13 Реальные газы. Водяной пар
13.141 0,5 м³ пара с плотностью 1 кг/м³ и давлением 2 бара сжимается вначале изотермически до состояния с влажностью 5%, а затем адиабатно до давления 20 бар. Определить изменение внутренней энергии пара, количество передаваемой теплоты и работу совокупности процессов. Изобразить процессы на i-s, p-υ и T-s диаграммах.
13.142 Сухой насыщенный водяной пар расширяется без теплообмена с окружающей средой от температуры t1=180 ºC до температуры t2=50 ºC. Определить состояние и параметры пара в конце расширения, а также изменение энтальпии и работу расширения, отнесенные к 1 кг пара. Изобразить процесс в Ts- и is — диаграммах.
13.143 Определить состояние системы (жидкость, влажный насыщенный пар, перегретый пар) имеющую параметры по табл. 1. Изобразить процессы изменения состояния водяного пара на h-s — диаграмме. Определить состояние пара для данного сложного процесса и найти изменение внутренней энергии, работу и теплоту.
Таблица 1 – Исходные данные
h-s — диаграмма водяного пара с рассчитанным процессом прилагается к задаче
| Вариант | Исходная точка | процесс | ||
| 14 | р1=5 бар | х=0,84 | Расширяется T=const | р2=2 бар |
Варианты задачи: 12.
13.144 1. Определить и обосновать состояние воды или пара (для каждого варианта 5 заданий);
2. Для каждого из найденных состояний воды и пара рассчитать плотность, кг/м³;
3. Выбрать одно из состояний для своего варианта и рассчитать для него массовый расход в трубе заданного диаметра.
Таблица 1 – Исходные данные
| Вариант | Давление р, МПа | Температура t, ºC | Степень сухости |
| 1 вариант, труба 21,3×2,8 (15) | |||
| а | 1,0 | 100 | - |
| б | 1,0 | 200 | - |
| в | 1,0 | - | 0 |
| г | 1,0 | - | 1 |
| д | 1,0 | - | 0,5 |
Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.
13.145 Водяной пар в количестве G кг, при начальном абсолютном давлении р1=0,8 МПа расширяется при постоянной температуре от объема V1 до объема V2.
Определить количество подведенной теплоты, изменение внутренней энергии и работу в процессе. Решение задачи иллюстрировать i-s диаграммой.
Таблица 2 – Числовые данные к задачам контрольной работы
| Предпоследняя цифра шифра | G, кг | V1, м3 | V2, м3 |
| 1 | 1 | 0,2 | 1 |
i-s — диаграмма водяного пара с рассчитанным процессом прилагается к задаче
Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.
ВУЗ: СамГУПС
Все задачи из: Волов В.Т. Термодинамика и теплопередача СамГУПС 2012
13.146 1 кг водяного пара, имея абсолютное давление р1 = 0,2 МПа, температуру t1 = 200ºС, сжимается при постоянной температуре до объема υ2 = 0,12 м³/кг. Определить конечные параметры пара и количество отведенного тепла. Изобразить процесс в Ts – и hs – диаграммах.
hs — диаграмма водяного пара с рассчитанным процессом прилагается к задаче
13.147 (Вариант 56) Водяной пар массой m кг при давлении р1 и степени сухости х1 изохорно нагревается до температуры t1, а затем после адиабатного расширения до давления р3 и изобарного подогрева до степени сухости х=0,95 изотермически расширяется до давления р5. Пользуясь hs — диаграммой водяного пара, определить изменения состояния пара, параметры в характерных точках, изменение внутренней энергии и энтропии, количество подведенной или отведенной теплоты, работу пара. Изобразить процессы на hs — диаграмме.
Таблица 1 – Исходные данные
| Масса пара m, кг | Начальное давление р1, МПа | Начальная степень сухости х1 | Температура t1, ºC | Давление р3, МПа | Давление р5, МПа |
| 35 | 2,0 | 0,97 | 450 | 0,02 | 0,005 |
h-s — диаграмма водяного пара с рассчитанными процессами прилагается к задаче
13.148 Перегретый водяной пар с начальным давлением р1=0,1 МПа и начальной температурой t1=230 ºC сжимается изотермически до степени сухости х2=0,85. Определить параметры пара (p, t, i, s) в начальном и конечном состояниях, количество отведенной теплоты от пара, изменение внутренней энергии и работу сжатия. Изобразить процесс в диаграммах i-s и T-s.
i-s — диаграмма водяного пара с рассчитанным процессом прилагается к задаче
13.149 Влажный насыщенный пар массой 1 кг и давлением р1 со степенью сухости х1 превращается при постоянном давлении в перегретый пар со степенью перегрева Δt. Затем пар изохорно охлаждается до состояния влажного насыщенного пара со степенью сухости х3. Определить (с помощью диаграммы hs для водяного пара):
- термодинамические параметры пара в характерных точках 1, 2 и 3;
- работу изобарного и изохорного процессов.
Изобразить данные процессы в координатах pV, TS и hs.
Исходные данные приведены в табл. 5 и 6.
Таблица 5
| Последняя цифра шифра | р1, кПа | Δt, ºC |
| 0 | 900 | 300 |
Таблица 6
| Предпоследняя цифра шифра | х1 | х3 |
| 0 | 0,90 | 0,92 |
hs — диаграмма водяного пара с рассчитанными процессами прилагается к задаче
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
ВУЗ: МГУПП
13.150 1 кг водяного пара с начальным давлением р1 и степенью сухости х1 изотермически расширяется; при этом к нему подводится теплота q. Определить, пользуясь hs — диаграммой, параметры конечного состояния пара, работу расширения, изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии. Решить также задачу, если расширение происходит изобарно. Изобразить процессы в рυ-, Ts- и hs — диаграммах. Исходные данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы.
Таблица 1 – Исходные данные
| Вариант | р1, МПа | х1 | q, кДж/кг |
| 64 | 5 | 0,93 | 430 |
Контрольные вопросы
1. Дайте определение внутренней энергии реального и идеального газов. В чем отличие аналитической записи Первого закона термодинамики для изотермического процесса в идеальных и реальных газах?
2. В каком процессе (p=const или t=const) при заданных х1, р1 и q работа будет больше и за счет чего?
hs — диаграмма водяного пара с рассчитанными процессами прилагается к задаче
