плотности и других основных физических свойств.

Примеры решения задач по теме "Процессы изменения состояния водяного пара"

1. Определить конечное давление, степень сухости и количество отведенной теплоты, если в закрытом сосуде объемом $3$ м3 сухой насыщенный водяной пар охлаждается от начальной температуры $t_1 = 210$ °С до конечной $t_2 = 60$ °С.

Диаграмма h-s.
Диаграмма h-s.
Диаграмма t-s.
Диаграмма t-s.

2. Водяной пар при давлении $p_1 = 25$ бар и степени сухости $х = 0.85$ нагревается при постоянном давлении до $300$ °С. Определить теплоту процесса, работу расширения и изменение внутренней энергии (в расчете на $1$ кг пара). Изобразить процесс в диаграммах h-s и p-v.

Диаграмма h-s.
Диаграмма h-s.
Диаграмма p-v.
Диаграмма p-v.

3. Определить количество теплоты, сообщаемое пару, изменение внутренней энергии и работу расширения, если пар с температурой $t = 300$ °С расширяется по изотерме от давления $p_1= 50$ бар до $р_2 = 1$ бар. Задачу решить для $1$ кг пара. Изобразить процесс в диаграммах h-s и T-s.

Диаграмма h-s.
Диаграмма h-s.
Диаграмма t-s.
Диаграмма t-s.

4. Определить характеристики $∆h$, $∆u$, $∆s$ изобарного процесса водяного пара и, для сравнения, по формулам идеального газа. В начальной точке $1$ процесса $p_1 = 0.1$ МПа, $t_1 =300$ °C, в конечной точке $2$ дана температура $t_2 = 350$ °С. При решении использовать следующие зависимости для водяного пара: $с_{vm0}= 1.372 + 0.00031111·t$, кДж/(кг·К); $c_{pm0} = 1.833 + 0.00031111·t$, кДж/(кг·К). Изобразить процесс в диаграммах h-s и T-s.

Диаграмма h-s.
Диаграмма h-s.
Диаграмма t-s.
Диаграмма t-s.

5. Влажный насыщенный водяной пар с параметрами $p_1 = 0.1$ МПа и $x_1 = 0.8$ нагревается при постоянном давлении до состояния сухого насыщенного пара. Определить количество теплоты и другие характеристики процесса в расчете на $1$ кг пара. Барометрическое давление $р_{бар}$ принять равным $750$ мм.рт.ст.

Диаграмма h-s.
Диаграмма h-s.

6. Перегретый пар при давлении $p_1 = 20$ бар и температуре $t_1 = 500$ °С расширяется по адиабате до $р_2 = 0.1$ бар. Определить по h-s диаграмме конечное состояние пара, изменение внутренней энергии, работу расширения и техническую работу. Изобразить процесс в диаграммах h-s, T-s и p-v.

Диаграмма h-s.
Диаграмма h-s.
Диаграмма t-s.
Диаграмма t-s.
Диаграмма p-v.
Диаграмма p-v.

7. Водяной пар с параметрами $р_1 = 10$ МПа и $t_1 = 350$ °C адиабатно расширяется до $p_2 = 0.1$ МПа. Определить характеристики процесса в расчете на $1$ кг пара.

Диаграмма h-s.
Диаграмма h-s.

8. Энтальпия влажного насыщенного пара при давлении $p_1 = 1.4$ МПа составляет $h_x = 2600$ кДж/кг. Как изменится его состояние, если к $1$ кг пара будет подведено $40$ кДж/кг теплоты при постоянном давлении?

9. Из барабана парового котла поступает в пароперегреватель $2500$ кг/ч пара при $p = 1.4$ МПа и $x = 0.98$. Температура пара после пароперегревателя равна $300$ °С. Найти количество теплоты, которое пар получает в пароперегревателе за $1$ час и отношение диаметров паропроводов до и после пароперегревателя, считая скорости пара в них одинаковыми. Изобразить процесс перегрева пара в диаграммах h-s и T-s.

Диаграмма h-s.
Диаграмма h-s.
Диаграмма t-s.
Диаграмма t-s.

10. ТЭЦ отдает на производственные нужды предприятию $D_{пр} = 20·10^3$ кг/ч пара при $p = 0.7$ МПа и $x = 0.95$. Предприятие возвращает конденсат в количестве $60$ % при температуре $t_{возвр} = 70$ °С. Потери конденсата покрываются химически очищенной водой, имеющей температуру $t_{хим} = 90$ °С. Сколько кг топлива в час нужно было бы сжечь в топке парогенератора, работающего с КПД $η_{пр} = 0.80$, если бы этот парогенератор специально вырабатывал пар для нужд предприятия и если теплота сгорания топлива $Q_н^р = 7165$ ккал/кг?

11. Водяной пар с начальным давлением $p_0 = 10$ МПа и степенью сухости $x_0 = 0.95$ поступает в пароперегреватель парового котла, где его температура увеличивается на $∆t = 150$ °С. После пароперегревателя пар изоэнтропно расширяется в турбине до давления $p_2 = 4$ кПа. Определить количество теплоты (на $1$ кг пара), подведенное в пароперегревателе, и степень сухости в конце расширения. Построить процессы 0-1 и 1-2 в диаграмме h-s.

Диаграмма h-s.
Диаграмма h-s.