Задачник по термодинамике (555278), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Какое количество пара поступает в конденсатор? Определить температуру в баке питательной поды. Известно, что температура отборов Т' = 373 К и Тн == 473 К. Принять, что подогрев воды в регенеративных подогревателях происходит до температуры насыщения, соответствующей давлению пара в отборах, а также считать, что в подогревателях греющий пар полностью конденсируется без переохлаждения. Р е ш е н и е. На рис.
! 1.16, б в координатах з,! изображен процесс расширения в турбине и отмечены точки отборов. Используя я'-диаграмму, находим энтгльпии (кДж/кг): !з =!38 — воды за конденсатором; 18 — питательной воды за баком; П вЂ” — 2538 — пара нз ! отбора !а = 3?3; !и =- 2855 — пара из П отбора 1„ = 473; 1~ = 4!7,4 — конденсата 1 отбора; (~п == 664 — конденсата П отбора.
Для определения отборов необходимо написать уравнения тепловых балансов подогревателей н бака питательной воды. !48 Тепловой баланс бака питательной воды га = Й(1 — Ф вЂ” йп)+ й Ф+ /ййч~ Уравнение теплового баланса 1 подогревателя д~ (й — /~) =/~ с„— гтс Уравнение теплового баланса !1 подогревателя дп (/и — /и) =-с, йп — с„ /и Подставляя значения известных величин в последне уравнение, находим дп (2855 — 664) =- 4,187 (478 — 373); дп = 418,7/219! ==- 0,190 кг/кг. Из уравнения теплового баланса 1 подогревателя еле дует, что /а = П с„— й~ (/~ —./!). Значение «ть подставляем в уравнение теплового баланса ба ка питательной воды г~ с„— ~~ (/~ — и) = !з (! — ~~ — йп) + /( й~ + /й яп,' 100 ° 4,187 — 8~ (2538 — 417,4) —.
О,!38 (1 — гч — 0,19) + 417,48~ + 664 ° 0,19; и, --= 0,076 кг/кг. Количество пара, поступающего в конденсатор, ! — (~~ + лп) = ! — (0,076 + 0,19) =- 0,784 кг/кг. Энтальпия в баке питательной воды /„=1~ св 8~(й — /й)= 100.4,187 — 0,07 2121 = =- 258 кДж/кг.
Температура воды в баке питательной воды ! = !а/с, = 258/4,187 =- 61,6'С. 11.58. Вычислить значение внутреннего относительноп> к. п. д. паровой турбины, если состояние пара перед турбиной соответствует давлению !3 МПа и температуре 838 К. Давление в конденсаторе 4 кПа. Внутренние потери вслед. ствие необратимости процесса расширения составляют 225 кДж/кг 9 11.3. Работоспособность термодинамических систем. Эксергия 11.69. Определить зксергню 1 кг углекислого газа, находящегося прн давлении р = 1 МПа и температуре Т == = 600 К по отношению к окружающей среде с параметрами ро=О,!МПа н Т,=293К. Решение.
Э=(1 — (о) — Т, (з — з,)=сл(Т— — То) — То (ся!и (Т~Т,) — )7!п Яро)) =0,97 (600— — 293) — 2,3 ° 293 10,97 !я (600/293) — (8,3!4!44) !я (1!0,1)) = 211,8 кД>кгкг. !!.60. Определить эксерппо количества вещества возду. ха 1 кмоль, находящегося при температуре окружающей среды и давлении р =!О МПа. Температура окружающей среды Т, =. 293 К и давление р, = 0,1 МПа. 1!.6!.
Определить увеличение эксергии 1 кг воздуха, который находится в равновесии с окружающей средой, имеющей параметры р, = 0,1 МПа, Т, = 293 К, если его адиабатно сжать до 7' =- 500 К. 1!.62. Определить потерю эксергии воздуха при дросселированин его от давления р, = 10 МГ!а до р, = 5 МПа. Температура окружающей среды Т, =- 300 К. Р е ш е н и е. бЭ Эг Эо '-' ((г ') ' 7 о (зг зо) так как процесс дросселирования протекает при ! = сопз( — ЛЭ = — 7', (з, — з,) = ВТо1п (рс~рг) = 2,3 0,287 Х гс ЗОО)я (10!5) = 61,6 кДж!кг. 11.63, Определить потерю эксергии прн дросселнровании СО, от давления р, = 2,0 Л!Па до р, = 1,0 МГ1а. Температура окружающеи среды То = 285 К.
11.64. Определить уменьшение эксергии при переходе 1 кг азота (Хо) из состояния, определяемого давлением р, == 0,7 МПа и температурой Т, = 770 К, в состояние с параметрамп ро = — 0,2 И!Па и Т, = 320 К. Температура окружающей среды Т, = 283 К. Р е ш е н и е.
—.ЛЭ = — (1, — !о) — Т, (з, — з,) = с„(Т, — ТО— — Т, !с„1п (Т,! Т,) — Й 1п (л,! р.,! 1; сп~",,' =-1,065 кДж/(кг К); г! =8,3!4/28 кДж/(кг К); — ЬЭ = 1,065 (770 — 320) — 2,3 283 (1,065 1д (770/320) — (8,3! 4728) 1а (0,7,'0,2)) = 321 кДж/кг. 11.65. Определить увеличение энтропии и уменьшение эксергии при смешении 4 кг Н, и 1 кг СО,, находившихся при одинаковых температуре и давлении.
Температура окружающей среды Т, = 293 К. Р е ш е н и е. Суммарная энтропия газов до смешения 3' = ~. д!!ся! (п (Т(ТО) --Й!п (р/ро) .'- ягп!. ! Энтропия смеси газов з" = ~ Я! (сгп!п(Т(Т4) — Й !п(Р!(Рэ)+ за!1 где Т,, р, — параметры окружающей среды, принятые за начало отсчета энтропии; Т, р — температура и давление газов в смеси; р;, я! — парциальное давление и массовая доля газа в смеси. Необратимое приращение энтропии при смешении Л5„=з" — з' = ~чг~ я! (!!!и (р/р,) '==- ~д! (с! !п (! /г!); ! ! Яю(Я! , ;, 8,3!4 г! 28!/и! ~~як=,т 8!(с! 1п ' =-2,3 8,3142 — "' 18 а!(р! Ян, =4/5= 0,8; дсо, = 1(5 =0,2; 2 3 8 314 ( 0,8 1 0,8/2+0,2/44 3 0,8(2 + 18 ' ) =-0,598 кДж/(кг К).
0.2 0,8/2+0,2/44 ' 44 0,2/44 Уменьшение эксергии — ЬЭ =- П == Т, Ьзв = 293 0,598 = 175 кДж/кг. 1!.66. 1 кмоль г(, и 1 кмоль СО„, находившиеся при Т = 500 К и р = 0,2 МПа, смешаны прн этих условиях. Определить уменьшение эксергин при смешении. Темпера.
тура окружающей среды Т, = 293 К. !1.67. В регенеративноы воздухоподогревателе ГТУ воз. дух нагревается от Т; =- 425 К, а выхлопные газы охлаж. даются от Т„' == 650 К до Т„"=- 500 К. Полагая, что га' обладает свойствами воздуха, а температура окружаю. щей среды Т =- 290 К, и пренебрегая потерями, определить, уменьшение эксергин газов; увеличение эксергии воздуха 18! эксергетнческий к. п. д, воздухоподогревателя. Теплоемкость воздуха принять ср = 1,005 кДж!(кг ° К). Р е ш е н и е. Температура воздуха определяется из уравнения теплового баланса Т", — Т„' = ҄— 7,": Т, "= =- 650 — 500 + 425 = 575 К. Уменьшение эксергии газов — ЛЭв =-(Эв — Эо) = ( — !в)г — 7о(зв — зв)г =-ср(Тг Тр)— — То Ср!п (Т„'/7„) =: 1,005 (550 — 500)— — 2,3 293 1,005!я(650/500) .=-74,3кДж!кг.
Увеличение эксергни воздуха ЛЭв = 02 Н)в То (зв зв)в ==ср (Тв — Тв) — Т, с р)п (Т,"/Т ) = 1,005 (575 - — 425) — 2 3 293 х и 1,005 1д !575/425) = 63,0 кДж/кг. Потеря работоспособности системы /7 = ! ЛЭ„! — )ЛЭ,! = 74,3 — 63,0 = ! 1,3 кДж/кг. Эксергетический к. п. д. ваздухоподогревателя т!э — 1 1 ' — 0,848. П 1$,3 ! лз„! 74,3 11.68. Определить эксергетический к.
п. д. регеператнвпого теплообменника газовой турбины, в котором воздух нагревается от Т,' —.— 400 К до Т =- 535 К, а выхлопные газы охлаждаются от Т„'= 6!5 К до Т; = 480 К. Для газов н воздуха принять теплоемкость ср — — 1,005 кДж!(кг ° К). Температура окружающей среды Т = 275 К. 1!.69. В части высокого давления (ЧВД) паровой турбины К-200-130 пар расширяется адиабатно от начальных параметров р, -- 12,75 МПа и Т, =-= 838 К до рв =- 2,45 МПа и Т, = 613 К. Определить эксергетический к. п.
д. ЧВД, пользуясь диаграммамн состояния водяного пара. Температура окружающей среды Т, == 273 К. Р е ш е н н е. 1) Нанеся на з!-диаграмму точки, соответствующие начальному и конечному состояниям пара, проводим через ннх прямые Э = сспМ, наклон которых определяется выражением !я и = (д!/дз), = Т,. Затем находим уменьшение эксергии пара ( — ЛЭ) н произведенную располагаемую работу 1о- — — — Л! (рис. 11.17, а): — ЛЭ =-448 кДж/кг; — Л! =- 410 кДж/кг. Эксергетнческий к. п. д. определяем из выражения т)в = !о! ) ЛЭ ! = 410/448 = 0,915.
!52 и Ряс, ! 1.17 А б 2) С помощью эксергетической зЭ~'-диаграммы (рис. 11,17, б) соответствующие величины находятся непа. средственно: — Л Э =- 448 кДж/кг; — И .—.— 4!0 кДж/кг; «)ю = 410/448 = 0,915. 11.70. Определить эксергетический к. п. д, части среднегс давления (ЧСД) паровой турбины К-200-130, если пар в ней расширяется адиабатно от р, =2,05 МПа и Т, = 838 К до р, = 0,16 МПа и Т, = 508 К. 11.71, В адиабатно изолированных цилиндрах А и Б разделенных клапаном, находятся одинаковые массы воздух; (рис.
11.18). Давление в цилиндре А р„= 1,0 МПа, цилиндре Б Рею -— — О,1 МПа. Температуры воздуха в ци лиидрах равны Т„= Те« = 400 К. В цилиндре Б имеетсю поршень, не допускающий теплообмена. После открытию клапана поршень под действием разности давлений начи пает перемещаться и сжимать воздух в цилиндре Б до на ступления равновесия. Температура окружающей средь Т = 293 К. Требуется определить: давление р,, при кото ром наступает равновесие; температуры воздуха справа 1 слева от поршня при равновесии; потерю работопособиостн и эксергетический к. и. д. Примечание. Индексом «аю о обозначены параметры воздуха слева от поршня, а индексом «бю — соответственно справа. Рис. 11 18 Р е ш е н и е Равновесное давление находитсн из уравнения сохранения энергии (/„+ 1/а, = 1/„+ (/ай. Подставляя (/ =- тса Т и Т = РУ/(йй!/т), имеем Рай 1 а! + Рай 1 ш Рай Уай ! Раг 1 ай Раг Рш — Рь а Уаг+ Уей ' — Уай+ Уай Р„У„=тйТп ра, Уей- —.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
