Полученные показатели показывают, что наибольшая работа осуществляется в политропном процессе, т.к. показатель n меньше единицы. Изобразим процессы в Ts- и Pv-диаграммах.
Задача 2. 1 кг водяного пара с начальным давлением р1 = 5,5 МПа и степенью сухости x1 = 0,92 изотермически расширяется; при этом к нему подводится теплота q = 480 кДж/кг Определить, пользуясь hs- диаграммой, параметры конечного состояния пара, работу расширения, изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии. Решить также задачу, если расширение происходит изобарно. Изобразить процессы в pv-, Ts- и hs- диаграммах.
Решение: 1. Для расчета воспользуемся hs диаграммой. Изображаем расчетную схему и на ней покажем основные значение энтропии и энтальпии, а также несколько других параметров.
Рис.2. Изображение процессов расширение пара в h–s диаграмме. Процессы: 1−1’−2 изотермический; 1−3 –изобарный.
2. Начальное состояние пара −Точка 1.
Ее можно найти при помощи hs – диаграммы на пересечении изобары р1 и степени сухости перегретого пара х1. Ордината этой точки есть энтальпия начального состояния i1. Абсцисса – энтропия перегретого пара S1.
Однако, более точно можно определить параметры начального состояния, воспользовавшись таблицами воды и пара. Выписываем значение параметров, соответствующих заданному давлению р1.
Давление:
.
Энтальпия воды и пара:
;
Энтропия воды и пара:
;
Удельный объем воды и пара:
;
Температура начального состояния:
;
Значение параметров, соответствующих начальному состоянию вычисляем по формуле:
, (1)
где Y – параметр состояния (h, s, υ);
x – степень сухости пара.
Подставляем значения в формулу (1):
Энтальпия начального состояния:
Энтропия начального состояния:
Удельный объем начального состояния:
Температура начального состояния соответствует температуре насыщения при давлении р1.
Находим внутреннюю энергию пара по формуле:
(2)
3. Процесс изотермического расширения пара (1 – 2).
Определим энтропию конечного состояния S2 по формуле:
Точка 2 получается на пересечении изотермы t2 с линией, соответствующей энтропии S2. Определяем по hs параметры пара в точке 2.
Температура:
Давление:
Энтальпия:
Удельный объем:
Внутреннюю энергию пара находим по формуле (2):
4. Процесс изобарного расширения пара (1 – 3).
Определим энтальпию конечного состояния, учитывая, что в изобарном процессе приращение энтальпии равно подведенной теплоте.
Точка 3. Ее находим на пересечении изобары p1 и энтальпии h3. Определяем по hs параметры пара в точке 3.
Давление: